自来水总公司水源一次水井遥测遥控网络系统

一、 项目研究的目的及意义 自来水水源一次水井遥测遥控网络系统的目的为：对一次运行水井进行实时遥测及遥控，使各个水厂进行优化调度、运行一次水井，达到降低能耗、合理采集地下水资源及降低企业损耗，增产节资的目的。 １、 沈阳市各水源的现状 　　沈阳市自来水总公司现承担全市２１０万平方公里范围内的供水服务任务，全天需供水约１３０万吨。现在的供水现状为全市共有水厂９个，一次小井共３８３眼，大约提供全市７０％的用水量（其余３０％在大伙房水库引水）。现运行方式为：自来水总公司调度部每天根据市街管网的压力情况，对各水厂进行人工调度，各水厂根据经验开停一次水井机组。同时一次运行水井大部分还处于人工操作的状态，使公司调度和各水厂调度不能及时了解其具体的运行参数和状况，现只有８、９两个水厂约４０个一次小井实现了水厂内的监测，其数据还不能传送到总公司调度。这种情况完全不适应管理现代化和城市现代化的要求，使企业的运行成本增高、难于进一步提高服务水平。 ２、 水源一次水井遥测遥控网络系统的构成 　　２．１水厂遥测遥控网络子系统 现全市共分９个水厂，拟建立９个独立的子系统，子系统由水厂中心站及一次水井子站构成。由于一次水井分布较广且大多在市郊，利用现有的市话网络及专线不可能实现，铺设专用的通讯线成本太高，所以我们采用无线通讯网络系统。因此我们拟采用我院自行研制的无线通讯网络，该网络采用了多种校验措施，使数据传输稳定可靠、保密性强。 各水厂可通过该网络系统对一次水井运行数据（如出口水压、出口水量、机组的电流、电压）进行实时采集、分析，对一次水井机组的启停进行控制。 各一次水井子站定时上传各种运行数据、对水厂中心站预设的极限值及运行状况进行预处理和报警处理（如水压超上限、水压超下限、机组电流过大、电压过高、机组缺相等）。使一次水井运行稳定可靠安全。 ２．２自来水总公司水源遥测网络系统 各水厂中心站与总公司供水调度部中心站形成二级网络，水厂中心站把各水厂各种运行数据和各一次水井运行数据及时上传到总公司供水调度部中心站，使总公司供水调度部及时了解各水厂的运行情况，同时通过该网络可及时把总公司供水调度部值班人员的调度指令下传到各水厂，以确保全市的供水质量、供水的合理运行及优化调度。 二级网络可采取有线方式、无线方式、数据专线（ＩＳＤＮ）及移动通讯（ＧＳＭ）网络等，考虑到有线方式和数据专线（ＩＳＤＮ）虽然一次投入不大但运行成本较高（大约每个线路每月１００元），移动通讯（ＧＳＭ）网络一次投入较大且运行成本较高。无线通讯方式虽一次投入较高但运行成本很低，且考虑到沈阳市自来水总公司有数据频点，为企业资源的合理充分利用和降低长期运行的成本，因此我们采用无线数据通讯方式。 ３、 水源一次水井遥测遥控网络系统的意义 水源一次水井从地下提水后，通过管道输送到水厂蓄水池，再通过水泵把水输送到市街自来水管网。一次水井遥测遥控网络系统建成后，可使水厂调度全面实时了解一次水井的运行情况，避免了人工巡检的滞后性，能及时处理各种情况。使生产管理的条件得到大幅度的提高，减少了职工数量，减少了职工的劳动强度，但工作效率得到大大提高。同时在节能、节约资源等方面效果显著。 水厂到总公司的网络建成后，总公司的调度不仅可了解水厂的各种运行参数（水池水位、出口压力、机组运行参数等），还可及时了解一次水井的运行情况。这样才能及时有效地调度水源保证全市的正常供水，为企业信息化管理提供基础。 二、 项目国内外技术发展概况 国外如美国、日本等经济发达国家从八十年代就开始采用计算机技术对水厂进行控制，随着计算机技术的进一步完善，它的自动控制和管理达到了较高水平。 我国各地方的自来水水厂的设备大多比较陈旧，自动化程度较低，对一次小井采用人工巡检的方式。由于一次小井地处偏远且相距较远，职工的劳动强度很大。在管理上不能及时处理小井出现的情况，不能及时启停小井水泵，容易造成供水不足及冒漾，造成服务质量下降和水资源的浪费。 为了促进企业的技术改造，提高企业的管理水平，针对国内自来水水厂的现状，我们采用微机智能控制网络系统，并采用了自适应、自整定等控制技术，拟开发水源一次水井遥测遥控网络系统。该网络系统采用二级网络方式。 一级网络由水厂中心站、一次小井子站组成，构成了以水厂中心站为中心的闭环检测、控制网络，网络方式为星形，传输方式采用无线方式。 二级网络以自来水公司调度中心的计算机和其下属的各水厂子系统组成。中心计算机采集各水厂子系统的信息，用于显示、处理及形成相关的数据库，为生产调度提供可靠、稳定的数据。同时公司调度可通过该网络向各水厂调度发布相关调度指令，指挥生产和运营。 水厂的自动控制在国内有着非常大的需求，特别是在各企业成本意识和环保意识不断加强的今天，各企业都在努力降低成本、提高效益、提高企业的自动控制水平及管理水平，以满足经济全球化的要求。同时随着广大人民的环保意识的增强，人们越快越关心环境、关心自然资源。地下水是人类共有的有限资源，如何使用好这有限的资源已经为人们所重视，因此对水厂的自动控制可尽量减少水资源的浪费，减少对环境的破坏。 全国的自来水公司普遍自动化程度不高，只有极少数在进行一些自动控制的研究和探索。因此在这种意义上讲，包括一次小井、水厂和总调度的二级遥测遥控网络系统在全国范围内还非常少，所以无论是从技术意义还是市场意义都有着非常大的前景。 三、 项目现有的条件 沈阳计算机技术研究设计院是长白计算机集团公司的技术开发中心，是从事计算机智能监控技术及工业自动化控制技术的研究、开发、设计和制造为主体的综合性高科技研究设计单位。全院共有职工一百三十名，其中高中级技术人员八十名，固定资产一千多万元。具有齐全的科研生产设备，具有微机智能监控技术试验室，健全的科技管理机构和全面质量保证体系。 多年来，沈阳计算机技术研究设计院在化工、石油、金融、医疗、机械、电子、交通、能源、国防等计算机应用领域上取得了卓越成就，其开发研究成果百余项。 近年沈阳计算机技术研究设计院主要科研开发项目有：计算机安全防范保安系统、工业锅炉微机智能控制系统、智能声发射系列化检测仪器和自来水市街管网无线遥测系统等。 我院自８０年代与沈阳自来水总公司一直合作开发无线遥测遥控系统，２００１年又联合研制开发了市街管网测压点无线遥测网络系统，２００２年研制了水源自动检测网络系统。工程完工后得到用户的好评，为自来水公司的优化调度和优化管理提供了有效的物质基础。 因此在进一步发展和完善自来水公司数据检测控制网络系统方面，我院有良好的技术基础和经验。 四、 项目主要研究课题及课题分解方案 水源一次水井遥测遥控网络系统主要解决了如下问题： １、 一次小井的数据采集和远程控制 ２、 水厂的数据采集 ３、 一次小井的各种参数的远程设置 ４、 采用无线网络解决网络通讯问题 ５、 事故报警和处理 ６、 总公司调度指令的信息发布 ７、 总公司调度中心计算机数据处理及显示 需要解决的研究课题既技术难题和技术关键如下： 1、无线网络的数据可靠性 数据采集的可靠性是整个网络系统的关键，由于该网络系统采用无线传输，网络易受干扰而产生错误数据，为此我们采用了多种技术来增强系统的可靠性。如采用专用的数传频道增强系统稳定性；数据采用多重校验、复核；采用先进可靠的通讯设备和器材等。 我们的措施在沈阳市自来水总公司的项目中经实际运用，证明可靠实用。 ２、该网络的控制命令的传输时间 我们采用自动巡回检测和突发处理技术来解决这个问题。本网络系统平时处于自动巡回检测状态，一旦需要执行相应指令，程序自动进入突发处理模块，使指令马上得到执行。指令传输时间不多于３秒，完全满足自来水控制的要求。 ３、设备的选用 由于一次小井机房内条件比较恶劣，比如潮湿、电源干扰较大、无采暖设施等，因此设备的选用上应充分考虑到以上因素。 ４、系统的稳定性和可靠性 整个系统地域分布广泛、系统复杂，因此要求该网络系统应具备相当高的稳定性和可靠性。 五、 项目需要达到的技术指标 通过该数据采集控制网络系统的实施，应达到以下功能： １、 一次小井的实时检测 一次小井数据实时可靠的检测事关大局，为水厂调度及总调度提供可靠的数据，为公司的发展和管理提供基础材料，确保经济优化合理调度的实施。 ２、 一次小井的实时控制 一次小井的实时控制为高效、可靠控制生产和节约能源提供了技术保障，确保供水水源的均衡合理运营。 ３、 多媒体技术的应用 对一次小井的故障及超限报警采用声光提示，同时进行相应预处理。 ４、 处理的数据量 一次小井的采集量：出水量、出口压力、电机的电流和电压、子系统的工作状态等。 一次小井的控制量：电机的启动、停止。 水厂的采集量：出口压力、电机的运行状态、电机的电流和电压、蓄水池的水位等。 系统通过以上功能的实现来确保系统的可靠性、创新性和先进性。 本系统的可靠性体现在我院技术人员的技术水平、成熟的经验和采用可靠的产品；创新性体现在二级网络的建立、确保通讯质量的技术和突发传输技术的应用；先进性体现在把网络技术、计算机技术和多媒体技术应用到水行业的生产管理中。