水利工程論文-城市現(xiàn)代化供水調(diào)度系統(tǒng)的開發(fā).doc

水利工程論文-城市現(xiàn)代化供水調(diào)度系統(tǒng)的開發(fā)摘要：本文剖析了中山市供水調(diào)度系統(tǒng)的沿革，對照國內(nèi)目前城市調(diào)度系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行討論，提出存在的問題和看法，建議本行業(yè)盡快組織編寫中國城市調(diào)度規(guī)范、規(guī)程及有關技術文件，促進供水調(diào)度的發(fā)展。關鍵詞：調(diào)度自動化優(yōu)化引言城市供水系統(tǒng)與供電、供氣、供熱等系統(tǒng)同屬城市重要基礎設施，其產(chǎn)、供、銷都具有連續(xù)性、廣域性、公用性、多樣性、重要性2、產(chǎn)品不可返修等共性。而城市供水又獨具特點：產(chǎn)品質(zhì)量受二次污染和存放時間的影響，服務質(zhì)量受管網(wǎng)布局和用戶地形標高的影響。水是人類每日不可缺少的物質(zhì)，是保障城市安全最主要的滅火劑。這些共性和特性，決定了經(jīng)濟合理保障滿足城市供水的高難度。在合理的城市水廠及輸配水設施建成后，如何處理好供求關系，關鍵是建立供水調(diào)度系統(tǒng)，進行優(yōu)化調(diào)度。我國城市供水調(diào)度80年代初開始起步，80年代中期微機及無線通訊在調(diào)度中產(chǎn)生實效2，至今已有很大的發(fā)展。但全國600多個城市發(fā)展極不平衡，已運行的城市供水調(diào)度系統(tǒng)達到優(yōu)化經(jīng)濟調(diào)度的甚少3，總體水平與工業(yè)發(fā)達國家有很大的差距。由于供水調(diào)度不合理造成的能源浪費高達5%以上7。因此供水調(diào)度越來越受到行業(yè)的重視，近年來不少城市水司紛紛引進現(xiàn)代化設備，建立新的調(diào)度系統(tǒng)。中山市供水總公司從1988年開始建立供水調(diào)度系統(tǒng)，歷經(jīng)十年建成了現(xiàn)代化的調(diào)度系統(tǒng)，其發(fā)展比較典型，值得分析探討。1.中山市供水調(diào)度系統(tǒng)的沿革中山市自1988年由縣級市升格為省轄地級市以來，供水事業(yè)隨市政建設高速發(fā)展，至1998年十年來，市日供水量從5萬噸猛增到66萬噸，增加12倍。為適應市場需要，1988年中山市自來水公司組建供水調(diào)度系統(tǒng)，至今十年來已有了很大的發(fā)展，經(jīng)歷了低級、初級、中級、高級四個階段，各階段都取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益，促進了中山市供水事業(yè)的發(fā)展，積累了寶貴的經(jīng)驗和教訓。1.1供水調(diào)度的起步中山市1988年6月前日供水能力6萬噸，為解決嚴重缺水實行定時配水。6月初市第二間供水廠竣工投產(chǎn)，日供水能力增至12萬噸緩和了缺水的矛盾。由于新調(diào)度系統(tǒng)正在安裝，采取人工抄表、電話報數(shù)、現(xiàn)場手動操作的原始調(diào)度方法。收集信息數(shù)量少、處理慢、傳遞遲，調(diào)度處于低級階段，以保證不缺水和維持正常運行為主，談不上優(yōu)化調(diào)度。遇上爆漏或火災突發(fā)事故，反映遲鈍損失擴大。1.2供水調(diào)度的初級階段1989年元月，本公司引進的信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA（SupervisoryControlAndDataAcguition）系統(tǒng)正式投入運行，結束了落后的調(diào)度狀況，經(jīng)幾年的運行和更新?lián)Q代，目前公司的SCADA系統(tǒng)（詳見圖1）由兩臺中調(diào)主機（一臺備用）、13個RTU終端機、多路分配器、5臺CRT和大型動態(tài)模擬屏組成。通訊由數(shù)傳機（頻率227.5MHz）和話傳差轉(zhuǎn)機（頻率457.025MHz/467.025MHz）分別進行數(shù)傳和話傳。該系統(tǒng)具有遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等實時功能、數(shù)據(jù)處理功能、管理功能、圖形功能、組態(tài)功能、命令識別功能。目前實際做到：（1）、具有從取水、凈水、供水、輸配水信息到用電信息采集、發(fā)送、整理、統(tǒng)計、形成報表、曲線的功能；（2）、監(jiān)視凈水工藝過程及取水和供水的水質(zhì)；（3）、以管網(wǎng)中的水壓為目標，參考最高和最低水壓點，指揮水廠選擇合理的機泵搭配，達到控制目標水壓，保障供水；（4）、按機泵選擇先高效后低效、先近后遠等原則，平衡各水廠供水量，在保證水質(zhì)和壓力的前提下，力求降低能耗，實現(xiàn)相對經(jīng)濟運行；（5）、監(jiān)視全管網(wǎng)運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)及時處理，遇爆漏協(xié)助搶修，遇火災加壓幫助滅火；（6）、積累各種運行數(shù)據(jù)，為調(diào)度預測、管網(wǎng)改造提供參考數(shù)據(jù)；然而，由于本系統(tǒng)以自動采集監(jiān)控信息為主，反映工藝流程、設備運行狀態(tài)的信息較少，對主要節(jié)點的流量分配、供水高低壓區(qū)、不同水廠供水分界線都難以了解，憑調(diào)度人員經(jīng)驗調(diào)度因人而異，優(yōu)化經(jīng)濟運行難以實現(xiàn)。由于水廠基礎設施未符合自動化要求，我們只做到遙測、遙信，未做到遙控、遙調(diào)。1.3供水調(diào)度系統(tǒng)的中級階段1994年10月，市第二間供水廠四期擴建工程投產(chǎn)，日供水能力增至46萬噸。該期工程引進了水廠自動化系統(tǒng)AGC（AutomaticGaugeController）,主要有投礬自控系統(tǒng)、前后加氯自控系統(tǒng)、V型濾池自控系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)各自成閉環(huán)系統(tǒng)，可在現(xiàn)場操縱，也可在中控室操縱，同時引進了數(shù)據(jù)中心EDC（EngineeringDataCenter）,租用中山市電信局的DDN有線高速數(shù)字網(wǎng)絡，傳輸水廠大量的實時數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)詳見圖2。本系統(tǒng)的組成由2臺控制計算機、2臺前端機PLC、8臺現(xiàn)場機PLC、DDN網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫計算機組成，2臺水廠前端機和2控制電腦都采取互為備用的形式，完成水廠現(xiàn)場PLC與監(jiān)控電腦及公司數(shù)據(jù)接收PLC之間的數(shù)據(jù)交換。8臺現(xiàn)場PLC安裝在各車間，對設備進行模擬量、數(shù)字量的采集與輸出及系統(tǒng)自控、通訊、故障處理等。本系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)的原有功能上增加了如下功能：（1）、水廠工藝流程實現(xiàn)自動化，節(jié)約了勞動力，提高了凈水質(zhì)量和生產(chǎn)效率以及調(diào)度反應速度，降低藥耗和能耗；（2）、中心調(diào)度室可全面了解工藝流程中個階段的水質(zhì)參數(shù)、流量參數(shù)及水廠工藝設備、取供水設備、配電設備的運行參數(shù)及狀態(tài)報警，增加了監(jiān)控范圍，豐富了依據(jù)。（3）、工藝流程實現(xiàn)遙控、遙調(diào)功能。由于取、供水機泵及閥門自控設備尚未配套，備用設備都未處于熱備用狀態(tài)，開停機、泵、閥還未做到遙控、遙調(diào)。因全自動優(yōu)化經(jīng)濟調(diào)度的條件尚未具備，本系統(tǒng)（SCADA+AGC/EDC系統(tǒng)）屬自動化供水調(diào)度中級階段。1.4、供水調(diào)度的高級階段1997年3月，市第三間供水廠竣工投產(chǎn)，市日供水能力增至66萬噸，大大改善了我市管網(wǎng)水源的布局。該廠取水、加藥、過濾、沉淀排泥實現(xiàn)全自動化，提高了供水素質(zhì)。但因城市發(fā)展速度放慢，1998年實際最高日供水量只有45萬噸，供水出現(xiàn)供大于求的局面，公司主要任務是改造、擴建輸配水管網(wǎng)，力求管網(wǎng)更合理，同時尋求擴大用戶，在保證目標水質(zhì)、水壓的前提下，著手優(yōu)化經(jīng)濟調(diào)度、節(jié)能降耗的工作。為此，1996年元月公司在國內(nèi)首家引進美國8M供水綜合管理系統(tǒng)，1996年10月建成，1997年1季度調(diào)試完畢正式投入運行。8M系統(tǒng)是具有國際先進水平的靜態(tài)自動分析決策SA（SystemAnalysis）系統(tǒng)，詳見圖3。該系統(tǒng)由8M管理電腦、集線器、服務器、數(shù)字化儀、繪圖機、打印機、調(diào)制解調(diào)器及分布