第8章-給水管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度與水質(zhì)管理

1、第第8章章給水管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度與水質(zhì)管理給水管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度與水質(zhì)管理第第8章給水管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度與水質(zhì)管理章給水管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度與水質(zhì)管理 8.18.1給水管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度任給水管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度任務(wù)與組成務(wù)與組成 o 給水管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度的目給水管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度的目的是安全可靠地將符合的是安全可靠地將符合水量、水壓、水質(zhì)要求水量、水壓、水質(zhì)要求的水送往用戶，并最大的水送往用戶，并最大限度地節(jié)約給水系統(tǒng)的限度地節(jié)約給水系統(tǒng)的運(yùn)行成本，保證給水系運(yùn)行成本，保證給水系統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠性。統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠性。o 供水調(diào)度管理部門，稱供水調(diào)度管理部門，稱為調(diào)度室或調(diào)度中心為調(diào)度室或調(diào)度中心 。 管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度方式管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度方式人工經(jīng)

2、驗調(diào)度：人工經(jīng)驗調(diào)度： 依據(jù)為區(qū)域水壓分布，人工決依據(jù)為區(qū)域水壓分布，人工決策增加或減少水泵開啟的臺數(shù)，策增加或減少水泵開啟的臺數(shù)，使管網(wǎng)中各區(qū)域水的壓力保持在使管網(wǎng)中各區(qū)域水的壓力保持在設(shè)定的服務(wù)壓力范圍之內(nèi)，節(jié)約設(shè)定的服務(wù)壓力范圍之內(nèi)，節(jié)約電能消耗。電能消耗。計算機(jī)優(yōu)化調(diào)度：計算機(jī)優(yōu)化調(diào)度： 應(yīng)用計算機(jī)信息化和自動控制應(yīng)用計算機(jī)信息化和自動控制技術(shù)，包括管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)技術(shù)，包括管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS）、管網(wǎng)壓力、流量及水）、管網(wǎng)壓力、流量及水質(zhì)的遙測和遙訊系統(tǒng)等，通過計質(zhì)的遙測和遙訊系統(tǒng)等，通過計算機(jī)數(shù)據(jù)庫和管網(wǎng)水力及水質(zhì)動算機(jī)數(shù)據(jù)庫和管網(wǎng)水力及水質(zhì)動態(tài)模擬軟件，實現(xiàn)管網(wǎng)的程序邏態(tài)模擬

3、軟件，實現(xiàn)管網(wǎng)的程序邏輯控制和運(yùn)行調(diào)度。輯控制和運(yùn)行調(diào)度。 管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)表達(dá)管網(wǎng)運(yùn)行能量消耗管網(wǎng)運(yùn)行能量消耗管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度的第一管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度的第一目標(biāo)是在保證管網(wǎng)中目標(biāo)是在保證管網(wǎng)中各區(qū)域供水壓力應(yīng)不各區(qū)域供水壓力應(yīng)不小于有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的小于有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的供水壓力條件下，應(yīng)供水壓力條件下，應(yīng)盡量節(jié)省輸水的能量盡量節(jié)省輸水的能量消耗消耗 。水泵供水電能消耗計算水泵供水電能消耗計算將每將每1000m3的水提升的水提升1m揚(yáng)程的理論有效耗電量揚(yáng)程的理論有效耗電量為為2.73kWh，一般城市給水系統(tǒng)從取水水源開始，一般城市給水系統(tǒng)從取水水源開始到供水至用戶，對水的總提升高度

4、約為到供水至用戶，對水的總提升高度約為7080m左右，按照水泵平均工作效率左右，按照水泵平均工作效率85計算，城市供計算，城市供水系統(tǒng)的水泵加壓耗電量約為水系統(tǒng)的水泵加壓耗電量約為250kWh左右。左右。我國城市供水系統(tǒng)輸送我國城市供水系統(tǒng)輸送1000m3水的平均電能耗量水的平均電能耗量為為300kWh左右（包括制水工藝過程和生產(chǎn)管理的左右（包括制水工藝過程和生產(chǎn)管理的用電）量。用電）量。 給水管網(wǎng)水質(zhì)保護(hù)給水管網(wǎng)水質(zhì)保護(hù) 通過運(yùn)行調(diào)度手段來保證管網(wǎng)水質(zhì)變得非常必通過運(yùn)行調(diào)度手段來保證管網(wǎng)水質(zhì)變得非常必要。給水管網(wǎng)水質(zhì)保護(hù)和控制的主要對象是管要。給水管網(wǎng)水質(zhì)保護(hù)和控制的主要對象是管道中水的物理

5、、化學(xué)變化過程和水的流經(jīng)時間，道中水的物理、化學(xué)變化過程和水的流經(jīng)時間，在管網(wǎng)中安裝小型凈化與消毒設(shè)備和控制管道在管網(wǎng)中安裝小型凈化與消毒設(shè)備和控制管道中水流速度，保證管網(wǎng)水質(zhì)穩(wěn)定和安全。中水流速度，保證管網(wǎng)水質(zhì)穩(wěn)定和安全。管網(wǎng)流速、停留時間水齢、水質(zhì)變化濁度、管網(wǎng)流速、停留時間水齢、水質(zhì)變化濁度、余氯、細(xì)菌。余氯、細(xì)菌?，F(xiàn)代給水管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)現(xiàn)代給水管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)現(xiàn)代給水管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)采用四項基本技術(shù)：現(xiàn)代給水管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)采用四項基本技術(shù)：計算機(jī)技術(shù)（計算機(jī)技術(shù)（ComputerComputer）；）；通訊技術(shù)（通訊技術(shù)（CommunicationCommunication）；）；控制技術(shù)（控制技

6、術(shù)（ControlControl）；）；傳感技術(shù)（傳感技術(shù)（SensorSensor）；）；也統(tǒng)稱為信息與控制技術(shù)。也統(tǒng)稱為信息與控制技術(shù)。而建立在這些基礎(chǔ)技術(shù)之上的應(yīng)用技術(shù)包括：管網(wǎng)模擬、而建立在這些基礎(chǔ)技術(shù)之上的應(yīng)用技術(shù)包括：管網(wǎng)模擬、動態(tài)仿真、優(yōu)化調(diào)度、實時控制和智能決策等。動態(tài)仿真、優(yōu)化調(diào)度、實時控制和智能決策等。管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度發(fā)展歷史和方向管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度發(fā)展歷史和方向管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)分為如下三個發(fā)展階段：管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)分為如下三個發(fā)展階段：（1 1）人工經(jīng)驗調(diào)度；）人工經(jīng)驗調(diào)度；（2 2）計算機(jī)輔助優(yōu)化調(diào)度；）計算機(jī)輔助優(yōu)化調(diào)度；（3 3）全自動優(yōu)化調(diào)度與控制。）全自動優(yōu)化調(diào)度與控制。

7、管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)展的方向：管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)展的方向：o 調(diào)度與控制的優(yōu)化、自動化和智能化；調(diào)度與控制的優(yōu)化、自動化和智能化；o 與水廠過程控制系統(tǒng)、供水企業(yè)管理系統(tǒng)的一體化與水廠過程控制系統(tǒng)、供水企業(yè)管理系統(tǒng)的一體化進(jìn)程。進(jìn)程。8.1.2給水管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)組成給水管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)組成 供水調(diào)度系統(tǒng)的組成供水調(diào)度系統(tǒng)的組成（1 1）數(shù)據(jù)采集與通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。包括：檢測水壓、）數(shù)據(jù)采集與通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。包括：檢測水壓、流量、水質(zhì)等參數(shù)。流量、水質(zhì)等參數(shù)。（2 2）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。存放和處理管網(wǎng)系統(tǒng)所在地區(qū)）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。存放和處理管網(wǎng)系統(tǒng)所在地區(qū)的地形、建筑、管線等圖形數(shù)據(jù)；管網(wǎng)水力屬性數(shù)的地形、建筑、管線等圖形數(shù)據(jù)

8、；管網(wǎng)水力屬性數(shù)據(jù)；檢測點(diǎn)壓力、流量、水質(zhì)等數(shù)據(jù)；調(diào)度決策數(shù)據(jù)；檢測點(diǎn)壓力、流量、水質(zhì)等數(shù)據(jù)；調(diào)度決策數(shù)據(jù)；用水抄表、收費(fèi)、管網(wǎng)維護(hù)。據(jù)；用水抄表、收費(fèi)、管網(wǎng)維護(hù)。（3 3）調(diào)度決策系統(tǒng)。生產(chǎn)調(diào)度決策和事故處理。）調(diào)度決策系統(tǒng)。生產(chǎn)調(diào)度決策和事故處理。具有系統(tǒng)仿真、狀態(tài)預(yù)測、優(yōu)化等功能；事故預(yù)警、具有系統(tǒng)仿真、狀態(tài)預(yù)測、優(yōu)化等功能；事故預(yù)警、偵測、報警。偵測、報警。（4 4）調(diào)度執(zhí)行系統(tǒng)。由各種執(zhí)行設(shè)備或智能控制）調(diào)度執(zhí)行系統(tǒng)。由各種執(zhí)行設(shè)備或智能控制設(shè)備組成，控制閥門的開閉、水泵機(jī)組的啟停、消設(shè)備組成，控制閥門的開閉、水泵機(jī)組的啟停、消毒設(shè)備的運(yùn)停等。毒設(shè)備的運(yùn)停等。管網(wǎng)管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)系

9、統(tǒng)SCADA是集成化的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)是集成化的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（Supervisory Control and Data Acquisition），），又稱計算機(jī)四遙，指遙測（又稱計算機(jī)四遙，指遙測（Telemetering）、遙）、遙控（控（Telecontrol）、遙訊（）、遙訊（Telesingal）、遙調(diào)）、遙調(diào)（Teleadjusting）技術(shù)，與地理信息系統(tǒng)）技術(shù)，與地理信息系統(tǒng)（GIS）、管網(wǎng)模擬仿真系統(tǒng)、優(yōu)化調(diào)度等軟件配）、管網(wǎng)模擬仿真系統(tǒng)、優(yōu)化調(diào)度等軟件配合，可以組成完善的管網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)。合，可以組成完善的管網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)。 管網(wǎng)調(diào)度管網(wǎng)調(diào)度SCADA系統(tǒng)系統(tǒng)管網(wǎng)調(diào)度

10、管網(wǎng)調(diào)度SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1 1） 設(shè)備層：包括傳感檢測儀表、控制執(zhí)行設(shè)備和人機(jī)接口等。設(shè)設(shè)備層：包括傳感檢測儀表、控制執(zhí)行設(shè)備和人機(jī)接口等。設(shè)備層的設(shè)備安裝于生產(chǎn)控制現(xiàn)場，直接與生產(chǎn)設(shè)備和操作工人相備層的設(shè)備安裝于生產(chǎn)控制現(xiàn)場，直接與生產(chǎn)設(shè)備和操作工人相聯(lián)系，是生產(chǎn)狀態(tài)與數(shù)據(jù)的直接感知者，是調(diào)度與控制的最終實聯(lián)系，是生產(chǎn)狀態(tài)與數(shù)據(jù)的直接感知者，是調(diào)度與控制的最終實施者，還負(fù)責(zé)現(xiàn)場指示、顯示與操作。在現(xiàn)代施者，還負(fù)責(zé)現(xiàn)場指示、顯示與操作。在現(xiàn)代SCADASCADA系統(tǒng)中，設(shè)備系統(tǒng)中，設(shè)備層也在逐步走向智能化和網(wǎng)絡(luò)化。層也在逐步走向智能化和網(wǎng)絡(luò)化。管網(wǎng)調(diào)度管網(wǎng)調(diào)度SCADASCADA系

11、統(tǒng)的設(shè)備層具有分散程度高的特點(diǎn)，往往需要使用系統(tǒng)的設(shè)備層具有分散程度高的特點(diǎn)，往往需要使用一些自帶通訊接口的智能化檢測與執(zhí)行設(shè)備。一些自帶通訊接口的智能化檢測與執(zhí)行設(shè)備。（2 2） 控制層：負(fù)責(zé)調(diào)度與控制指令的實施。控制層向下與設(shè)備層聯(lián)控制層：負(fù)責(zé)調(diào)度與控制指令的實施?？刂茖酉蛳屡c設(shè)備層聯(lián)接，接受設(shè)備層提供的工業(yè)過程狀態(tài)信息，向設(shè)備層給出執(zhí)行指接，接受設(shè)備層提供的工業(yè)過程狀態(tài)信息，向設(shè)備層給出執(zhí)行指令。對于具有一定規(guī)模的令。對于具有一定規(guī)模的SCADASCADA系統(tǒng)，控制層往往設(shè)有多個控制站系統(tǒng)，控制層往往設(shè)有多個控制站（又稱控制器或下位機(jī)），控制站之間聯(lián)成控制網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)（又稱控制器或下位

12、機(jī)），控制站之間聯(lián)成控制網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換?？刂茖邮菙?shù)據(jù)交換?？刂茖邮荢CADASCADA系統(tǒng)可靠性的主要保證者，每個控制站系統(tǒng)可靠性的主要保證者，每個控制站應(yīng)做到可以獨(dú)立運(yùn)行，至少可以保證生產(chǎn)過程不中斷。應(yīng)做到可以獨(dú)立運(yùn)行，至少可以保證生產(chǎn)過程不中斷。管網(wǎng)調(diào)度管網(wǎng)調(diào)度SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)）（3 3） 調(diào)度層：實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視與調(diào)度決策。調(diào)度層：實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視與調(diào)度決策。調(diào)度層往往是由多臺計算機(jī)（微機(jī)或工作站）聯(lián)調(diào)度層往往是由多臺計算機(jī)（微機(jī)或工作站）聯(lián)成的局域網(wǎng)組成，一般分為監(jiān)控站、維護(hù)站（工成的局域網(wǎng)組成，一般分為監(jiān)控站、維護(hù)站（工程師站）、決策站（調(diào)度站）、數(shù)據(jù)站（服務(wù)器）程師站）、決策站（調(diào)度站）、數(shù)據(jù)站（服務(wù)器）等。等。（4 4） 信息層：提供全球范圍信息服務(wù)與資源共享，信息層：提供全球范圍信息服務(wù)與資源共享，包括與供水企業(yè)