水利工程論文-城市現(xiàn)代化供水調(diào)度系統(tǒng)的開(kāi)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(kāi)發(fā)摘要：本文剖析了中山市供水調(diào)度系統(tǒng)的沿革，對(duì)照國(guó)內(nèi)目前城市調(diào)度系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行討論，提出存在的問(wèn)題和看法，建議本行業(yè)盡快組織編寫(xiě)中國(guó)城市調(diào)度規(guī)范、規(guī)程及有關(guān)技術(shù)文件，促進(jìn)供水調(diào)度的發(fā)展。關(guān)鍵詞：調(diào)度自動(dòng)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(chǔ)設(shè)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(dú)具特點(diǎn)：產(chǎn)品質(zhì)量受二次污染和存放時(shí)間的影響，服務(wù)質(zhì)量受管網(wǎng)布局和用戶地形標(biāo)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(jì)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(shè)施建成后，如何處理好供求關(guān)系，關(guān)鍵是建立供水調(diào)度系統(tǒng)，進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。我國(guó)城市供水調(diào)度80年代初開(kāi)始起步，80年代中期微機(jī)及無(wú)線通訊在調(diào)度中產(chǎn)生實(shí)效2，至今已有很大的發(fā)展。但全國(guó)600多個(gè)城市發(fā)展極不平衡，已運(yùn)行的城市供水調(diào)度系統(tǒng)達(dá)到優(yōu)化經(jīng)濟(jì)調(diào)度的甚少3，總體水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家有很大的差距。由于供水調(diào)度不合理造成的能源浪費(fèi)高達(dá)5%以上7。因此供水調(diào)度越來(lái)越受到行業(yè)的重視，近年來(lái)不少城市水司紛紛引進(jìn)現(xiàn)代化設(shè)備，建立新的調(diào)度系統(tǒng)。中山市供水總公司從1988年開(kāi)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(jí)市升格為省轄地級(jí)市以來(lái)，供水事業(yè)隨市政建設(shè)高速發(fā)展，至1998年十年來(lái)，市日供水量從5萬(wàn)噸猛增到66萬(wàn)噸，增加12倍。為適應(yīng)市場(chǎng)需要，1988年中山市自來(lái)水公司組建供水調(diào)度系統(tǒng)，至今十年來(lái)已有了很大的發(fā)展，經(jīng)歷了低級(jí)、初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)四個(gè)階段，各階段都取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了中山市供水事業(yè)的發(fā)展，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。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(wàn)噸，為解決嚴(yán)重缺水實(shí)行定時(shí)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(wàn)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(bào)數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)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(jí)階段，以保證不缺水和維持正常運(yùn)行為主，談不上優(yōu)化調(diào)度。遇上爆漏或火災(zāi)突發(fā)事故，反映遲鈍損失擴(kuò)大。1.2供水調(diào)度的初級(jí)階段1989年元月，本公司引進(jìn)的信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA（SupervisoryControlAndDataAcguition）系統(tǒng)正式投入運(yùn)行，結(jié)束了落后的調(diào)度狀況，經(jīng)幾年的運(yùn)行和更新?lián)Q代，目前公司的SCADA系統(tǒng)（詳見(jiàn)圖1）由兩臺(tái)中調(diào)主機(jī)（一臺(tái)備用）、13個(gè)RTU終端機(jī)、多路分配器、5臺(tái)CRT和大型動(dòng)態(tài)模擬屏組成。通訊由數(shù)傳機(jī)（頻率227.5MHz）和話傳差轉(zhuǎn)機(jī)（頻率457.025MHz/467.025MHz）分別進(jìn)行數(shù)傳和話傳。該系統(tǒng)具有遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等實(shí)時(shí)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(shí)別功能。目前實(shí)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(jì)、形成報(bào)表、曲線的功能；（2）、監(jiān)視凈水工藝過(guò)程及取水和供水的水質(zhì)；（3）、以管網(wǎng)中的水壓為目標(biāo)，參考最高和最低水壓點(diǎn)，指揮水廠選擇合理的機(jī)泵搭配，達(dá)到控制目標(biāo)水壓，保障供水；（4）、按機(jī)泵選擇先高效后低效、先近后遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)相對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；（5）、監(jiān)視全管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，遇爆漏協(xié)助搶修，遇火災(zāi)加壓幫助滅火；（6）、積累各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，為調(diào)度預(yù)測(cè)、管網(wǎng)改造提供參考數(shù)據(jù)；然而，由于本系統(tǒng)以自動(dòng)采集監(jiān)控信息為主，反映工藝流程、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信息較少，對(duì)主要節(jié)點(diǎn)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(yàn)調(diào)度因人而異，優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行難以實(shí)現(xiàn)。由于水廠基礎(chǔ)設(shè)施未符合自動(dòng)化要求，我們只做到遙測(cè)、遙信，未做到遙控、遙調(diào)。1.3供水調(diào)度系統(tǒng)的中級(jí)階段1994年10月，市第二間供水廠四期擴(kuò)建工程投產(chǎn)，日供水能力增至46萬(wàn)噸。該期工程引進(jìn)了水廠自動(dòng)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(chǎng)操縱，也可在中控室操縱，同時(shí)引進(jìn)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(luò)，傳輸水廠大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)詳見(jiàn)圖2。本系統(tǒng)的組成由2臺(tái)控制計(jì)算機(jī)、2臺(tái)前端機(jī)PLC、8臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)PLC、DDN網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)組成，2臺(tái)水廠前端機(jī)和2控制電腦都采取互為備用的形式，完成水廠現(xiàn)場(chǎng)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(tái)現(xiàn)場(chǎng)PLC安裝在各車間，對(duì)設(shè)備進(jìn)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，節(jié)約了勞動(dòng)力，提高了凈水質(zhì)量和生產(chǎn)效率以及調(diào)度反應(yīng)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(gè)階段的水質(zhì)參數(shù)、流量參數(shù)及水廠工藝設(shè)備、取供水設(shè)備、配電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)報(bào)警，增加了監(jiān)控范圍，豐富了依據(jù)。（3）、工藝流程實(shí)現(xiàn)遙控、遙調(diào)功能。由于取、供水機(jī)泵及閥門(mén)自控設(shè)備尚未配套，備用設(shè)備都未處于熱備用狀態(tài)，開(kāi)停機(jī)、泵、閥還未做到遙控、遙調(diào)。因全自動(dòng)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)調(diào)度的條件尚未具備，本系統(tǒng)（SCADA+AGC/EDC系統(tǒng)）屬自動(dòng)化供水調(diào)度中級(jí)階段。1.4、供水調(diào)度的高級(jí)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(wàn)噸，大大改善了我市管網(wǎng)水源的布局。該廠取水、加藥、過(guò)濾、沉淀排泥實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，提高了供水素質(zhì)。但因城市發(fā)展速度放慢，1998年實(shí)際最高日供水量只有45萬(wàn)噸，供水出現(xiàn)供大于求的局面，公司主要任務(wù)是改造、擴(kuò)建輸配水管網(wǎng)，力求管網(wǎng)更合理，同時(shí)尋求擴(kuò)大用戶，在保證目標(biāo)水質(zhì)、水壓的前提下，著手優(yōu)化經(jīng)濟(jì)調(diào)度、節(jié)能降耗的工作。為此，1996年元月公司在國(guó)內(nèi)首家引進(jìn)美國(guó)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(yùn)行。8M系統(tǒng)是具有國(guó)際先進(jìn)水平的靜態(tài)自動(dòng)分析決策SA（SystemAnalysis）系統(tǒng)，詳見(jiàn)圖3。該系統(tǒng)由8M管理電腦、集線器、服務(wù)器、數(shù)字化儀、繪圖機(jī)、打印機(jī)、調(diào)制解調(diào)器及分布