水利工程论文-供水SCADA系统的研究与建立.doc

水利工程论文-供水SCADA系统的研究与建立摘要：介绍了天津港保税区供水SCADA系统的建立过程，对该系统的结构、通讯方式、监控点位置和数据库等进行了设计。根据数据库的信息，重点对系统内水泵与闸阀的控制、供水管网中自控调节阀的控制及布置原则进行了研究。关键词：SCADA系统自控调节阀RTU监控点天津港保税区(以下简称保税区)开发建设近10年来，随着区内外资企业的日益增多，现为1104m3/d的供水量已远远不能满足用户需求，它已成为保税区发展的瓶颈。另外现有管网缺乏实时监测信息，使传统的经验调度缺乏科学依据。为此，保税区政府决定在原有供水系统基础上新辟自来水水源并增建1座3.5104m3/d的加压泵站及配套设施，同时建立、开发供水SCADA系统。1供水系统规划保税区规划的输配水系统由四个水源供水，分别来自塘沽自来水四水厂、开发区水厂、港务局水厂以及区内深井泵站。目前保税区用水主要由塘沽自来水四水厂提供。加压泵站建成后，开发区水厂将成为另一主要水源。区内深井泵站作为备用水源。加压泵站内设有MD1000RTU现场控制站，可对水泵的流量、压力、开停状态、电机电流等泵站信息进行实时监测。同时，考虑到保税区是新开发的区域，面积小而易于布点监控，故在管网关键点、最不利点处设置测流点、压力监控点，由MD3311RTU采集其流量、压力、余氯等实时数据。另外在管网上还设置了自控调节阀，通过调节阀的开启度使管网上的压力分布均匀。2SCADA系统设计为实现“优质、高效、低耗、安全”的供水目标并创造最大的经济效益和社会效益，应建立开放性好、可靠性高、适应性强的供水监控调度系统。2.1设计原则采用标准化、通用化和系列化的计算机硬件产品。采用符合国际标准或产业标准的成熟可靠的软件产品。软件要具有良好的模块化以及标准的互联接口，便于组成各种规模的系统及产品和技术的更新换代。采用智能化自控设备，保证实时数据传递的快速、准确、有效、完整。2.2监控点与自控阀布置要实现对保税区给水管网的计算机模拟和优化调度管理，必须了解给水管网的运行工况，掌握管网的动态信息，为优化调度模型提供必要的运行状态数据。另外，通过观察监控点的异常变化，可推断事故发生情况，从而了解非正常的压力分布情况及由此造成的影响。为此在管网上设置了12个测压点、10个测流点、12个自动调节阀。通过MD3311RTU采集的流量、压力、自控调节阀开启度等信息推求出其余状态变量，进而确定管网运行状态，为优化调度提供数据基础。管网测压点、测流点的选择管网中的测压点、测流点应具有代表性。测压点在管网末端布置得要多一些，而测流点则应靠近管网前端，末端小管径上的流量变化对管网影响不大，故DN200管线上只设压力表，不设流量计。流量计选用超声波流量计，分移动和固定两种安装方式。固定式数量较少，用于环境条件好、重点监测的管段，移动式则便于按需要监测管段流量掌握管网运行状态。自动调节阀的布置由于各水源出站压力一般在343372.4kPa，管网末端压力一般要求在274.4kPa左右，基本上可满足用户压力要求，但在一些管网末端死角不易达到要求，如果增加出厂压力，则电耗及管道漏水率增加，降低了供水系统的效率。为解决此问题，考虑在管网上设置自动调节阀(以下简称自控阀)，既可满足用户水压要求，又可通过调节阀门的开启度来调节管网压力，使整个管网压力分布均衡。自控阀的位置不同会有不同的优化调度结果，在考虑自控调节阀位置时，遵循了以下原则：a.对水量小、利用率低的港务局水厂及区内深井泵站不设自控阀，而利用泵站内的阀门进行调节。开发区水厂来水进入新建加压泵站，泵站内有两台调速泵，不必用造价高的自控阀，采用价格比较低的开/关阀同样能起到调节作用。塘沽自来水四水厂来水通过两条输水管线直接进入管网，在每条管线上设置DN300、DN400自控阀各一个。b.考虑到大管径上阀门主要用于检修，不经常调度，而且管径大、造价高，故不采用DN600自控阀。DN200管线基本在管网末端，流量较小，故DN200管线上的自控阀不做调节使用，而主要把阀布置在DN300、DN400的中等管径上及多水源交汇处，让自控阀真正发挥调节作用。3系统结构整个系统由SCADA控制中心和MD1000RTU站控系统及MD3311RTU管网监控点等站点组成，并通过各自的通信装置传送数据或指令。系统对各测控对象的监控由测控单元实现。系统结构示意如图1所示。3.1硬件系统两台互为热备份的SCADA监控主机服务器存储实时数据和历史数据，可同时在线工作并均衡分担系统计算的负荷，保证系统的高可靠性，这比传统的主从备份式结构更有优势。两台终端服务器作为网络远程通讯用机，通过集线器完成与服务器的数