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城市供水企业管理调度系统开发研究 摘要 城市供水是城市的命脉，它为城市的生产、生活提供着必 需的条件，是制约城市发展的决定性因素，甚至也构成了关系 社会安定的重要因素。由于水的不可代替性、不可选择性，牵 动着城市的千家万户每一个居民，所以城市供水是城市首要的 基础设施。作为供水管理的载体和实施者，供水企业担负人民 生活生命线管理重任，其管理水平直接影响着经济和社会的发 展，所以各国供水企业都在不遗余力提高管理效率，改进管理 水平，发展壮大自己的基础工业。 信息技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术等先进 技术的应用，的确为供水企业的现代化管理解决了很多的实际 问题。但是，企业管理的各个环节是密切关联，仅在某一环节 采用新技术并不能解决所有问题，分离的系统无法实现整个运 营的系统性，不能发现系统管理诸因素中的统计规律和相关性， 无法辅助决策。本课题在分析了供水系统( 组成、变化、成因) 、 供水企业现状管理模式、现代化管理模式的基础上，借赛 c i m s ( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m s ) 理论，集成现 有成熟技术，构建基于供水企业管理调度的信息集成框架模型， 进一步整合现有的包括g i s ( g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ) 资 源在内的各项资源，为供水企业的信息建设和发展提供了模型 基础。 太原理工大学硕士研究生学位论文 在信息集成模型的基础上，对供水企业管理调度系统进行 了系统规划、分析及设计。该系统真正充分运用现有的各种数 据、软硬件资源，集成现有成熟技术，合理考虑发展的要求， 使系统既实用又具有其它软件无可比拟的先进性。具体主要体 现在以下几个方面：( 1 ) 应用信息工程的原理和方法，系统分 析和设计供水企业管理调度系统，利用组件技术将g i s 功能整 合到各功能模块中，使系统的能够在原有基础上实现顺利过渡； ( 2 ) 将漏损控制、水量预测、综合调度、水力模拟、事故分析 与地理信息系统( g i s ) 功能完美组合，构建生产调度系统，实 现供水企业日常生产的科学调度；( 3 ) 在总体构架上，利用 a r c l m s m a p x t r e m e ，实现g i s 的网上应用，即公司内部应用及 客户服务应用，此项在国内尚未见有应用；( 4 ) 在数据库管理 系统的建设上，根据供水企业管理特点，提出供水企业的数据 库建设模式，实现供水企业空间数据、属性数据、动态数据的 科学管理，建立基于i n t e r n e t i n t r a n e t 应用的半开放、动态的数 据库，实现数据库的经济与科学管理。 本课题依据先进的企业建模思想，构建供水企业信息集成 框架模型；充分利用现有技术，整合各项资源，研发适应时代 发展、功能强大、技术完善的供水企业管理调度系统，实现供 水企业科学的日常管理，实现供水企业的现代化。 关键词：供水企业，企业管理，信息集成，实用软件，系统分 析，系统设计 奎星里三查堂堡圭堡塞生堂竺丝苎 r n es t u d yo fm a n a g e m e n t a n ds c h e d u l es y s t e m 0 f 硝t e rs u p p l ye n t e r p r i s e0 fc i t y a b t r a c t w a t e rs u p p l yo f c i t yi si t sv i t a la r t e r i e sa n d o f f e r sn e c e s s a r yc o n d i t i o nf o r p r o d u c i n ga n dl i v i n g i t i st h ek e yf a c t o ro fc i t y d e v e l o p m e n ta n da l s ot h e i m p o r t a n tf a c t o ro fs o c i e t ys t a b l e n e s s b e c a u s ew a t e ri sn o tr e p l a c e d ，s e l e c t e d a n dc o n n e c t sw i t ha l lt h er e s i d e n t e r so f c i t y , w a t e rs u p p l yo fc i t y i st h e p r i n c i p a lu t i l i t yo ft h ec i t y a st h ec a r r i e ra n di m p l e m e n to fw a t e rs u p p l y m a n a g e m e n t w a t e r s u p p l ye n t e r p r i s e st a k e so nt h ei m p o r t a n tt a s ko fm a n a g i n g t h el i f e l i n eo f p e o p l e sl i v i n g i t sm a n a g e m e n t l e v e la f f e c t s d i r e c t l y t h e d e v e l o p m e n t o fe c o n o m ya n d s o c i e t y t h u sw a t e rs u p p l ye n t e r p r i s e so fa l lt h e c o u n t r i e ss p a r en op a i n st oe n h a n c et h ee f f i c i e n c yo f m a n a g e m e n t ，i m p r o v eo n m a n a g e m e n t l e v e la n d d e v e l o pt h e i rb a s i ci n d u s t r y i f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , c o m p u t e r t e c h n o l o g y , c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , a u t o c o n t r o l t e c h n o l o g y e t c t e c h n o l o g ya p p l i c a t i o n si n a d v a n c es o l v e m a n y p r a c t i c a lp r o b l e m sf o rt h em o d e mm a n a g e m e n to fw a t e rs u p p l ye n t e r p r i s e b u t m a n a g e m e n tt a c h e so fe n t e r p r i s ea r g ：r e l a t e dc l o s e l y , t h a to n l yo n et a c h e i n t r o d u c e sn e w t e c h n o l o g yw i l ln o ts o l v ea l lt h ep r o b l e m s s e p a r a t e ds y s t e m c a n n o tr e a l i z et h e s y s t e m c h a r a c t e r so f o p e r a t i o n ；f i n d s t a t i s t i cl a wa n d c o r r e l a t i o no fa l lt h ef a c t o r so f s y s t e mm a n a g e m e n ta n da s s i s td e c i s i o n - m a k i n g 3 太原理工大学硕士研究生学位论文 t h i sp a p e ra n a l y s i st h ew a t e rs u p p l ys y s t e m ( c o m p o s i n g , c h a n g e ，c a u s eo f f o r m a t i o n ) ，a c t u a lm a n a g e m e n tm o d e so fw a t e rs u p p l ye n t e r p r i s e s ，m o d e r n m a n a g e m e n tm o d e s t h e n i tr e f e r st h et h e o r yo fc i m s ，i n t e r g r a t e st h em a t u r e t e c h n o l o g y , c o n s t r u c t s t h ei n f o r m a t i o nf r a m em o d e lo fw a t e r s u p p l y m a n a g e m e n ta n ds c h e d u l ea n dm a n a g e st h e r e s o u r s e s i n c l u d i n gg i s t h i s m o d e l p r o v i d e s t h eb a s em o d e lf o ri n f o r m a t i o nb u i l da n dd e v e l o p m e n to fw a t e r s u p p l ye n t e r p r i s e s o nt h eb a s eo fi n f o r m a t i o ni n t e r g r a t i o nm o d e lt h em a n a g e m e n ta n d s c h e d u l eo fw a t e rs u p p l ye n t e r p r i s e si se x p l o i t e dw i t hs y s t e mp l a n n i n g ，s y s t e m a n a l y s i sa n ds y s t e md e s i g n t h i ss y s t e m u s e sa l lk i n d sd a t ar e s o u r eo fh a r d w a r e a n ds o f t w a r ei nd e e d ，i n t e r g r a t e st h em a t u r et e c h n o l o g ya n dc o n s i d e r st h e d e v e l o p m e n tr e q u i r e s t h i ss y s t e mn o to n l yh a sp r a c t i c a l i t yb u ta l s oi sm o r e a d v a n c e dt h a no t h e rs y s t e m s r e f l e c tt h en e x ta s p e c t sm o s t l y ：( 1 ) u s i n gt h e o r y a nm e t h o d so fi n f o r m a t i o n e n g i n e e r i n g ，a n a l y s i s i n g a n d d e s i g n i n g t h e m a n a g e m e n ta n ds c h e d u l eo fw a t e rs u p p l ye n t e r p r i s e ，u s i n gc o mt e c h n o l o g y a n dj o i n i n gt h eg i si n t ot h em o d u l e s ( 2 ) c o m b i n i n gl e a k a g ec o n t r o l ，w a t e r c o n s u m p t i o nf o r e c a s t ，s y n t h e s i ss c h e d u l e ，h y d r a u l i cs i m u l a t i o n ，a c c i d e n t a n a l y s i sa n dg i si n aw h o l e c o n s t r u c t i n gp r o d u c i n gs c h e d u l es y s t e ma n d r e a l i n gs c i e n t i f i cs c h e d u l eo fd a i l yp r o d u c i n g o fw a t e r s u p p l ye n t e r p r i s e s ( 3 ) i n t h eg e n e r a l f a r n e ，u s i n ga r c l m s m a p x t r e m et or e a l i z eg i sa p p l i c a t i o ni n i n t e r o e tn a m e l ya p p l i c a t i o nw i t h i nc o r p o r a t i o na n dt oc u s t o m e r s t h i si sl e s s 。s e e ni no u r c o u n t r y ( 4 ) i nd b m sc o n s t r u c t i o n ，a c c o r d i n gm a n a g e m e n t s p e c i a l t yo fw a t e rs u p p l ye n t e r p r i s e ，i n t r o d u c i n g s c i e n t i f i c m a n a g e m e n to f s p a c ed a t a ，a t t r i b u t ed a t a ，d y n a m i cd a t a ，e s t a b l i s h i n gd a t a b a n ko nt h eb a s eo f 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 i n t e m t i n t r a n e t a p p l i c a t i o n w h i c hi s s e m i - o p e n a n d d y n a m i c ，r e a l i z i n g s c i e n t i f i ca n de c o n o m i c m a n a g e m e n t o fd a t a b a n k t h i sp a p e rd e p e n d so nt h ea d v a n c c de n t e r p r i s em o d e li d e a ，c o n s t r u c t s i n f o r m a t i o ni n t e r g r a t i o nf r a m em o d e lo fw a t e rs u p p l ye n t e r p r i s e s f u l l yu s i n g t e c h n o l o g y i n e x i s t e n c e ，i n t e r g r a t i n g a l lk i n d so fr e s o u r s e s ，e x p l o i t i n gt h e m a n a g e m e n t a n ds c h e d u l es y s t e mo fw a t e r s u p p l ye n t e r p r i s e sw h i c h i ss u i tf o r d e v e l o p m e n t ，f u c t i o nm i g h t n e s sa n dp e r f e c tt e c h n o l o g y , r e a l i z i n gs c i e n t i f i c d a i l ym a n a g e m e n ta n dm o d e r n i z a t i o no fw a t e rs u p p l ye n t e r p r i s e s k e y w o r d s ：w a t e rs u p p l ye n t e r p r i s e ，e n t e r p r i s e m a n a g e m e n t ，i n f o r m a t i o n i n t e r g r a t i o n ，p r a c t i c a ls o f t w a r e ，s y s t e ma n a l y s i s ，s y s t e md e s i g n 5 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 选题背景 文献综述 水是人类生存必不可少的资源，人体有2 3 是水，皮肤甚至可以达到 7 0 ，人可以不吃食物存活一个月，但没有水却只能活5 7 天i l 】。人类的 文明发祥地无不与著名的河流相伴而生的，正是因为有了水，人类才得以 不断繁衍和发展。 随着时光的迁移和社会的更替，人类用水、管水也在发生天翻地覆的 变化。从1 8 3 2 年世界上第一个过滤水厂在苏格兰p a i s l e y 市投产开始1 1 】， 拉开了近代供水工业飞速发展的序幕。科学技术的发展，使得水科学与经 济学、法学、社会学、规划管理学、工程物理与化学、生态学、微生物学、 流体力学、水质公共卫生学、环境学、工程力学、工程机械与材料学、运 筹学、计算机基础与应用等科学的进一步融合与发展，使得供水工业的发 展日新月异。特别是计算机、信息、自动化等技术在供水管理中的广泛应 用，使得供水管理更加合理完善。 作为供水管理的载体和实施者，供水企业担负人民生活生命线管理重 任，其管理水平直接影响着经济和社会的发展，所以各国供水企业都在不 遗余力提高管理效率，改进管理水平，发展壮大自己的基础工业。 运用现代信息技术改造和提升供水企业，将信息化和工业化结合，进 一步过渡到现代化，在较短的时间内实现跨越式发展，是符合我国国情的 一条发展之路。由于信息技术的广泛应用，企业产生了大量的异构、非完 整的和冗余数据，过去为信息匮乏而苦恼的决策、管理和技术人员突然不 得不应对“信息爆炸”。于是，人们提出了信息集成的概念，试图将分割 太原理工大学硕士研究生学位论文 的信息源( 或称自动化孤岛) 有机地连接起来。信息集成的初始目的仅仅 是为了避免重复的数据输入，输出，以及快速获取正确的数据。然而，集成 逐渐地从技术内涵扩展到哲学认识论的高度，被赋予了一种哲理内涵：综 合地考虑一个系统的全部要素及其联系，并体现整体的系统观。因此，综 合利用管理技术、自动化技术和信息技术加快改革步伐，彻底改变原有的 管理模式，提高供水质量、降低成本和改善服务，不断提高企业的自我适 应能力。即基于信息技术的先进管理体系与生产技术的融合成为供水企业 竞争的关键所在，是实现供水企业现代化管理的重要保证。 当前我国供水企业大部分在红红火火的搞信息建设，信息建设层次不 齐，缺乏统一的行业规划。没有一个可以参考、成熟的信息建设模型，缺 少整体网络管理平台，缺少一个公司信息统一管理平台。另外，由于现有 工程实用软件很少有基于以上观点开发的。所以现在研究供水企业的信息 集成模型，建构供水企业信息化管理框架，以及研发基于新型信息集成理 论的工程实用软件，已恰逢其时。 2 国内外供水企业管理 ( 1 ) 国内外供水运行模式【2 】 由于国家的所有制、经济实力、历史等原因，各国采取不同的供水经 济管理模式，有的采用单一型供水模式，有的采用混合型供水模式。 【1 】计划经济模式 即福利型供水模式，多为经济发达的国家采用，如北欧的瑞典、芬兰， 澳洲的新西兰等。其特点为国家公益福利事业社会化程度高，国家有经济 实力去投资周期长、收效慢、投资大的供水事业，考虑到整个用水企业和 民众的利益，城市供水和教育、医疗、供电、供热一样作为福利事业来办， 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 普及供水、廉价收费，有利于提高生活质量，有利于用水企业降低生产成 本，参与国际竞争，还有利于提高国家政治形象和促进整体经济的发展。 这种供水模式供水硬件设施由国家建设，供水的运行管理由国家掌管，投 资和经营清晰单一，但总体运作效益差，投资与收益差距大。这种模式存 在于两点：国家经济实力雄厚、国民素质高。 1 2 】混合型模式 即计划经济与市场经济相结合的模式，多为经济较发达的国家和地区 采用，城市供水硬件设施如净水厂、输配水管网由国家投入，供水经营通 过社会竟标产生，或采用事业单位企业管理，经营者竞聘经营，以求所有 权与经营权分离。该模式在供水系统经营中引入竞争机制，基本上可以降 低成本追求最好的服务。该模式政府投资不是市场行为，易造成建设超前 和滞后的弊病。这种模式水价由政府制定，水价和成本之间的差值由政府 补贴，这样政府往往背上沉重的包袱，城市供水管理也比较复杂。 【3 】市场经济模式 该模式多为经济欠发达的发展中国家采用，政府没有资金投入，要解 决供水问题，采取融资的方法，吸引国内外各类资金，运用市场经济的手 段，按价值规律办事，政府规范市场，确定合理水价，全方位引入竞争， 谁的服务质量好、价格低、投诉少，满足竞标要求，就给谁经营。该模式 要求水价按市场要求放开，否则企业完成投资回报率将非常困难，市场经 济运行模式也无法建立。 ( 2 ) 国外供水企业管理 【1 】当前形势 根据美国商业部统计，当前水习：境工业的1 1 5 万个企业产值达到2 0 0 0 亿美元，其中市政是最大的一部分，8 0 0 0 多个单位获得近6 5 0 亿美元的收 3 太原理工大学硕士研究生学位论文 入。如此大的蛋糕，难怪是水务列强纷纷将业务扩展到世界各地。美国海 外收入占到整个行业收入的1 0 ，英国、日本、德国占到了2 0 3 0 1 3 1 。 要参与世界竞争必须有提供全套服务，雄厚的资金实力，先进的管理 经验。因此在工业和科技发达国家单纯从事供水管理的企业较少，大多已 经实现了供水企业和排水企业的合并，实现了优化管理成本，建立了综合 的水务公司、集团。同时由于竞争的压力，企业不得不进行兼并、资产重 组，以求壮大实力，扩展业务领域，更能适应市场的发展。 实行兼并重组最早的要数西欧一些国家，如1 9 7 4 年，英国水工业进 行了一次重组，将许多小型企业组合成1 0 个区域性水务管理局，保留现 有2 9 个私有供水公司。1 9 8 9 年英国政府，将这1 0 个水务管理局私有化， 变成公众举价的公司，并建立了相应的监督立法机制1 5 1 。荷兰经过几次合 并，将1 5 0 家供水企业合并为1 2 家【6 】。 其中的佼佼者，如英国泰晤士水务集 公看】( t h a m e sw a t e r ) 在英国及 全球范围内开展供水与废水处理业务，其综合营业额超过1 0 亿英镑，集 团雇佣员工总数超过1 万余人，办事机构遍布世界各地；世界第一大供水 公司- - 法国通用水务集团( 1 9 9 8 年更名为威望迪集团) ，在法国净销售额超 过3 5 0 亿美元的，通过遍布全球的2 2 万雇员在每一个角落展开竞争，其 业务遍布9 0 多个国家【4 1 。 这些国家深切知道，为了给国家增加商业利润不得不去竞争，高素质 的国民、低赋税、优越的基础设施，将他们推向竞争的边缘，使他们不得 不降低管理成本。如a w w a 主席s t e v eg o r d e n 的所说，正是由于这种重 组使得像荷兰这样的国家，比我们( 美国) 超前1 0 年【6 】，这也正是美国海 外收入少的一个重要的原因。 形成鲜明对比的是，部分发展中国家，供水企业正在为提高供水普及 率及供水水质而进行不懈的努力。在发展中国家约有一半人1 ：3 因供水不充 4 太愿理工太学硕士研究生学位论文 分或饮用污染的水而影响健康。每年有1 2 2 0 万五岁以下儿童因患儿童病 而死亡。超过3 0 0 万人死于腹泻，其中多数是污染的水引起的。在最贫困 的国家，每千名五岁以下儿童的死亡率为1 9 3 名。而最健康的国家为1 1 名。1 9 9 8 年1 1 1 月世界上发生霍乱病共2 3 万人，多数在非洲川。 【2 】组织机构 由于水务公司经营的业务范围的不同，管理的模式也有所不同，管理 模式大体分为三种形式：仅经营供水业务的公司、仅经营排水业务的公司、 经营供水和排水业务的综合公司或集团公司。仅经营供水业务的公司和我 国的自来水公司管理的内容基本一致：仅经营排水业务的公司与我国的污 水处理企业差不多；经营供水和排水业务的综合业务公司或集团公司，在 发达国家较为普遍，其中有相对独立的供水、排水公司组成的集团公司， 而大部分是将供水、排水运行合并管理，最大化的降低管理成本。 实现企业组织机构的合理化，必须从企业的实际情况出发，考虑各方 面的情况。不同的企业可以有不同的管理机构，就是同一个企业在不同时 期，由于内部和外部条件的变化，管理机构也可作相应的调整。 国外许多供水企业，按照职能实行专业分工管理，每个职能机构( 财 务、设备、工程、服务等) 既协助领导人，又在自己职能范围内直接指挥 下属单位。这种形式适用于生产技术和经营管理较复杂的状况，能提高专 业化管理水平( 参见图1 - 1 t s l ) 。例如美国的d e t r o i t 市水务公司，将日常管 理分为：设备、供水运行、排水运行、财务、工程管理五个领域，分别设 副总分管各领域【6 1 。 【3 】企业文化管理 在企业的内部管理中，国外水务公司特别是大型的水司，非常重视企 业文化管理，将其视为非常重要的一项工作，因为一个优秀的企业精神， 太原理工大学硕士研究生学位谢文 董事会 1 总经理 厂 。 运营和维修工程和基建会计和财务 人 事 供后溻污配 水水 拉排 水建制放水 营财采信仓 业 务 贷库 收会收监 入计购帐督 图l 一1 国外莱供排水公司组织机构图 f i g u r e l 1t h eo r g a n i z ec h a r t o f o n ew a t e r s u p p l i e s a n dd r a i n sc o m p a n ya b r o a d 能够凝聚各种优秀人才，帮助企业战胜各种挑战，指引着企业不断向前推 进。如美国从事供排水业务的o m i 公司获得b a l d d g e 奖，这是供水行业第 一家获此殊荣的企业，该公司就非常重视企业文化管理 9 】。这一点是我国 企业，特别是供水企业应该认真学习的地方。 【4 】企业日常管理 国外供水企业、水务公司在生产、经营活动中，通过计划、组织、指 挥、控制等职能，来协调企业内部和外部的各种关系，以达到充分利用人 力、物力、财力，保证企业正常高效的运行的目的。具体包括：生产、经 营、财务、计划、人事、营业、技术、设备、物资等多个方面的管理内容。 预测技术、计算机技术、信息技术、自动化技术及各种应用技术在企 业内部管理的备方面、不同程度的应用，使得企业管理更加高效、便捷。 太原理工大学硕士研究生学位论文 基于各种目标的软件，近年来层出不穷、形式多样，各企业没有统一的标 准，各有成功的经验。其中，自动数据处理系统( a u t o m a t i c d a t a p r o c e s s i n g ， a d p ) 、综合数据处理系统( i n t e g r a t e d d a t ap r o c e s s i n g ，i d p ) 、管理信息系 统( m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m ，m i s ) 、决策支持系统( d e c i s i o n s u p p o r t s y s t e m ，d s s ) 、管理决策系统( e x e c u t i v ei n f o r m a t i o ns y s t e m ，e i s ) 、办公 自动化( o f f i c ea u t o m a t i o n ，o a ) 、战略信息系统( s t r a t e g i ci n f o r m a t i o n s y s t e m 。s i s ) 、业务流程再造( b u s i n e s s p r o c e s sr e e n g i n e e r i n g , b p r ) ，等各 种系统都在企业管理中有所应用【1 0 】【1 1 】【1 2 】。 现代管理理论是用系统的观点，将管理科学与行为科学综合起来构成 系统工程的管理理论，是最优化的企业管理。供水企业将日常经营的业务， 按照业务各自特点和对系统不同的理解，将企业管理进行系统的划分，将 业务功能相近、联系紧密的相关管理内容合并为子系统，从而实现系统分 级优化管理。认识不同对系统的划分也不同，从而对系统的管理模式也不 同。但无论怎样划分，企业都是服从于生产的需要，都是为了实现生产任 务建立起来的，所以，生产管理系统是供水企业最核心的部分。 相对于各种运营系统的发展，生产系统的发展时间要长，部分技术的 应用也较成熟。另外，生产系统是最复杂、企业管理最核心的部分，能够 充分反映供水企业的竞争力。由于篇幅及本课题主旨所限，本文仅就国外 水司供水生产运行部分，进行扼要的介绍。 国外发达国家，城市供水能力不足已不是问题了。因此它们主要是研 究如何提高供水水质，为居民提供更加昧美可口、安全卫生的饮用水，和 更好的为市民服务，提高供水的安全程度。 在发展中国家，虽然联合国由1 9 8 1 至1 9 9 0 年开展了“国际饮水卫生 十年”的活动已结束。但是，由于这些国家仍然比较贫困，所以在这些发 展中的国家里，城市供水能力不足，不能向市民供应充足的饮用水，仍是 7 太原理工大学硕士研究生学位论文 第一位的主要问题。 鉴于这样的情况，以下重点介绍国外发达国家，主要是欧美的水司生 产运行的动态【1 3 】【1 4 l 【1 5 】i 阚。 a 普遍建立起水源的自动监测系统，实现在线监控 国外对水源保护十分重视，环保部门和供水部门普遍地建立起水源水 质监测系统，采用连续水质监测仪器从水源上游开始，沿途也设立一定的 子站对全河道进行监测。在水源进行入水厂的水质监测点。有的还有采样 存贮的设备，这是为了在有问题时，可以根据贮存的水样追溯分析问题。 除此之外，有的水厂还在进厂的地方喂养生物监测水质状况。有的是 用鱼来监视，是在鱼的心脏装设仪器，如水有危险的变化，可以通过鱼的 心脏变化而发现。 b 应用先进的检测仪器和计算机，对净水生产进行监控和数据处理， 保证制水水质，同时改进水处理条件，保证设施最佳运行 由于配备了完善的先进检测仪器设备和应用计算机进行管理与控制， 因此国外水厂的生产运行管理人员很少。直接生产运行人员一班只有二 人，是在中央控制室进行全厂的净水过程管理与控制。有的水厂夜班不设 值班人员或几个水厂只在一处设值班人员。 随着通讯方式和质量的进步，国外水厂值班人员夜间有的是采取将水 厂计算机系统的终端携带回家，当水厂发生问题时，值班人员可以在家中 发现故障和进行处理，如确实需要，值班人员再至0 水厂现场解决。 由于计算机可以做到连续不问断的监视运行状况，因此一般水厂处理 的水质十分稳定，同时可以达到最佳的经济运行状态，降低运转费用，同 时减少了运行值班人员。 水厂自动化技术、系统控制设备和机电仪表设备不断发展，已经实现 了投加自动化、排泥自动化、滤池自动化、泵站自动化、水质检测自动化 s 太原理工大学硕士研究生学位论文 等各处理过程的自动化，自动化技术逐步成熟，具备较好的技术环境并 且产生实质性效益。多采用三种控制系统：s c a d a 、d c s 、p l c + p c 。其 中p l c + p c 控制器比较流行，利用该系统可实现集散控制，系统稳定性能 好，开发、操作简便。 改进水处理条件，保证水厂的净水设旋是处在最佳条件下运转，确保 处理水质。目前常规的水处理工艺仍是基本的水处理工艺。但对每一个工 艺环节都在不断的从技术上加以研究和改进，以求各环节都可根据需要进 行调整，使其在最佳状态下运行，取得好的处理效果。 a )净水药剂 除应用传统的混凝n 步i - ，为了达到最佳的水处理效果，国外许多水厂 往往采用必须的多种药剂，包括同时使用混凝剂、助凝剂、调节荆、助滤 剂。因此往往国外水厂的加药部分，由于需投加多种药剂而形成复杂的系 统。因此，国外水厂的沉淀池出水浊度也很低，一般可以小于2 度。 b )药剂的投加 应用各种类型的自动化投药设备，如隔膜计量泵等，都有计量的设备 和自动控制系统，能根据人为设定条件或自动根据水量水质变化进行投 药。 c )药剂投加点和混合 国外多设置专门的混合设备以求得最佳的混合条件。直接利用水泵混 合的比较少，主要是不希望对水泵产生腐蚀的问题。采用比较多的混合设 备是叶片型的混合机( 叶片为螺旋桨式的形式) ，混合时间在3 0 秒之内， 不超过1 分钟。 直接装在管路上的静态混合器是没有机械运动部件的混合设备，其让 水在混合器内形成分流及紊流的条件来实现与药剂的充分混合，且药剂投 加点逼近混合设备。 9 太原理工大学硕士研究生学位论文 d )素凝反应 在沉淀处理工序，采用机械反应的方式十分普遍。对于平流沉淀池， 采用水平轴形式的机械反应比较多。其旋转速度可以根据需要利用液压无 级变速方式或改变电机转数方式进行调节，以使达到最佳的反应效果。 e )沉淀 不同国家选用不同的池型，主要是根据这些国家的不同水源条件所选 择的，但是在沉淀池的型式上变化不是太大。美国平流沉淀池使用较多； 英国最近许多水厂采用气浮沉淀池，这是因为英国多利用水库水源，而水 库水源存在藻类问题，气浮沉淀池对含藻多的水源是比较适宜的：法国多 利用脉冲澄清池( 或脉冲池内加斜板) 。 f )过滤 欧美国家的城市水厂仍多用普遍快滤池，虹吸滤池少用。传统的穿孔 管型式的配水系统仍在使用，但是其他型式的，配合辅助空气冲洗的配水 系统也正在广泛利用。欧洲，特别是法国用空气辅助冲洗的很普遍，典型 的是法国的“v ”型滤池，下部的配水系统是用滤头。美国贝u 用配水渠道 的型式比较多，有专门的工厂生产配水系统，包括气水混合冲洗型的。双 层滤料仍在广泛应用，均匀砂滤料也在逐渐增多。 国外水厂中的滤池实现了停水、滤水、反冲三种工作状态自动化控制。 在滤水状态下，控制程序都是利用的控制功能实现恒水位滤水，设置遥控 滤池排泥阀、滤阀开度操作，以处理突发生产问题。在停池状态下，设置 理阀门遥控操作程序，以方便检修等生产工作。滤池反冲洗依靠周期及水 头损失两个参数来启动，但水头损失启动反冲洗的机会很少，而且水头损 失压力计经过长期运行，其数据往往不可靠。利用复杂的控制程序气水混 合反冲洗过程，使反冲洗的气、水流量趋于合理。在相关的继电器上采集 监控数据，利用软件及时发现启动柜在启动或运行时产生在故障，防止事 1 0 太原理工大学硕士研究生学位论文 故进一步扩大。 g )消毒 氯仍是主要的消毒药剂。为了解决氯和水中有机物化合生成氯的有机 化合物和衍生物有可能对人身体健康造成的危害，以及考虑病毒的去除问 题，供水研究人员一直在对氯消毒的利用问题进行研究。 从目前情况看，由于要保持水中有一定的剩余氯，因而不用氯消毒尚 无条件，所以，目前研究方向一是尽量减少氯的用量，二是选择舍宜的投 量和投加点，使出厂水能保持致突变试验为阴性反应。液氯在大的水厂普 遍使用，为了使氯的用量准确，国外已在加氯机上加装微处理器，使加氯 机的精度可以在小于1 范围之内。 国外现在的加氯机已有很大的改进，一般都可以配合接受流量计和剩 余氯检测仪输来的信号，自动调整，实现比例环或复合环自动投加。通过 配合电子秤和氯瓶自动切换系统，水厂的加氯系统实现自动是很容易的。 国外普遍达到现场无人管理的水平。 剩余氯自动检测仪一般是电极式需要使用指示剂。现在有的生产厂为 了降低使用指示剂的所需运行费用，而研究出不用指示剂的检测仪器。而 是用探头测不同的剩余氯。当然这种类型仪器需要定期对探头进行清洗。 为了减少因为使用氯气而产生的有机化合物，所以一些中小型水厂使 用二氧化氯做为消毒剂。二氧化氯通常在现场生产。 c 利用计算机对整个供水系统实行监控 系统控制中心是根据供水系统规模大小进行考虑。有的是和水厂的控 制中心放在一起，有的是和供水公司的总部设在一起。控制中心的功能一 是了解全部系统的工作状况包括水源、水厂、配水管网及系统内的加压泵 站和高位水池等的运行工况和水质状况：另外是预测需水量和根据需水量 制定供水计划：再有就是处理发生的各种情况，采取合理的调整运行方案 太原理工大学硕士研究生学位论文 进行实时控制。 应用计算机进行给水管网运行管理和优化调度，以信息技术和智能 化、自动化控制为目标，运用信息监控与采集系统( s c a d a ) 、p l c 、地 理信息系统( g i s ) 【1 7 1 、动态模拟分析等技术1 1 8 1 ，形成了完整的节约能量、 节约人工、减少漏耗、保护水质等的以计算机为中心的现代高科技管理系 统，为供水管网调度提供决策依据。 控制中心和各现场的通讯和信息传输有利用无线方式，也有是利用公 共电话系统的专用数据通道来实现。 另外，g p s 技术在给水管网规划、设计、运行、维护、管理上的广泛 应用，g p s 定位将使我们的管网基础档案资料，提高到一个新的水平。为 管道施工、管网维护、管道抢修提供准确的定位。 f 5 】国外供水企业关注的问题1 7 】 概括地讲，他们关注的问题是进一步提高服务质量，在这个基础上尽 量降低成本。如果进一步具体化在发达国家主要可归纳为四个方面： a 改善水质 由于世界供水企业普遍采用的氯消毒能够引起三氯甲烷，而其是致癌 物或可疑致癌物，降低氯气使用量又造成了1 9 9 1 年的拉丁美洲霍乱和1 9 9 3 年的美国密尔沃基市的隐性孢子虫水质事故，使得各国不得不采用新工艺 和新技术、加强技术管理来改善水质。另外，微污染水源的处理、蓄水池 及屋顶水箱会带来二次污染，供水管网水质恶化等问题也需要考虑。 b 节约用水，控制用水单耗 节约用水不仅涉及供水事业的投资和成本，更涉及排水及环境的投入 和成本，特别是涉及水资源的合理利用和水的可持续发展。节约用水、合 理用水、控制单耗是妥善解决上述各方面因素的重要环节之一，因此各国 太原理工大学硕士研究生学位论文 均很重视这项工作。1 9 9 9 年国际水协年会的论文中，只有挪威，不强调节 约用水( 因其水资源丰富，供水能力充足) 。 c 加强漏损控制 国外衡量漏损控制主要有三大指标：无收率( 未收到水费的水占供水量 的比例) 、漏水率( 漏水占供水的比率) 、单位管长、单位时间的漏失量。漏 损控制是用各种经济有效的方法降低上述三个指标。这些指标不是越低越 好，当指标降到一定程度，漏损控制的投入与获得的效益得不偿失时，此 时的漏失率等指标可谓一定技术经济条件下最佳的指标值。世界上极大多 数城市均未达到该值，还需继续努力或下功夫，大阪等少数城市宣布已经 达到这个水平。 d 改善服务 随着商品在质量、价格、服务上的竞争，推动用户对自来水提出更高 的要求，企业必须自觉以市场为导向，时刻将顾客需要放在第一位，改善 水质，保证供应，另外在抄表、付费、维修，节水、咨询等方面提供服务 与沟通。他们除了统计分析用户投诉的情况外，更用多种方式和现代化手 段了解用户的意见和需要：他们向用户提供用户信任报告( 定期报告供水水 质，供水情况，污染物对人体危害的知识) ；做好相互沟通和理解；做好服 务工作在用户中树立信任感。 ( 3 ) 国内供水企业管理 中国的城镇供水具有1 2 0 年的悠久历史。自1 8 7 9 年中国的旅顺建成 第一座供水设施开始到1 9 4 9 年，全国只有6 0 个城市有供水设施，日供水 能力1 8 6 万立方米。到1 9 7 8 年，全国有4 6 7 个城市建有供水设施，日供 水能力达到6 3 8 2 万立方米。改革开放以来，供水事业有了较快的发展， 到1 9 9 8 年底，中国6 6 8 个城市，具备日供水能力2 0 9 9 2 万立方米。另外， 太原理工大学硕士研究生学位论文 全国有1 3 9 2 2 个小城镇，建有水厂1 3 8 2 8 座，日供水能力达到2 1 1 1 万立 方米。 经过长期的发展和积累，中国的供水行业已经奠定了较雄厚的人才和 技术基础。目前，全国有近百座大学及高等院校设置与供水相关的专业， 培养着包括博士、硕士在内的大批技术人才。已有从事给水排水相关研究 和工程设计的院所3 0 0 余座。生产供水设备和器材的工厂数百多家。各城 市自来水公司的员工已达3 0 余万人。在供水工程的设计、建设、设备和 运行管理方面已经具备成熟的技术和经验l 州。 目前，我国城市供水行业正处在市场化转型时期，在这样一个特殊的 历史时期，又适逢我国加入世贸，使得我国的供水企业面临更大的机遇性 和挑战性。对集基础性、社会性、公益性于一身的城市供水企业来说，必 须对当前形势变化有一清醒而深刻的认识，并努力加快改革步伐，从而抓 住历史机遇，实现新的飞跃和发展。( 本文将在第二章从我国供水企业的 划分、各类企业的特点、机构设置、管理要求和特点等几个方面，对我国 供水企业详细的分析和研究，此处仅傲简要的介绍。) 【1 】供水能力大幅度增长，设施水平显著提高 建国以来，城市供水固定资产投资增长较快，特别是改革开放二十年 多来。进入“八五”时期以后，供水固定资产投资额平均年递增1 8 。2 。 1 9 9 0 年投资为2 4 8 3 亿元，1 9 9 8 年为1 6 0 9 9 亿元，是1 9 9 0 年的6 4 8 倍， 如按1