水利工程論文-供水SCADA系統(tǒng)的研究與建立摘要：介紹了天津港保稅區(qū)供水SCADA系統(tǒng)的建立過程，對(duì)該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、通訊方式、監(jiān)控點(diǎn)位置和數(shù)據(jù)庫等進(jìn)行了設(shè)計(jì)。根據(jù)數(shù)據(jù)庫的信息，重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)水泵與閘閥的控制、供水管網(wǎng)中自控調(diào)節(jié)閥的控制及布置原則進(jìn)行了研究。關(guān)鍵詞：SCADA系統(tǒng)自控調(diào)節(jié)閥RTU監(jiān)控點(diǎn)天津港保稅區(qū)(以下簡(jiǎn)稱保稅區(qū))開發(fā)建設(shè)近10年來，隨著區(qū)內(nèi)外資企業(yè)的日益增多，現(xiàn)為1104m3/d的供水量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶需求，它已成為保稅區(qū)發(fā)展的瓶頸。另外現(xiàn)有管網(wǎng)缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息，使傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)調(diào)度缺乏科學(xué)依據(jù)。為此，保稅區(qū)政府決定在原有供水系統(tǒng)基礎(chǔ)上新辟自來水水源并增建1座3.5104m3/d的加壓泵站及配套設(shè)施，同時(shí)建立、開發(fā)供水SCADA系統(tǒng)。1供水系統(tǒng)規(guī)劃保稅區(qū)規(guī)劃的輸配水系統(tǒng)由四個(gè)水源供水，分別來自塘沽自來水四水廠、開發(fā)區(qū)水廠、港務(wù)局水廠以及區(qū)內(nèi)深井泵站。目前保稅區(qū)用水主要由塘沽自來水四水廠提供。加壓泵站建成后，開發(fā)區(qū)水廠將成為另一主要水源。區(qū)內(nèi)深井泵站作為備用水源。加壓泵站內(nèi)設(shè)有MD1000RTU現(xiàn)場(chǎng)控制站，可對(duì)水泵的流量、壓力、開停狀態(tài)、電機(jī)電流等泵站信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。同時(shí)，考慮到保稅區(qū)是新開發(fā)的區(qū)域，面積小而易于布點(diǎn)監(jiān)控，故在管網(wǎng)關(guān)鍵點(diǎn)、最不利點(diǎn)處設(shè)置測(cè)流點(diǎn)、壓力監(jiān)控點(diǎn)，由MD3311RTU采集其流量、壓力、余氯等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。另外在管網(wǎng)上還設(shè)置了自控調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)閥的開啟度使管網(wǎng)上的壓力分布均勻。2SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)“優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、安全”的供水目標(biāo)并創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，應(yīng)建立開放性好、可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)的供水監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)。2.1設(shè)計(jì)原則采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化的計(jì)算機(jī)硬件產(chǎn)品。采用符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的成熟可靠的軟件產(chǎn)品。軟件要具有良好的模塊化以及標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)接口，便于組成各種規(guī)模的系統(tǒng)及產(chǎn)品和技術(shù)的更新?lián)Q代。采用智能化自控設(shè)備，保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞的快速、準(zhǔn)確、有效、完整。2.2監(jiān)控點(diǎn)與自控閥布置要實(shí)現(xiàn)對(duì)保稅區(qū)給水管網(wǎng)的計(jì)算機(jī)模擬和優(yōu)化調(diào)度管理，必須了解給水管網(wǎng)的運(yùn)行工況，掌握管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)信息，為優(yōu)化調(diào)度模型提供必要的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)。另外，通過觀察監(jiān)控點(diǎn)的異常變化，可推斷事故發(fā)生情況，從而了解非正常的壓力分布情況及由此造成的影響。為此在管網(wǎng)上設(shè)置了12個(gè)測(cè)壓點(diǎn)、10個(gè)測(cè)流點(diǎn)、12個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。通過MD3311RTU采集的流量、壓力、自控調(diào)節(jié)閥開啟度等信息推求出其余狀態(tài)變量，進(jìn)而確定管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，為優(yōu)化調(diào)度提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。管網(wǎng)測(cè)壓點(diǎn)、測(cè)流點(diǎn)的選擇管網(wǎng)中的測(cè)壓點(diǎn)、測(cè)流點(diǎn)應(yīng)具有代表性。測(cè)壓點(diǎn)在管網(wǎng)末端布置得要多一些，而測(cè)流點(diǎn)則應(yīng)靠近管網(wǎng)前端，末端小管徑上的流量變化對(duì)管網(wǎng)影響不大，故DN200管線上只設(shè)壓力表，不設(shè)流量計(jì)。流量計(jì)選用超聲波流量計(jì)，分移動(dòng)和固定兩種安裝方式。固定式數(shù)量較少，用于環(huán)境條件好、重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的管段，移動(dòng)式則便于按需要監(jiān)測(cè)管段流量掌握管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的布置由于各水源出站壓力一般在343372.4kPa，管網(wǎng)末端壓力一般要求在274.4kPa左右，基本上可滿足用戶壓力要求，但在一些管網(wǎng)末端死角不易達(dá)到要求，如果增加出廠壓力，則電耗及管道漏水率增加，降低了供水系統(tǒng)的效率。為解決此問題，考慮在管網(wǎng)上設(shè)置自動(dòng)調(diào)節(jié)閥(以下簡(jiǎn)稱自控閥)，既可滿足用戶水壓要求，又可通過調(diào)節(jié)閥門的開啟度來調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力，使整個(gè)管網(wǎng)壓力分布均衡。自控閥的位置不同會(huì)有不同的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果，在考慮自控調(diào)節(jié)閥位置時(shí)，遵循了以下原則：a.對(duì)水量小、利用率低的港務(wù)局水廠及區(qū)內(nèi)深井泵站不設(shè)自控閥，而利用泵站內(nèi)的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)。開發(fā)區(qū)水廠來水進(jìn)入新建加壓泵站，泵站內(nèi)有兩臺(tái)調(diào)速泵，不必用造價(jià)高的自控閥，采用價(jià)格比較低的開/關(guān)閥同樣能起到調(diào)節(jié)作用。塘沽自來水四水廠來水通過兩條輸水管線直接進(jìn)入管網(wǎng)，在每條管線上設(shè)置DN300、DN400自控閥各一個(gè)。b.考慮到大管徑上閥門主要用于檢修，不經(jīng)常調(diào)度，而且管徑大、造價(jià)高，故不采用DN600自控閥。DN200管線基本在管網(wǎng)末端，流量較小，故DN200管線上的自控閥不做調(diào)節(jié)使用，而主要把閥布置在DN300、DN400的中等管徑上及多水源交匯處，讓自控閥真正發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)由SCADA控制中心和MD1000RTU站控系統(tǒng)及MD3311RTU管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)等站點(diǎn)組成，并通過各自的通信裝置傳送數(shù)據(jù)或指令。系統(tǒng)對(duì)各測(cè)控對(duì)象的監(jiān)控由測(cè)控單元實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。3.1硬件系統(tǒng)兩臺(tái)互為熱備份的SCADA監(jiān)控主機(jī)服務(wù)器存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，可同時(shí)在線工作并均衡分擔(dān)系統(tǒng)計(jì)算的負(fù)荷，保證系統(tǒng)的高可靠性，這比傳統(tǒng)的主從備份式結(jié)構(gòu)更有優(yōu)勢(shì)。兩臺(tái)終端服務(wù)器作為網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程通訊用機(jī)，通過集線器完成與服務(wù)器的數(shù)