給排水工程自動化技術(shù)

摘要：給排水自動化技術(shù)的管理與控制是保證工程質(zhì)量優(yōu)劣的首要前提，給排水自動化技術(shù)的設(shè)計(jì)不僅關(guān)系到工程的質(zhì)量，而且關(guān)系到人民群眾的切身利益?；诖?，本文對給排水工程自動化技術(shù)進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：給排水；自動化；應(yīng)用1我國水資源利用的現(xiàn)狀我國的淡水資源十分豐富，達(dá)到了全球淡水資源的6%，在全球淡水資源總量中位列第四名。但是，由于我國人口過多，人均淡水資源量只有2300m3，僅達(dá)到世界平均水平的25%，是世界上人均淡水資源最匱乏的國家之一。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)和科技水平的不斷進(jìn)步發(fā)展，我國的用水需求量逐漸增多，這導(dǎo)致我國淡水資源和社會發(fā)展的矛盾越來越大。除此之外，由于對淡水資源的過度開發(fā)，導(dǎo)致我國出現(xiàn)了十分嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，嚴(yán)重的影響了人們的生活與社會生產(chǎn)。因此，將我國水資源的利用率盡可能提高，把水資源的浪費(fèi)情況盡可能的降低，全面提高給排水自動化技術(shù)水平，確保水資源可以持續(xù)發(fā)展。2給排水自動化技術(shù)（SCADA）概述2.1計(jì)算機(jī)技術(shù)近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得windows操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷的更新?lián)Q代，功能也越來越強(qiáng)大現(xiàn)在的SCADA系統(tǒng)都是基于windows的，具有很好的圖形化人機(jī)界面，其中PC機(jī)主要是用來做調(diào)度中心，SCADA系統(tǒng)就是通過一些組態(tài)軟件平臺，來完成給排水調(diào)度相關(guān)數(shù)據(jù)的采集與處理，并將這些數(shù)據(jù)顯示和記錄建檔。其中，MMI的趨勢分析和控制功能，優(yōu)化了給排水的調(diào)度，提高了節(jié)能降耗的水平，而網(wǎng)絡(luò)功能則大大擴(kuò)展了多級SCADA系統(tǒng)的功能，更有利于水廠的多級管理。2.2通訊技術(shù)通訊技術(shù)的選擇關(guān)系到SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，它使SCADA系統(tǒng)變得更加的豐富。在SCADA系統(tǒng)的上層管理中，選擇了LAN、WAN和Intranet等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為通訊技術(shù)，它們都是采用TCP/IP作為通訊協(xié)議的，并通過網(wǎng)關(guān)、路由器等連接形成一個系統(tǒng)。在SCADA系統(tǒng)終端中，數(shù)據(jù)線連接多數(shù)采用串行互連總線ＲS232、ＲS485和USB等方式，其中USB是能進(jìn)行熱切換、即插即用的接口，效率較高，得到了最廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)場、測量儀表與智能終端之間的通訊方式則包括無線通訊和有線通訊兩類。無線通訊主要用在SCADA系統(tǒng)與測壓終端、水源泵群、城市排水網(wǎng)之間的通訊，主要有微波、擴(kuò)頻通訊、衛(wèi)星通訊、銥星通訊、超短波通訊、短波通訊、GSM、CDMA、雙向無線尋呼等方式，其中雙向無線尋呼是一種既可靠又廉價的通訊方式。有線通訊是指通過公共數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行通訊的方法，如PSDNISDN和BISDN等，特別是BISDN綜合寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)和光纖入戶工程的推廣和應(yīng)用，在很大程度上方便和提升了城鎮(zhèn)給排水SCADA系統(tǒng)終端的通訊功能，如：水源測壓點(diǎn)、水源井、污水監(jiān)控站等。2.3控制技術(shù)控制技術(shù)的可靠性主要是由控制設(shè)備的性能決定的，這些控制設(shè)備不僅包括SCADA系統(tǒng)的下位機(jī)，還包括下位控制單元，如：遠(yuǎn)方終端RTU，智能測控裝置、專用的RTU，智能儀表、智能控制器以及PLC系統(tǒng)等雖然在每個SCADA系統(tǒng)中都會有若干臺控制設(shè)備，但主要有三種模式：PC+PLC模式、PC+單片機(jī)模式和純進(jìn)口的PC+RTU模式。PC+PLC模式是一種可靠性較高的技術(shù)產(chǎn)品，特點(diǎn)是嚴(yán)謹(jǐn)、方便，安裝容易，編程簡單易學(xué)，能給用戶提供高性能的硬件，系統(tǒng)軟件平臺水平較高，用戶軟件平臺易學(xué)、易懂，在給排水SCA-DA系統(tǒng)中主要用于復(fù)雜的計(jì)算和順序邏輯控制，而且規(guī)模越大就越經(jīng)濟(jì)，在自來水廠中得到廣泛的應(yīng)用，主要用于對自來水凈水過程、污水處理過程、自來水二級泵站多泵系統(tǒng)、遠(yuǎn)程調(diào)水中多泵閥等的控制單片機(jī)RTU只能用于做測壓點(diǎn)終端、簡單水源井控制和簡單環(huán)境的數(shù)據(jù)采集，但價格較低，而純進(jìn)口的PC+RTU模式費(fèi)用非常昂貴，所以這兩種模式應(yīng)用較少目前，主流的模式為混合模式，即采用PLC和單片機(jī)RTU構(gòu)成混合SCADA下位機(jī)。2.4傳感技術(shù)在SCADA系統(tǒng)中許多數(shù)據(jù)要進(jìn)行現(xiàn)場的采集和調(diào)控。比如水位、壓力、溫度等等都需要通過傳感器來進(jìn)行采集和分析。傳感器分為智能型和非智能型兩種，智能型設(shè)置了報(bào)警設(shè)置，具有數(shù)據(jù)顯示功能，非智能型只能用于電量標(biāo)準(zhǔn)化信號燈轉(zhuǎn)換和非電量理化數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。3提高SCADA系統(tǒng)的穩(wěn)定3.1充分利用社會資源計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)是巨大的社會資源，因此，要加強(qiáng)SCADA系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就必須要加強(qiáng)對計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的應(yīng)用能力。主要可以通過以下幾個方面提高社會資源的利用效率：①可以利用快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺構(gòu)建SCADA調(diào)度中心；②利用公共通訊網(wǎng)絡(luò)和WAN技術(shù)構(gòu)成SCADA調(diào)度中心；③利用防火墻技術(shù)和INTERNET技術(shù)對SCADA調(diào)度進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；④利用增值業(yè)務(wù)和無線雙向?qū)ず魳I(yè)務(wù)進(jìn)行SCADA的遠(yuǎn)程通訊；⑤加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)交流，通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)SCADA的新技術(shù)。3.2加強(qiáng)SCADA系統(tǒng)的集成能力將SCADA系統(tǒng)變成一個商品，進(jìn)行集中生產(chǎn)，從而構(gòu)建出合理、廉價、可靠的SCADA系統(tǒng)。主要可以采用以下兩種技術(shù)：①對調(diào)度中心的軟件進(jìn)行升級，改用Windows95以上平臺的軟件，從而一次性的解決多個系統(tǒng)之間的升級、備份、優(yōu)化、上網(wǎng)的功能，擺脫了系統(tǒng)集成商的暗箱操作，使系統(tǒng)維護(hù)更加的可靠自主。當(dāng)選擇工作通訊網(wǎng)也不能解決問題時，要盡可能的選擇商品化和專業(yè)化的產(chǎn)品，構(gòu)建出合理的SCADA通訊網(wǎng)。許多科研單位研發(fā)的通訊設(shè)備由于批量較小，容易出現(xiàn)質(zhì)量差的情況，因此，要加強(qiáng)SCADA系統(tǒng)的規(guī)?；a(chǎn)，提高SCADA系統(tǒng)的規(guī)模化效益。②構(gòu)成SCADA系統(tǒng)影響最大的是單元設(shè)備PLC和RTU。對于較為復(fù)雜的程序進(jìn)行控制時要選用PKC，但要注意PLC的通訊接口是否合適。在對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和控制時要先對供方市場進(jìn)行充分的調(diào)查，并進(jìn)行技術(shù)分析，選擇可以與上位機(jī)進(jìn)行通訊的智能儀表。在選擇使用PTU還是PCU時要選擇市場中出售的商品，由于市場中出售的商品都是批量生產(chǎn)的，因此，具有售前和售后服務(wù)、提供了正確的接口使用方法。為降低成本不建議使用進(jìn)口高價的PTU。3.3SCADA系統(tǒng)設(shè)備制造商的建議在生產(chǎn)SCADA系統(tǒng)時所使用的設(shè)備要以開放性為原則，程序設(shè)計(jì)、界面、通訊和接口等都要按照國際標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)；所設(shè)計(jì)的SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用程序要可以在多個平臺上進(jìn)行移植；設(shè)計(jì)的SCADA系統(tǒng)的規(guī)模要按照需求進(jìn)行變化伸縮；SCA-DA系統(tǒng)不能依賴特定的供應(yīng)商平臺。在進(jìn)行SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)時要選擇最新的技術(shù)和產(chǎn)品，選用高性能的CPU可以降低造價，提高SCADA系統(tǒng)的可靠性。加強(qiáng)軟件的科研投入，建設(shè)一個自動化的系統(tǒng)，采用商品化的產(chǎn)品，除了現(xiàn)場的安裝之外，其余的大部分工作都要采用開發(fā)軟件，加強(qiáng)對不同領(lǐng)域的應(yīng)用，形成自己的NOWHOW。結(jié)語：SCADA系統(tǒng)是給排水自動化技術(shù)的基礎(chǔ)，我們只有通過加強(qiáng)對SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用，才能逐步提高我國給排水自動化技術(shù)的水平，使我國水資源的利