浅论建立水厂监测调度系统的指导思想和总体设计方案

摘要：目前正在运行中的柿园水厂监测调度系统始建于1984年。它实质上是一台无人值守的无线遥测多功能端机和部分配套设备（如无线电数传电台、稳压电源等）及一次仪表（如压力、流量等）组成的。
 

关键词：监测调度 系统 设计方案

一、建立柿园水厂监测调度系统的指导思想

　　目前正在运行中的柿园水厂监测调度系统始建于1984年。它实质上是一台无人值守的无线遥测多功能端机和部分配套设备（如无线电数传电台、稳压电源等）及一次仪表（如压力、流量等）组成的。在过去近十年的运行中它们为公司生产活动的正常开展提供了大量的运行数据、参数和信息，为提高我市供水系统的社会效益和经济效益，为公司上国家二级企业立下了不可低估的历史功绩，但是：从《城市供水行业2000年技术进步发展规划》的角度来看,“二类水司要求采用常规的水厂计算机监控系统，它能采集必要的工艺参数及信息，具有对生产过程监测调度的功能。系统可用率有一定要求（如95% 以上）”，“到2000年要求……,第二类水司在主要技术方面多数达到或接近80年代国际水平”，“老厂可分期改造，逐步达到上述要求；步骤上可先改造规模大、影响大、投资效益高的……”。
柿园水厂日产水量36万m3，担负着我市西部地区广大骨干企业生产用水和城市居民生活用水的供给工作，举足轻重；鉴于上述两条主要原因，为加强水厂的科学管理，确保在节约能源、降低成本的前提下多供水、供好水，按照《城市供水行业2000年技术进步发展规划》对第二类监测系统水平的要求，建立柿园水厂监测调度系统势在必行。

二、总体设计方案

　　柿园水厂监测调度系统是柿园水厂生产调度的指挥中心，它的设计首先应完成对该厂进水、送水、净化和配电等部门进行集中管理和分散控制，其次，作为郑州市供水监测调度系统的重要组成部分，他应能接受并完成总公司中心监测调度系统所发出的监测调度指令，并定时或在指定的时间内向总公司中心监测调度系统发送监测数据和信息。
柿园水厂监测调度系统是一个由厂级监测主站和六个分站组成的1：6辐射状有线数据传输网络（与石佛加压分站为无线传输），除厂主站外，下设六个分站，它们为：
（1） 进水分站
（2） 加矾分站
（3） 加氯分站
（4） 送水分站
（5） 配电分站
（6） 石佛加压分站（该站由市重点办负责并完成）
上述各站与站、站与一次仪表、二次仪表及变送器之间的连接均采用有线传输（厂主站与石佛加压分站之间为无线传输），各分站可以独立工作，可以现场监测各种供水参数，进行数据处理、显示和监测有关设备的运行，同时经一对传输线与厂监测主站进行数据交换和指令传输。厂监测主站统一进行数据和信息的存储、处理、统计、显示和打印。
厂主站作为总公司监测调度系统的执行端，应按总公司中心调度监测系统的要求选出部分信号和数据，通过无线传输，发送到总公司中心监测调度系统。（选取的信号和数据见表1）

三、系统设计

　　3.1 硬件（含主要设备、仪器、仪表等）
3.1.1 硬件配置原则
应与总公司中心监测调度系统设备兼容，以确保全市监测系统信息畅通。
3.1.2 厂主站
(1)、计算机系统

　　(2)、数传电台（含直流稳压电源） 要求：数话兼容，且能与总公司中心监测调度系统联网运行；
(3)、交流稳压电源3KVA一台
(4)、UPS不间断电源STK1000VA一台
3.1.3 各分站
(1)、主机计算机P266/3.2G五台
(2)、SLC控制柜（含可编程序控制器SLC5/04等）五台
(3)、打印机EPSON1600KⅡ五台
(4)、直流电源24V3A五台
(5)、UPS不间断电源1KVA五台
(6)、一次仪表、二次仪表及变送器
关于所用硬件设备、一次仪表、二次仪表、变送器的规格、型号、测量范围、技术性能及参数等指标，应能完全满足本设计监测调度功能之需要，以确保监测调度系统信息之畅通。（见表2）

　　3.2 软件设计原则
监测调度系统软件设计应依以下原则：
1、确保设计方案的实现，按要求设计监测调度系统软件，包括厂主站监测调度软件和各分站数据采集和报警处理软件。各分站应按表2设计之信号和数据及时向厂主站发送所需监测信息和参数；
2、完成系统应具备的功能见(三)；
3、系统应用软件的设计，应与总公司监测调度系统应用软件兼容；
4、系统控制软件的设计，应采取相对独立、单一功能的模块结构，具体可为：
①系统定义模块
②服务模块
③通信模块
④数据查改模块
⑤数据处理模块
⑥曲线模块
⑦报表模块
⑧画面定义模块
⑨画面显示模块
⑩各站数据互调模块。

3.3 系统主要功能：
在通过上述系统控制软件设计的基础上，系统应具备如下主要功能；（见表3）

　　3.3.1 主站主要功能：
1、遥测功能：能设定时间间隔，定时巡测厂内和石佛加压站的监测参数和信息；能随时点测或分组召测供水参数和信息（见表4），能随时接收总公司监测调度中心的召测指令，并按指令执行；能及时向总公司监测调度中心发送有关数据和信息；
2、状态管理功能：能决定所属各分站联网、脱网状态；能进行查询并按实际需要随时进行修改；能对各通道联网脱网状态进行查询和修正；能对备用站予留备用通道；
3、参数设置功能：能设置各监测参数的基数值，上、下限值和系数；能设置或修改各分站地址及通道号；能接收总公司监测调度中心发出的校时命令，完成监测系统的时间同步；
4、遥信功能：能随时遥信各开关量的运行状态；
5、数据与图形的显示、输出功能：对监测的运行参数、开关状态以及历史数据、各类统计报表等可以以表格或多种曲线形式(如单轴、多轴、直方、比例)在屏幕上显示；并可由打印机或绘图仪输出；对厂内管道图、配电图、工艺流程图可以随时检索、调用并根据生产实际变化情况进行在线修改；
6、报警功能：能对越限参数进行声光报警，同时显示其站号、参数名称、越限值、越限时间，要求可测报亦可自报并能设置报警优先权；
7、数据库管理功能：要求对各分站监测到的各种数字量、模拟量和开关量，分类建库存储，能自动形成历史文件，除能对历史数据按多种条件进行查询和修改外，还能按要求进行处理、计算、统计并编制完成各种统计图、表，对确实需要而监测系统又不能监测到的参数可进行人工输入；
8、报表的处理、打印、图形输出功能：能按要求处理、打印包括日、月、年在内的生产报表，并具有图形输出绘制功能；报表格式可在屏幕上预览。
要求在使用上述功能的过程中作到：不影响正常监测工作。

　　3.3.2 各分站应具备的主要功能：
(1) 参数的检测与处理功能：能定时巡测，随时点测或分组召测所辖范围内的监测参数，并能储存、查询、修改(去伪存真)、统计；进行基数设置，系数设置与修改；最大最小值的计算；随时接受厂站指令并进行数据和信息的传输，接受厂主站统一校时以及通道的联网、脱网状态设置等；
(2) 图形报表显示功能：对监测到的各种参数能在进行筛选去伪存真的基础上，按要求绘制出曲线、平面图；组成各类统计报表，进行屏幕显示；
(3) 报警功能：对本站监测到各类数据和信息(例如：水位、压力、浊度、余氯、PH值、电流、电压、温度等)对超限值进行声光报警并在CRT上显示(包括：通道号、名称、实时值及时间)；
(4) 显示其它分站的功能：要求各分站数据可以互相调用；
 

四、有关配套技术要求

　　(一)各站工作场地：
(1)、地面应采取抗静电措施；
(2)、墙面和顶棚应采用不易吸附尘埃且吸音效果好的材料，所用装饰材料第一要防静电，第二要阻燃；
(3)、根据实际工作需要，采用防火材料对工作间进行隔断；
(4)、机房门要往外开或双向推拉，可设双层密闭或不设窗子(此时室内需设空调系统)；
(5)、机房的配电系统应符合计算机系统的实际需要，如容量、交流电压的质量等。机房的照明要求为：离地0.8m处照度为100～200勒克斯；
(二)、做好安全保护与接地
做好建筑物的防雷接地和系统设备的保护接地，机房接地电阻不应大于l欧姆；
做好工作接地，接地电阻不宜大于4欧姆；
做好安全保护地，接地电阻不应大于4欧姆；
计算机系统直流地的接地电阻一般不大干2欧姆;
(三)、空调系统：
应保证正常的工作温度(20—26℃)，相对湿度35％—65％和清洁度，并能及时定量补充新鲜空气；
(四)、配置专用灭火装置；
(五)、配置必要的工作台、椅、操作台、资料柜等。

五、实施建议

　　考虑到柿园水厂是一个具有四十余年历史的老厂，肩负着郑州西部地区主要工业用水和广大居民生活用水的重要任务，加之此项工程技术难度高、系统大、投资大、工期长，牵扯面广，建议：
1、分期改造，逐步完成：
①第一期：(时间1998年5月—1998年底)完成厂主站和五个分站监测设备和进水、送水、配电三个分站的设备及一次仪表、二次仪表和变送器的安装、调试工作和软件编程工作；
②第二期：待加氯自动化和加矾自动化项目完成后，再进行 加矾分站和加氯分站设备及一次仪表、二次仪表和变送器的安装、 调试工作，并完成系统总调试；
2、和柿园水厂的工艺改造配套进行；
3、制定完善的工作制度，作好上岗前调度人员的培训工作。