张立红

（宁夏固原市原州区水务局 宁夏 固原 756000）

水是生命之源、生产之要、生态之基，人多水少、水资源时空分布不均是我国的基本国情和水情。随着国家加大对水利建设特别是农村饮水安全的投入，建成的农村供水工程越来越多，如何有效管理农村饮水安全工程已成为目前比较突出的问题。截至目前，农村供水的网络已覆盖全国1900多个县，所建供水工程总数已超过188万座，其中，只有部分日供水量超过千吨的供水工程实现了自动化和信息化管理，大部分供水工程还没有实现生产自动化和企业管理信息化，本文以固原东部农村饮水安全工程的自动化和信息化建设为实例来进行分析和探讨。

1 工程概况

固原东部农村饮水安全重点供水工程是宁夏回族自治区中部干旱片带“十一五”期间建设的七项农村供水工程中最大的一项工程。该工程贯穿固原市原州区东部干旱山区南北全境，幅射彭阳县、海原县的部分地区，主要解决两县一区共计12个乡镇98个行政村14.5万人的饮水困难问题。工程以固原东山坡引水工程为水源，设计年供水量218.3万m3，输水主管线起始于东山坡引水海家沟隧洞出口，干线主管道全长112.26km，沿主管线两侧布设支线29条，总长990.38km。该工程是原州区也是宁夏最大的农村安全饮水工程，是原州区首个采用通信及自动化系统管理的农村安全饮水工程，通信与自动化是固原东部农村饮水安全重点供水工程的重要组成部分。该系统是在泵站、水厂、主要分水口等安装监测设备，通过光纤与自动化控制中心进行联网和实时数据交换，实现远程监测与自动控制。

2 工程设计模式

本着“安全可靠、先进实用、实时开放”的设计思想，工程涉及通讯、数据采集与分析、数据展示和安全等子系统。各子系统互为支持，缺一不可。通讯子系统由自备光缆通讯系统组成，包括调度中心、管理站点及现地测控点的光缆路由系统。数据采集与分析子系统由服务器及相关的环境组成，包括调度中心、管理站和各现场的硬件采集设备、大屏幕投影设备，以及数据库软件、专业信息自动化软件、操作系统软件等，完成对数据的储存、分析、比较、展示等功能。安全系统由各工作站的杀毒软件及现地安防系统组成，包括调度中心和管理站的防病毒系统，以及净水厂的运行安全监控系统。

工程调度中心设在原州区水务局，下设净水厂、石庄管理站、官厅管理站、唐家坪管理站共4个管理站点，其中净水厂、石庄管理站、唐家坪管理站实现远程控制，所有数据均上传到调度中心。各管理站点分别负责管理本辖区内的供水工程的正常运行，主要包括水厂（泵站）的运行监测、管网的远程监测、水质的在线监测、用水量实时监测等。各管理站均具有对其它管理站点的数据查看权限，控制权限仅对本站点有效，并且对各控制点设置操作员控制权限及操作密码。系统总体结构图如图1。

3 工程建设内容

工程建立了通信网络及调度电话系统、自动化控制系统和管理系统。通信网络和自动化控制系统采用分层、分布、分散式结构，对泵站、输水管路压力、分水口阀门等进行实时监控，实时监测蓄水池的水位和计量管道流量，自供水管网上采集数据、处理、传送，实现在原州区水务局调度中心显示、远程控制监视供水管网，建立能够协调共享资源、分段分层远程监控的管理系统，从而确保整个系统安全运行，降低运行管理费用，达到“无人或少人值守”的目标。

工程共建设主管线调蓄池自动化控制设备4套，支管线调蓄池自动化设备15套，管理站及泵站运行远程监测与控制系统4套，净水厂安全视频监控系统1套。工程共建4个PDH光传输站，光电转换器42对端，一个电话交换机站，光缆采用单模4、8、12、18芯 直 埋 光 缆 ， 型 号GYTA53-4/8/12/18B1，光缆线路与输水管道同沟敷设，从而减少工程成本。共铺设主管道光缆69.85km，传输距离70.85km，铺设分支光缆20.15km，实现总传输距离94.92km。

4 工程应用效果

通讯及自动化控制系统的建立。通过远程监测及自动监控运行，实现少人值班、集中控制的管理目标，提高供水系统的运行效率，有效降低由于管线长、监测点分散等原因所造成的人、财、物的运行成本，并通过系统数据的采集、分析及越限警报，提高对突发事件的处理能力，为供水系统的可靠运行提供保证。

4.1 远程监测及自动监控运行

各现场监测点以西门子PLC作为下位机，在现场对采集的数据进行分析处理，根据预先设立的参数值实现现场泵、阀及其它自动化设备的自动运行。并通过RS485通讯将处理后的数据采取一点多发的方式，通过光纤收发器上传到各级管理站和原州区水务局调度中心，从而实现系统的自动监测与控制，保证系统的稳定运行。这些数据每天自动生成报表并存储在数据库中，方便操作人员查看、对比数据，同时，调度软件对所采集的数据进行统计与分析，以图、表的形式对数据进行立体展现，及时处理各种供水事件。例如1#调蓄池为整个供水管线最主要的调节蓄水池，在本供水工程中具有承上启下的作用，对其数据的监测具有十分重要的作用。通过自动控制系统的建设，实现了1#蓄水池水位、压力、流量数据的采集与分析，以及时调整后续管段供水量，保证供水管线正常运行。

图1 系统总体设计

图2 1＃调蓄池结构

图3 净水厂结构

4.2 净水厂自动化控制运行

作为一个独立管理站，净水厂安装独立PLC自动控制系统，通过对进、出水流量的自动统计与分析，实现阀门的自动调整；通过对出水水质（浊度、余氯）的在线检测，实现加药、加氯等消毒系统的自动闭环运行，从而实现了整个水厂供水系统的完全自动运行。

4.3 视频监控与语音通话

视频监控系统是一种先进的防范能力极强的综合系统，水厂视频监控系统设置4个视频监控点，监控水厂加药间、配电间、生产车间、水厂全貌，对整个水厂的安全进行有效监控，防范他人破坏等情况发生，并可以实现监控数据的长期保存，为水厂的安全运行提供必要条件。各管理站均处于山中，移动、联通或电信等手机无线信号不稳定，导致调度困难，在工程中基于自用光缆路由系统设立电话程控系统，实现调度中心和各管理站的语音通讯，有效提升了工程调度效率。

4.4 故障诊断与报警处理功能

系统预留短信接口，设置主要数据短信告知功能，及时将供水系统的运行状况反馈给系统管理人员。调度软件对各种控制参数均设立上、下限报警，当某一数据超出设定上、下限数据时，以声、光形式发出警报，管理人员据此可迅速查清事件原因，及时解决。截至2011年，通过通讯及自动化控制系统反馈的数据信息，系统维护人员及时发现管道损坏38次，蓄水池溢水事件15次，唐家坪管理站水泵故障运行5次，净水厂加药搅拌设备损坏1次，并及时调配人员进行解决。通过该系统，极大地提高了管理单位处理突发事件的时效，大大降低了工程巡线及其他管理的工作量，为供水工程的可靠运行提供了保障。

5 结语

通信与自动化在人饮工程中有着越来越多的应用，搞好农村安全饮水工程信息化建设，依靠先进的计算机和网络技术，加强对工程运行的实时监控、优化运行调度，是提高工程运行质量，降低工程运行成本，强化农村自来水监督管理的重要技术手段。

为进一步做好农村安全饮水供水工程通信与自动化建设，建议一是今后在工程实施过程中，要求各参与单位必须遵循统一优化设计、统一规划、统一实施的原则。二是由于农村饮水安全工程管线长，存在高差，容易出现水锤效应，可采取变频供水方式来减小或消除“水锤效应”对供水管道的不良影响。三是采用地理信息系统（GIS系统），在不同的管段设立压力监测设备（压力是最能反映管网情况的数据），通过上传的压力数据及时反映管网运行状态，及时发现管网在运行过程中出现的故障，便于管网的运行及维护。陕西水利

[1]王志明.新疆农村饮水安全工程信息化建设探索.中国水利,2010(13):58～59.

[2]陈东升.《通信光缆电缆线路工程设计与施工新技术及验收规范实用手册》第一版,科大电子出版社,2003年.