陵县农村饮水安全的信息化建设

2010-08-15许春芳李忠仁

山东水利 2010年8期

许春芳，李忠仁，王莉

（1.陵县水务局，山东陵县 253500；2.陵县水利建筑安装工程公司，山东陵县 253500；3.山东省胶东调水局东营分局，山东东营 257300）

陵县辖9镇3乡1区，土地总面积1213km2，耕地面积622km2，995个自然村，人口58万人，其中农业人口48.27万人，2009年农民人均收入6348元，2009年完成国内生产总值135亿元。陵县是山东省缺水问题、饮水安全问题最严重的地区之一。近年来，在国家和省的帮助支持下，陵县通过实施农村饮水解困、村村通自来水工程和农村饮水安全工程，农民饮水问题得到解决。陵县针对农村饮水工程具有较强的基础性、公益性和群众性等特点,充分引导和调动农民群众的积极性，依托已建的陵县水厂（2007年底投产运行，设计日供水能力3万吨）管网延伸,探索出了一条解决农村饮水安全问题的新路子。

1 供水管网信息化建设的必要性

饮水安全是关系民生的头等大事，供水厂管网压力检测是保证自来水正常供应的重要环节，是供水厂保证用户正常用水的依据。供水系统的信息化建设改造已经日益迫切。

供水管网系统是整个供水厂水源合理调度使用的关键环节，过去一般采取人工抄表、电话报数、现场手动操作的原始调度方法。原始调度存在收集信息数量少、处理慢、传递迟、人工效益成本高、人工劳动强度相对比较大，整个调度处于原始阶段。遇上爆漏及其他事故，调水系统反映迟钝，导致因缺水损失扩大的现象。因此对供水管网测点系统进行信息化改造非常必要。

供水管网测点遍布城乡的各个角落，地理位置非常分散，管网测点数据的采集和控制非常不便；另一方面对于数据的采集与控制功能稳定性、安全性要求较高。管网测点自动化控制系统的建成将有效地解决这些问题。

2 信息管理系统组成与功能

陵县水厂供水系统由1个净水厂，1个水源点，50个管道测压站组成，按照设计方案合理、技术先进、测量准确、运行安全可靠、扩展方便、抗干扰能力强的原则，进行了SCADA自动化控制系统技术设计和实施。

2.1 数据采集、显示系统

系统采用两级控制，一级为系统中心控制室，二级为管网测点及厂区监测点。中心控制室负责监视、管理和控制等工作。厂区监测点及管网RTU负责多个管网测点站点远程的水压、流量等数据采集，当出现水压异常时控制水泵，自动调节压力，其中SCADA控制中心和管网测点站点之间采用无线移动网络平台传输，测压点的数据通过显示器在控制中心显示，方便及时发现问题，及时解决问题。

系统上层以调度机为核心，由调度机、服务器组成，共享系统数据资源，在调度中心通过LED显示屏，显示厂区监测点参数；通过投影仪同步显示计算机图像，使管理者对水网运行状况一目了然；下层由PLC及共有网络组成无线网，将各测点的实测数据传送到调度中心。

1）厂区一泵房、二泵房现有数据的数据采集及显示。对一泵房3台水泵的控制，管道流量，压力的远程监视及控制；对二泵房的现有采集点控制点，实现在中心调度室的监视与控制。

2）管网测压功能。模拟量采集通道，用于采集水压信号、水位信号、流量信号或其他模拟量信号；一路高位报警信号输出和一路低位报警信号输出，用于采集现场报警信号处理；数据通讯功能：支持RS485串口通讯（可扩展多台仪表，可同时监测多路模拟量信号）。

3）远程测点RTU功能。项目采用无线网络达到如下功能：

命令响应：接收来自调度中心的命令，根据设定作出响应（如测量、控制、调节等），并迅速回送有关信息。

上电、异常复位处理：当系统上电复位，或系统运行、通信发生异常并死机复位（看门狗复位）时，系统根据复位类型不同进行复位处理，保证系统正常工作。

脱机运行：根据设定，无需中心控制，自行进行测量，并保存累积数据。

采集数据：采集站点压力等数据，组态画面显示监控数据。

报警指示：模拟量输入超限报警指示功能。

远程通讯：RS485接口具备多种可选通讯方式，可以远程通讯。

数据保护：系统具有掉电保护功能，程序、参数、历史数据保持时间达十年以上。

自检功能：RTU具有自检功能，可检查RTU自身硬件故障。

一次表供电：提供24V电源。

2.2 软件系统

通过GIS(地理信息管理系统)对管网测量点进行标识，设备管理，数据显示；自动定时或手动随时调整各站点时钟，确保整网上下时间统一，便于数据分析；自动巡回采集、手动采集、实时检测、数据补采；数据存储、刷新、备份、数据查询；产供水工艺流程图、供水设备分布图、配电图、地理信息图、实时曲线、历史趋势图（日趋势图、月趋势图、年趋势图）、实时表格等；屏幕开窗报警；根据用户要求提供各种日、月、年报表；打印系统的各种表格、图形、曲线；远程设定或修改各站点的量程、报警限等参数；自动定时或手动随时调整各站点时钟，确保整网上下时间统一，便于数据分析。

系统组态功能包括：数据库组态，配置所采集信号的属性，包括序号、物理名称、采样频率、数据类型、测量精度、量程上下限等；测压点组态，配置流程图的设备、动画及实时显示等；曲线组态，配置曲线的数据源、颜色；报警组态，配置报警的上下限；站点组态，配置站点添加和删除，添加的站点自动被集成到系统中，由调度机统一管理。

2.3 系统安全性

采用WindowsXP操作系统，利用其强大的安全机制，进行合理优化的配置，可以实现对帐号、口令的管理，对文件、数据的授权访问，执行动作的限制，以及对事件的审核，从而确保系统的安全性；提供简单有效的工具，在系统发生意外故障后迅速恢复正常。

软件采用分层组件技术，每一层组件均内置了安全冗错机制，以确保系统正常运行；引入事务处理机制，确保各种操作和数据的一致性、完整性；增强的用户授权机制对用户采用基于角色的分组管理，合理分配各级用户权限，从而有效防止和屏蔽非法操作。

数据库通过访问控制、安全审计、口令管理，确保只有合法用户才能访问数据库；完善的数据库备份恢复策略，在数据库发生意外故障后能及时完整地恢复数据。

自动记录系统故障、报警及敏感操作，为检查系统故障和事故提供依据。所有数据备份,并刻录光碟。

3 运行效果分析

陵县水厂信息化管理平台建立以后，实现了西门子PLC与数据中心的数据交换，建立了B/S架构的信息管理平台，实现了工业现场自动化向企业信息化管理的跨进。供水一泵房的泵站控制采用容错软件，将设备的自动化提高至设备的智能化，提高了系统的可靠性和控制水平，同时减轻了工作人员的工作强度；管理平台大量使用成熟的无线技术，提高了管理覆盖面，通过GPRS技术在管网压力、流量数据采集方面应用，大大提高了对供水管网的控制能力，为提高供水服务水平提供了依据；GIS系统的应用，使得大量数据直接显示在地图上，及时查询检索，为使用者提供了新的数据信息。GIS系统为管网组网、管网维护、抢险管理提供快捷、准确的数据支持。