７４ 内蒙古水利 ２０１４年第５期（总第１５３期） 【供舅Ｅ水】 浅谈农村饮水安全工程信息化系统的设计 白 焱 ，陆圣女 ，巴勇强 （１．呼和浩特市水利勘测设计院，内蒙古呼和浩特０１００２０； ２．呼和浩特市科兆丰水业勘测设计有限公司，内蒙古呼和浩特市０１００２０） ［摘要］ 文章主要依据供水工程信息化建设的目标和任务，对农村饮水安全工程信息化建设提出 了符合实际需求的方案设计。 ［关键词］ 农村饮水安全工程；控制系统；设计 中图分类号：Ｓ ２７７．７ 文章标识码：Ｂ 文章编号：１００９—００８８（２０１４）０５—００７４—０２ ０ 引言 信息化建设对供水工程意义巨大，供水系统实现 自动化和信息化，有利于提高水质、保障供水、节约水 自动两种操作方式。当计算机等自动控制设备发生故 障时，可以切换到手动控制状态，在电气控制柜上完成 控制功能。 １．３系统主要功能 资源和提高管理服务水平。 （１）采集水源井水泵的工作电流信号，电网电压 ｌ信息化系统方案设计 １．１系统设计说明 信号、水泵工作状态和水源井水位信号。采集到的参 数通过无线ＧＰＲＳ网络实时传送到管理控制中心分析 和存储。控制中心核心控制软件根据设定的程序可实 现对水泵控制柜的远程控制。对现场控制点的控制由 供水工程信息化管理控制系统由计算机管理控制 中心、水源井运行监测控制站和配水厂运行监测控制 站组成，由集中管理控制中心进行统一调度，分别采用 有线和无线ＧＰＲＳ两种通讯方式，实现水源井和配水 厂的自动监测与控制，在保证饮水安全的基础上，实现 供水工程自动化管理。 １．２系统控制流程 计算机和ＰＬＣ发出，到设备动力配电柜可直接控制接 触器、继电器等，实现对设备的启停或开关等控制功 能，从而达到远程启停水泵的目的。水泵状态异常，水 位参数上下限超限报警。当出现水泵事故状态或水位 下降到事故状态，核心控制软件可自动切除正在运行 的事故水泵。 （１）采集系统对水泵电机工作状态、电网电压、工 作电流信号、蓄水池水位、管道压力和流量等信息进行 （２）采集水厂加压泵的工作电流信号，电网电压 信号、水泵工作状态信号。采集到的参数通过有线光 纤网络实时传送到管理控制中心分析和存储。控制中 心核心控制软件根据设定的程序可实现对加压泵控制 实时数据采集，并将采集的数据通过ＲＳ４８５传送到各 现场的控制系统。 （２）控制系统接收现场数据，通过ＰＬＣ对数据信 息进行收集整理。之后，通过有线或无线网络方式发 送给管理控制中心的监控系统。 （３）管理控制中心的监控系统实时显示接收到的 柜的远程控制。对现场控制点的控制由计算机和ＰＬＣ 发出，到设备动力配电柜可直接控制接触器、继电器 等，实现对设备的启停或开关等控制功能，从而达到远 程启停水泵的目的。水泵状态异常报警，当出现水泵 事故状态，核心控制软件可自动切除正在运行的事故 水泵。 数据，并根据预设的控制程序或操作人员直接输入指 令，向现场的执行机构的ＰＬＣ发出相应指令。 （４）水泵设备的执行系统接收控制中心发出的命 令，实时控制水泵的开启与关闭，完成远程自动控制功 能。为了保证整个系统的稳定性，系统设置了手动和 （３）采集水厂蓄水池的液位、出水水压、流量和水 质等参数，现场采集到的参数通过有线光纤通讯网络 传送到管理控制中心分析、存储。控制中心核心控制 浅谈农村饮水安全工程信息化系统的设计 白 焱等 ７５ 软件具有设定蓄水池水位的上下限警戒值，超限声光 报警功能。实时监测恒压供水系统的工作状态，远程 控制程序根据设定的蓄水池水位的上下限警戒值控制 加压泵的工作状态。 １．４系统软、硬件设备选型 （１）管理控制中心。管理控制中心集计算机软件 技术、自动化控制技术、微电子技术、通讯及网络技术 于一体，利用ＲＳ４８５总线技术、光纤传输技术和ＧＰＲＳ 无线通讯技术等，全面监控供水工程运行状况。管理 控制中心设有工业计算机、大屏幕液晶显示器、硬盘刻 录机、打印机、操作台，铺设防静电地板，还配有４８５总 线集线器、ＧＰＲＳ数据采集中心、ＧＰＲＳ—ＭＯＤＥＭ，数据 服务器、ＵＰＳ电源等。管理控制中心软件系统由水源 井监控系统、水厂加压泵房监控系统、蓄水池信息采集 系统和视频监控系统组成。①操作员工作站通讯及存 储服务器主要负责现场所有采集设备的通讯，并记录 存储数据，便于操作员工作站调用。服务器可选用研 华ＩＰＣ６１０。②视频工作站对室外监测前端传送来的 模拟视频信号进行压缩处理和存储，同时，将云台的控 制信号转变为数字信号，遥控云台动作。对水厂加压 泵站、办公区、消毒间、厂区等重要位置实现全天候２４ ｈ的实时监视。 （２）水源井采集与控制系统。水源井采集系统由 现场采集单元及网络传输系统组成。主要设备包括集 成ＣＰＵ单片计算机检测控制核心；集成ＧＰＲＳ模块； 投入式液位仪；集成电量变送模块；集成启停驱动、状 态反馈模块；水位、电量、工作状态等实时采样通道；冬 季恒温、防盗装置；ＲＳ一４８５通道及ＭＯＤＢＵＳ等通讯 协议；数据采集、控制、通讯软件；防雷装置及控制箱 等。 （３）加压泵站采集与控制系统。加压泵站采集系 统由现场采集单元及网络传输系统组成。 主要设备包括ｓ７—３００ ＰＬＣ控制模块；集成电量 变送模块；集成启停驱动、状态反馈模块；压力、电量、 工作状态等实时采样通道；冬季恒温、防盗装置。ＲＳ 一４８５通道及ＭＯＤＢＵＳ等通讯协议；数据采集、控制、 通讯软件；信号隔离配电及控制柜体等。 （４）蓄水池信息采集系统。蓄水池信息采集系统 的主要设备有手持式余氯在线监测仪，投入式业务变 送器、压力变送器和分体型电磁流量计。通过ＲＳ４８５ 总线方式，将采集到的数据传至管理控制中心。压力 变送器量程为２．５ ＭＰａ，输出４～２０ ｍＡ的模拟信号， 通过二次仪表，可以将模拟信号转化为对应的压力值 显示出来。液位变送器为投入式，量程为５ ｍ，输出４ —２０ ｍＡ的模拟信号。电磁流量计可以自动采集瞬时 流量和累积流量，累积流量累加在仪表中独立完成，， 测量流速范围：０．５～１０ ｍ／ｓ，ＤＮ２５０，含ＭＯＤＥＢＵＳ协 议，有现场显示。 （５）安防监控系统。安防视频监控系统用于加压 泵站、管理办公区、消毒间和厂区的安全防范。安防视 频监控系统将各监视点的视频监控图像通过有线网络 传送并进行实时画面监视和存储。选用的主要设备有 网络视频服务器，硬盘刻录机，２２寸显示器，含ＳＯＮＹ 芯片的监控摄像头以及电源、视频线等设备。 （６）系统接地和防雷。①自动化系统的接地采用 共同接地方式，接地体以自然接地体为主。当自然接 地体同时符合接地电阻能够满足规定值要求、基本的 外表面无绝缘防水层和基础内钢筋必须连接成电器通 路，同时形成闭合环，闭合环距离地面不小于０．７ ｍ时 的要求时，一般不另设人工接地体。②自动化防雷。 用单一的器件或者单级保护很难满足自控设备对电源 的要求，所以，对电源防雷应采取多级保护措施。有条 件尽可能以从总配电柜开始将自控系统的电源线单独 布排。各级避雷器应尽量靠近被保护设备以免雷电侵 入波正的全反射，避雷器应靠近通讯接口处安装。各 级启动电压据系统而定，但末级应尽量达到箝位输出。 ２结束语 供水管理信息系统的建设响应了国家确立的以信 息化带动工业化，以信息化推动现代化的发展战略思 想，并适应了信息化迅速发展的需要。同时，也要认识 到信息化的建设是一个长期的、不断充实和完善的过 程。随着管理体制的变化，在信息化建设的不同阶段 也会有不同的要求，所以农村饮水安全工程信息化的 实现也必将是一个不断改进和完善的过程。 （编校：杨亚军） 收稿日期：２０１４—０８—２２ 作者简介：白焱（１９８０一），女，工程师，现从事水利工程的 电气及自动化控制设计工作。
