供水SCADA系统的应用及发展的探讨

摘 要：本文以湛江水司的供水SCADA系统的建设为例。阐述SCADA系统在供水调度的应用及其效益；探讨新一代供水调度的需求迫切性与实现可行性及其新一代发展。

关键词：SCDA系统 经济调度 管网模型 调度预案

1、供水调度SCADA系统的概况

湛江市自来水公司的供水调度系统是1997年电子工业部第七研究所建立的供水SCADA系统（Supervisory Control And Data Acquisition监控和数据采集系统），该系统的主要是对供水各环节的数据采集和监控，由调度中心分析和制定调度方案，进行调度供水。

供水SCDADA系统是调度中心通过无线电通讯（电台）经过中继站发布指令到各端站，对各水厂、泵站的生产运行参数和管网压力数据进行采集，以实现对机泵状况、管网压力、水流量等数据的遥测、监控。调度中心根据历史数据和结合遥测的实时数据综合分析，制定调度方案，实现供水的信息化、自动化。

2、供水SCADA系统的应用与效益

供水SCADA系统的投产标志着过去凭借经验的供水调度方式之结束和新的信息化供水调度方式的诞生，使优化调度供水变成了现实。即是利用供水SCADA系统中各项历史数据和对实时数据进行综合分析，制定和评估调度方案，对调度工作具有重要的指导意义，促进从经验调度向经济调度的过渡。

在过去经验调度阶段，通过人工电话方式了解、判断供水运行情况，作出供水调度方案；而现在经济调度阶段，则是供水SCADA系统通过各个端站采集并贮存系统里，有历史数据和实时数据，结合实际情况得出最高值、平均值、最小值的供水分界线，经过分析制定最佳调度方案进行供水调度。

优化供水调度的最终目标是建立微观调度，微观调度必须是供水SCADA系统建立在正确的管网数据的基础上，通过管网测压点传送回压力参数，调整管网节点压力，使节点流量的理论值与测压点的实测值接近。校正后运用该方案进行优化调度，能够确保管网压力平稳，达到“削峰填谷”的效果，从而减少爆管，降低漏耗、电耗等，从而实现经济调度供水（如图1）。

图1 经验调度与经济调度的曲线对比

供水SCADS系统通过采集供水生产运行参数，应用优化调度保障管网所需压力，安全供水、科学供水，降低运行成本。因此，供水调度科学与否，潜藏着巨大的经济效益。

3、新一代供水调度系统的探讨

目前，国内外供水行业也不断改进供水调度系统，建立以管网动态水力模型为核心技术、自动生成调度预案的供水调度系统。然而，湛江水司原有的供水SCADS系统仍在运行使用，但其硬件性能及软件功能已不能满足现在调度供水的要求了，必须建立新的技术以支持科学调度供水。

新一代供水调度系统是综合管网、水厂、水表等多方面的实时和历史数据，通过计算机软件对管网模型行进实时模拟计算，自动生成调度预案以实现科学调度决策。主要包括以下几方面：

3.1新一代供水调度系统是多个信息系统的复合系统

这一系统对多种数据要实现实时调节计算，必须从管网GIS系统、营业收费系统、SCADS系统和各类信息系统获取数据。还有，供水SCADS系统原来是依靠无线通信也出现了“瓶颈问题”，不能满足数据传输速率和容量，须采用现有成熟GSM网络中的GPRS通信系统进行数据传输，具有很好的实时响应与处理能力，网络覆盖范围广，数据传输率高和容量大等特点。

3.2管网动态水力模型是实现科学调度的核心技术

管网动态水力模型是将供水系统中的一些给水设施（如：水泵、管道、阀门、 水库或水井等）的特性、属性及水量等数据输入管网模拟计算软件，进行延时模拟计算，并达到一定校验标准的模型。管网动态水力模型能够实时、动态地根据相关系统数据计算管网的工况，为工作人员提供调度参考，是新一代供水调度系统的核心技术。

3.3调度预案自动生成及评估系统是新一代供水调度系统的标志

新一代供水调度系统是把整个管网（包括机泵）数字化、模型化后通过理论计算及计算机模拟自动生成最佳调度预案。可见，调度预案自动生成及评估是新一代调度系统的标志。

因此，根据系统历史数据对某日管网供水压力的模拟曲线和系统自动生成调度预案的预测曲线，经校验两组曲线基本吻合。说明模型能正确反映出某日管网供水压力模式，为调度供水提供科学根据。（如图2：）

图2 模拟值与预测值的压力曲线

总之，建立新一代调度系统是供水行业发展的必然需求，也是供水行业走向科学管理、经济运行的必由之路和发展方向。

4、结束语

供水SCADA系统所采集的管网压力和水厂生产数据运行参数，凭借长期工作经验进行决策，以遥控或电话通知下级控制员的方式启停设备来完成，带有一定的被动式。根据目前国内外供水行业发展趋势，供水调度系统应在原有SCADA系统的基础上引进新的科学计算模型，把整个系统数字化、模型化，并通过理论计算及计算机模拟后自动生成最佳调度预案，所以，建立新一代供水调度系统是未来发展方向。

参考文献

1、王煜明，供水行业信息化建设论文集，2004.4

2、张矩森、段林兴，供水行业2000年技术进步规划论文选编，1998.9

3、方旭明、林楷译，无线与移动网络节构，人民邮电出版社

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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