CN202351692U - 一种多池系供水联动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种多池系供水联动控制系统，其包括机泵调度中心、管网监测、1#—n#调节池PLC控制器和1#—n#加压站机泵控制器；机泵调度中心通过无线网络及管网遥测RTU与管网监测仪联接，远程监视管网压力；管网监测仪包括压力监测仪、流量监测仪和水质监测仪；机泵调度中心通过无线网络与1#—n#调节池PLC控制器联接，检测调节池工况，并根据检测及时调整控制参数和控制策略；机泵调度中心通过有线或无线网络与1#—n#加压站机泵控制器联接，控制机泵开停；每个调节池PLC控制器都通过控制线联接各池的检测仪表、水位计、紧进水阀以及安全报警装置。本控制系统用于同系统多池系协调运行，可提高供水水质，改善各池系供水平衡。

Description

一种多池系供水联动控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种供水联动控制系统。

背景技术

山地供水因受地形限制，被依据地形划分为不同供水区域，各区域设计有调节水池调节日夜供水输差，实现节能降耗，保障供水安全。然而随着经济飞速发展，供水区域不断扩大，一些原本各自独立的供水区域交合，供水管道连通，但原有的调节水池依然发挥着对各自区域的调节和保障作用。由于各池系标高不同，但供水水源相同，如何保障各池系供水安全、保障水质安全、如何协调控制成为山地城市独有的新型供水控制需求。

图1是一个多池系供水系统示意图。图中B区管网多余水量会从联络管流入A区管网，如果A区域处于用水低谷，则多余水量则进入A池。由于A池标高低于B池，采用传统单一改变机泵运行数量调节方式，B池则很难进水，这样B区水压难以保障。同时由于B池空池时间长，B池容易产生藻类等二次污染。虽然联络管网将AB两区联合，由于联络管网水头损失和水阻，AB两区水压呈现各自不同，但又存在关联性。

发明内容

本实用新型提出一种多池系供水联动控制系统，根据山地城市多年供水经验以及自动控制技术、无线通讯技术、现代无线遥测遥控技术、控制系统安全技术研制开发，用于同系统多池系协调运行，提高供水水质，改善各池系供水平衡。

本实用新型采用以下技术方案：

一种多池系供水联动控制系统，其包括机泵调度中心、管网监测、1#—n#调节池PLC控制器和1#—n#加压站机泵控制器；其特征在于：

所述机泵调度中心通过无线网络及管网遥测RTU（Remote Terminal Unit，中文全称为远程终端控制系统）与管网监测仪联接，远程监视管网压力；管网监测仪包括压力监测仪、流量监测仪和水质监测仪；

所述机泵调度中心通过无线网络与1#—n#调节池PLC控制器联接，检测调节池工况，并根据检测及时调整控制参数和控制策略；

所述机泵调度中心通过有线或无线网络与1#—n#加压站机泵控制器联接，控制机泵开停；

所述每个调节池PLC控制器都通过控制线联接各池的检测仪表、水位计、紧进水阀以及安全报警装置。

现有的多池系控制系统中，采用智能阀作为调节池进水阀，通过调节各池体进水阀，能很好的解决多池系平衡供水问题。然而调节池通常距离泵站距离较远，调节池一般采用无线通讯将水位检测发送至泵站，而无线传输主要问题是传输不稳定，可能存在较长时间通讯中断，这些较长时间通讯中断在常规控制系统中极有可能会导致生产事故；另外由于地处偏远，供电不稳定也给控制带来许多不安全因素，甚至损害控制设备。因此在本多池系并行控制系统中，主要技术是如何克服无线通讯固有通讯中断问题、电源稳定性问题以确保调节池进水阀门控制可靠性，并通过协调调节池进水阀门控制方式、调整控制逻辑以实现管网关联运行。另外由于多池系中，不同调节池体进水情况不同，而调节池又位于管网末梢，调节池空池时间过长或水体滞留时间过长，都容易滋生藻类，为维持池体消毒环境和防止水体二次污染，多池系控制系统中另一主要技术是增加对调节池出水水质监测和报警，并通过控制协调多池体进水周期减少水体滞留和空池时间，保障供水水质。

本实用新型的优点如下：

1、本控制系统用于同系统多池系协调运行，可提高供水水质，改善各池系供水平衡。

2、本控制系统采用智能型就地控制，充分考虑设备安全、远程控制安全、工艺控制安全。

3、本控制系统采用远程联动控制调节阀，满足就地工艺控制安全，同时实现了多池系供水中控制协调。

4、本控制系统中增加对调节水池出水水质监测，并结合联动控制与报警监视，增强了对供水水质的安全保障。

附图说明

图1是一个多池系供水系统示意图；

图2是本控制系统的系统框图； 

图3是本控制系统的电源安全控制模块的示意图；

图4是本控制系统的通讯安全模块的示意图；

图5是本控制系统的远程手动控制模块的逻辑框图；

图6是本控制系统的单池水位控制模块的逻辑框图；

图7是本控制系统的多池联动控制模块的逻辑框图；

图8是本控制系统的水质预报警联动控制模块的逻辑框图。

具体实施方式

以下结合附图进一步详细说明本实用新型：

图2为多池系并联控制系统构架示意图。该系统包括机泵调度中心、管网监测仪、1#—n#调节池PLC控制器和1#—n#加压站机泵控制器。所述机泵调度中心通过无线网络及管网遥测RTU与管网监测仪表联接，远程监视管网压力；所述管网监测仪表包括压力监测仪、流量监测仪和水质监测仪；所述机泵调度中心通过无线网络与1#—n#调节池PLC控制器联接，检测调节池工况，并根据检测及时调整控制参数和控制策略；所述机泵调度中心通过无线或有线网络与1#—n#加压站机泵控制器联接，控制机泵开停；所述每个调节池PLC控制器都通过控制线联接各池的水位计、水质监测仪、调节阀以及安全报警装置。

多池系并联控制系统形成有三层：顶层是机泵调度中心层，该层远程监视管网压力和各调节池工况，并根据检测及时调整控制参数和控制策略；第二层为控制层，调节池控制保护逻辑、机泵启停控制均由相应控制PLC根据调度中心控制参数设置或操作指令控制机泵开停以及阀门调节；第三层为仪表检测层和设备执行层，进行控制系统底层信号检测和电机启停、阀门开关。与传统单调节池控制系统相比，调节池增加控制层设备PLC，使控制智能化，并提高可靠性。

多池系并联控制系统中，调节池位于管网末端，地处偏远地带，供电通常不太稳定，通讯信号也受地域和无线通讯网络分布影响。多池并联运行控制系统安全性需要满足控制电源可靠、通讯可靠、同时必须考虑电源异常或通讯异常的保护及报警处理。因此，本系统设计了以下功能单元或模块：

1、电源安全控制单元，参见图3，其电源采用市电或发电机，经过UPS分别连接AC/DC和检测仪表，经AC/DC转换后又分别连接PLC控制器、DTU(是指数据终端设备（Data Termanit unit)）和后备电池，PLC控制器通过控制线连接发电机和电源开关，控制发电机定时发电，PLC控制器通过控制线连接延时通电保护回路（TM），进行电源监视。

本控制单元中，通讯设备后备电池能确保外部电源故障时短时间内通讯畅通，及时发送相关报警和监视信息。

UPS是控制层及仪表检测理想的电源安全保障。

电源监视和外部电源掉电报警为系统提供及时电力供电事故报警，提高控制中心应急预处理能力。

停电时间较长系统，增加可控发电机，定时由控制层PLC控制发电也能提高电源安全性。

通电延时回路及隔离电源能有效减少电源不稳定时对PLC和仪表的冲击。

2、通讯管理单元，参见图4，所述通讯管理单元是在PLC控制器中增加采集数据缓冲池、就地设备保护模块和趋势分析控制模块。

外部无线网络通常信道质量无法很好保障，只能通过加强与无线网络通讯商合作，提高信道质量，减少通讯事故时信息丢失。

控制层PLC增加采集数据缓冲池。当通讯正常时，数据不作缓冲；当通讯中断时，采集数据进入缓冲池缓存；当通讯恢复时，在实时数据收发同时，陆续将缓冲池里的历史采集数据传送至控制中心。

控制层PLC实现就地设备保护。提高通讯中断时系统安全可靠性。当通讯中断时，也能实现简单的保护控制逻辑，防止通讯中断期间发生生产事故。

控制层PLC增加趋势分析控制。控制中心根据当前控制参数变化趋势，并结合历史数据库，定时刷新PLC趋势控制目标以及安全保护限值。当通讯中断时，PLC检测判断工艺参数是否到达趋势控制目标，当到达控制目标后，则按安全保护限值控制设备，确保控制连续性和安全稳定性。

3、仪表可靠稳定性：

调节池位于管网末梢制高点，交通不方便。仪表应选择维护周期长或免维护仪表。

调节池通常地理位置较高，容易发生雷击事件。系统电源及信号防雷都能提高系统安全性。

在控制中心增加并结合管网检测数据形成立体控制，降低单点检测故障对系统控制产生影响。提高系统稳定性。

仪表变化通常呈现连续均匀变化。在调节池和控制中心作仪表采集数据作样值分析、滤波处理以及历史同期趋势对比，再用于控制可以提高系统可靠性，并提供异常报警。

、多池系统联动控制逻辑：

根据多池系统工艺特点，多池系统联动控制必须考虑单池水位联动保护控制、远程手动控制、多池联合控制逻辑、水质报警及应急处理程序、以及改变原有单池机泵控制逻辑。

、远程手动控制模块：

当水位异常、压力异常或应急处理时，由控制中心发出阀门操作指令，PLC根据指令控制现场阀门设备。主要在调节池PLC中实现。

4.2、单池水位控制模块：

控制中心根据需要设置单池上限保护水位。当水位到达设定，由PLC自动关闭阀门；当水位降至低水位时，PLC自动开启阀门。主要在调节池PLC中实现。

4.3、多池联动控制模块，参见图7，控制中心根据需要设置单池缺水时限、管网压力。程序自动控制多组池系进水阀开度。主要在控制中心实现，控制中心结合压力和水位、水质等多种参数计算出各个调节池PLC以及机泵PLC控制目标，并将控制目标写入现场PLC，由现场PLC独立完成各自的控制目标。

其中阀门开度由B池水位PID控制，而A区压力及水位作为斜率控制和保护控制。

、水质预报警联动控制模块，参见图8，控制中心根据需要设置单池水质报警限。程序自动监测水质，当水质异常时，发出报警提示，如果水质严重超标，则关闭调节池进水阀并停用相应调节池，等待人工处理后复位报警，再重新开启进水阀启用调节池。主要在控制中心实现。

、机泵联动控制模块，控制中心根据需要设置压力控制点。程序自动检测管网压力；根据压力低于设定值，自动增加供水机泵；当高于设定值，检测调节池液位，到达设定水位时，自动较少供水机泵。主要在控制中心实现。

、多池并联控制系统管理信息：

多池并联控制系统管理信息是建立在SCADA和数据库基础上的针对多池并联控制系统的管理平台。

多池并联控制系统管理信息主要内容有：传统意义上的管网控制内容（管网压力、加压站机泵启停、高位池水位等），还有调节池控制及调节池水质监测。

其中水质是供水重点。调节池水质随着不同的进水周期、环境温湿度变化以及管网分布情况发生变化。多池并联控制系统管理信息中通过历史趋势分析相关变化，确定不同时期下进水周期控制以及出厂水余氯控制。并结合数据库历史查询和历史同期分析比较等，给出历史参照和历史对比分析。

多池并联控制中调节池水位相互关联，并和管网压力密切相关。通过水位趋势优化调节池阀门控制。多池并联控制管理信息通过数据库关联分析、趋势分析以及管网预测，解析管网压力和调节池水位关联性，结合水质稳定周期，计算各组池体进水先后以及周期，并以控制目标参数方式下传至各组池体就地控制系统，协调各组池体运行。

多池并联控制管理信息还及时反映仪表故障、水质异常等报警信息；定时生成仪表抄表报表、水质分析报表，根据需要生成控制事件报告以及报警事件报告。

Claims (4)

1.一种多池系供水联动控制系统，其包括机泵调度中心、管网监测仪、1#—n#调节池PLC控制器和1#—n#加压站机泵控制器；其特征在于：

所述机泵调度中心通过无线网络及管网遥测RTU与管网监测仪联接，远程监视管网压力；所述管网监测仪包括压力监测仪、流量监测仪和水质监测仪；

所述机泵调度中心通过无线网络与1#—n#调节池PLC控制器联接，检测调节池工况，并根据检测及时调整控制参数和控制策略；

所述机泵调度中心通过无线或有线网络与1#—n#加压站机泵控制器联接，控制机泵开停；

所述每个调节池PLC控制器都通过控制线联接各池的水位计、水质监测仪、调节阀以及安全报警装置。

2.根据权利要求1所述的多池系供水联动控制系统，其特征在于：所述系统还有电源安全控制单元，电源采用市电或发电机，经过UPS分别连接AC/DC和检测仪表，经AC/DC转换后又分别连接PLC控制器、DTU和后备电池，PLC控制器通过控制线连接发电机和电源开关，控制发电机定时发电，PLC控制器通过控制线连接延时通电保护回路，进行电源监视。

3.根据权利要求1所述的多池系供水联动控制系统，其特征在于：所述系统还有通讯管理单元，所述通讯管理单元是在PLC控制器中增加采集数据缓冲池、就地设备保护模块和趋势分析控制模块；

所述采集数据缓冲池是当通讯正常时，数据不作缓冲；当通讯中断时，采集数据进入缓冲池缓存；当通讯恢复时，在实时数据收发同时，陆续将缓冲池里的历史采集数据传送至控制中心；

所述就地设备保护模块是当通讯中断时，采用保护控制逻辑，防止通讯中断期间发生生产事故；

所述趋势分析控制是控制中心根据当前控制参数变化趋势，并结合历史数据库，定时刷新PLC趋势控制目标以及安全保护限值，当通讯中断时，PLC检测判断工艺参数是否到达趋势控制目标，当到达控制目标后，则按安全保护限值控制设备，确保控制连续性和安全稳定性。

4.根据权利要求1所述的多池系供水联动控制系统，其特征在于：所述机泵调度中心包含有:

远程手动控制模块：当水位异常、压力异常或应急处理时，由控制中心发出阀门操作指令，PLC根据指令控制现场阀门设备；

单池水位控制模块：控制中心根据需要设置单池上限保护水位，当水位到达设定，由PLC自动关闭阀门；当水位降至低水位时，PLC自动开启阀门；

多池联动控制模块：控制中心根据需要设置单池缺水时限、管网压力，自动控制多组池系进水阀开度；

水质预报警联动控制模块：控制中心根据需要设置单池水质报警限，自动监测水质，当水质异常时，发出报警提示，如果水质严重超标，则关闭调节池进水阀并停用相应调节池，等待人工处理后复位报警，再重新开启进水阀启用调节池；

机泵联动控制模块：控制中心根据需要设置压力控制点，自动检测管网压力；根据压力低于设定值，自动增加供水机泵；当高于设定值，检测调节池液位，到达设定水位时，自动较少供水机泵。

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