供水科学调度系统综述()

本科生毕业设计(论文)文献综述设计(论文)题目PLC 恒压供水系统的设计作者所在系别机械工程系作者所在专业测控技术与仪器作者所在班级B08121作者姓名庄海全作者学号20084012108指导教师姓名赵保亚指导教师职称讲师完成时间2012 年 2 月北华航天工业学院教务处制说明1.根据学校《毕业设计(论文)工作暂行规定》，学生必须撰写毕业设计(论文)文献综述。

文献综述作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

2.文献综述应在指导教师指导下，由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成，由指导教师签署意见并经所在专业教研室审查。

3.文献综述各项内容要实事求是，文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。

第一次出现缩写词，须注出全称。

4.学生撰写文献综述，阅读的主要参考文献应在 10 篇以上（土建类专业文献篇数可酌减），其中外文资料应占一定比例。

本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。

5.文献综述的撰写格式按毕业设计(论文)撰写规范的要求，字数在 2000 字左右。

文献综述应与开题报告同时提交。

毕业设计（论文）文献综述摘要随着社会主义市场经济的发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然的趋势。

为实现恒压供水，采用 PLC 为主控器，变频器为执行机构，然后用数字PID 对系统中的恒压控制进行设计，并完成交频恒压供水系统的硬件和软件的设计。

变频恒压供水系统已在国内许多实际的供水控制系统中得到应用，并取得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。

经实践证明该系统具有高度的可靠性和实时性，极大地提高了供水的质量，并且节省了人力，具有明显的经济效益和社会效益。

关键词:恒压供水，PLC 控制,变频器，PIDAbstractWith the rapid development of socialistic marketing economy,there is a growing demand for better quality of water supply and higher reliability of supply system. In addition,considering the current common energy crisis, achieving the scheme of automating the water supply system. So it is an inevitable tendency to design and create an energy- saving constant-pressure water supply system of excellent performance with the help of advanced techniques of automation,monitor-control system and communication. Meanwhile, the System can also adapt to various water Supply regions.Aiming at realizing constant pressure water supply ,using the PLC as the master, inverter as the executing agency ,and the paper shows the design of constant pressure supply water controller according to PID data, and the hardware and software was developed for Frequency Constant Pressure Water Supply System.The system has initially been completed with reliable performance and excellent energy- saving effect in our country.The fact proves to possess high reliability and real-time quality, and it can not only remarkably improve the quality of water supply, but also economize on labor, which will surely bring us both economic and social benefits.Key words: constant pressure water supply ,PLC control design,inverters，PID众所周知，水是人类生活和生产中不可缺少的一部分，没有了水可以说什么也做不了。

浅谈供水自动化调度的系统设计前言：水资源短缺问题早已遍布世界的大街小巷，我国开展南水北调工程不仅是为了解决水资源短缺问题，还有设计合理的供水系统，使人们合理的利用水资源。

水是生命之源，生活的方方面面都需要供水，火车需要供水，建筑工地需要供水、農田需要供水等等很多很多。

设计出一个性能良好的供水自动化调度系统，能够有效管理供水、提高水质和水厂的经济效益，下面就对此系统的设计进行多方面的研究和介绍。

一、对供水调度系统的现状进行研究（一）供水管网系统的研究供水管网系统的监控点由于距离远、数量大、范围广，一些特别的监控点地处偏僻，导致光缆、电缆的架设难度非常之大，甚至脱离实际，这些都说明了采用有线通信方式设置的监控系统，建设起来难度非常大，而且工作时间长、所需费用高，无法进行大规模的开展。

与有线通信方式不同，无线通信方式使用起来非常的灵活，它在有线通信方式的基础上，大大改进了使用的性能，使得它具有建设周期短、建设费用低、性价比高并且易于维护等特点。

无线通信在监控系统中的重要方式有卫星通信、GPRS通信系统、超短波无线数传等，因为卫星通信的造价非常高，一般的领域都不会使用卫星通信，它只在比较特殊的几个领域下使用。

超短波无线数传方式以电台作为传输信道，拥有很多的优点，例如容易扩展、运行所需费用低、方便维修等。

但是它也有一些不足之处，由于此方式建设的系统工作在230MHz，而且大多使用的数传电台都是普通间接调制的，这种情况造成了监控系统容易受外界的干扰，误码率也很高，并且数据的传送量小、通信速率缓慢，还有一点就是信号的覆盖范围很狭小。

（二）泵站优化调度的研究我国的自动化水平整体而言不是很高，受到自动化水平有限和控制方法等原因的影响，泵站工程的建设大都存在能源消耗巨大但是工作效率却不高的现象，这是一个比较严重的问题，消耗大量的能源却没有做到该有的功效，导致制水成本增高。

针对此问题，需要采取有效地措施来优化泵站调度，提高泵站的工作效率，这对实现供水自动化调度具有重要意义。

供水在线水力模型系统AQUIS——实时仿真、优化和主动决策，智能水网管理专家施耐德电气（中国）有限公司供水安全和应急一直是自来水公司最为关心的事情，但在缺乏关于运行性能、管网状态和用户需求等实时信息的情况下，需要确保供水安全，并对供水调度做出快速反应时，自来水公司就会面临巨大挑战。

除此之外，自来水公司还面临管网老化、水源污染、管道泄漏、电耗高等问题。

长期以来，供水公司投入大量资金改造管网、安装表计和建立SCADA系统，使一部分配水管网得以监测，但仅仅SCADA系统尚不能足以对整个配水网络进行主动仿真。

据统计，大部分自来水公司将总投资的20%用于水厂，而80%则用于输配水网络建设，大多数自来水公司只关心水厂出水状况，而对出厂后的水质和运行状况几乎不了解。

另外，各类法律法规、标准规范对水安全的要求也越来越严格，自来水公司能否制定有效的应急预案并及时处理故障，提高用水户满意度，也变得越来越重要。

要顺利解决以上众多挑战，就需要掌握供水网络实时运行状况，而AQUIS 在线水力模型系统，正是为此而设计。

首先，AQUIS是一个水力建模工具，提供了对供水网络中的流量、压力和水质进行仿真，AQUIS系统基于实时SCADA数据来分析并追踪当前情况，让操作者能做出更好，更聪明的决策从而优化生产并提高你的效益。

其次，AQUIS能够方便的、低成本地与任何开放式应用程序整合，尤其是与SCADA系统、GIS系统、营收系统的集成，实现了全面的智能供水调度，并提供在水管网管理领域的大量知识和经验作为技术支持。

为了帮助保持标准水质，AQUIS能够在整个水网中跟踪流量、流向和水质，并快速浏览到化学成分、水龄、浊度和气味等数据。

AQUIS的应用模块如图1基础数据建模仿真决策账单/GIS系统SCADA系统模型管理器数据管理器工程规划运行调度仿真优化图 1 AQUIS应用模块基于AQUIS能够全面掌握水网实时运行状况，而AQUIS提供的专业应用模块，能够帮助自来水公司进一步节约运营成本和投资：⏹供水管网水力和水质建模根据管网GIS数据、监测点历史数据和用户用水数据，建立管网水力数学模型和水质模型。

城市供水调度系统的探讨洪星由于供水管网地理位置分散，采集、控制功能要求稳定，安全性要求较高。

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。

收集信息数量少、处理慢、传递迟，调度处于低级阶段，以保证不缺水和维持正常运行为主，谈不上优化调度。

遇上爆漏及其他事故，反映迟钝损失扩大。

为了满足对生产过程的调度和指挥，需要一个可靠的SCADA系统。

它一般由企业生产调度指挥中心、分厂测控站、管网测压点、抄表遥测等组成。

它所具有的功能一般包括：数据采集控制功能，数据传输功能，数据显示及分析功能，报警功能，历史数据的存储、检索、查询功能，报表显示及打印功能，遥控功能，网络功能等。

管网测点SCADA自动化控制系统，主要监测分散管网测点站点。

该系统采用两级控制，一级为SCADA系统中心控制室,二级为管网测点站点远程测控终端GPRS RTU。

中心控制室负责监视、管理和控制等工作。

站点GPRS RTU负责多个管网测点站点的数据采集，无线传输、管网测点压力的自动控制。

系统结构城市自来水SCADA系统可划分为5个组成部分：水司控制中心、水厂分控中心、管网测压站、管网加压站。

一个自来水公司下属可能有多个水厂，一个自来水厂又有多个工艺过程，同时又负责多个管网测压站、管网加压站的管理。

水厂分控中心对水厂的生产及各站点进行实时监控，它是系统的信息采集和控制中心。

水厂分控中心采集各站点的数据信息，并对这些信息进行存储、分析汇总或打印等处理。

通过数据分析，及时给出报警信息或向站点发出控制命令，控制站点设备的运行。

水厂分控中心还需将汇总数据传送到水司控制中心，以实现整个系统的调度和管理。

GPRS RTU（远程测控终端）是SCADA系统的基本组成单元，采集、控制和通信是他所具有的基本功能。

对于具有分布式、集散型、网络化特点的企业，其SAS/SCADA系统的建立，离不开承上启下的GPRS RTU产品。

城市供水综合自动化系统中的SCADA系统，必须具备并且非常重要的一个功能就是：实时、准确地监测遍布于全市的自来水管网的压力变化情况，另外还可能监测流量、余氯和浊度三个数据信息。

城市管网供水调度自动化系统一、 适用范围：该系统适用于供水企业远程监测供水管网，工作人员可以在水司调度中心远程监测全市供水管网的压力及流量情况。

科学指挥各水厂启停供水设备，保障供水压力平衡、流量稳定；及时发现和预测爆管事故的发生。

二、 系统组成：城市管网供水调度自动化系统是水司供水调度管理系统的一个子系统，主要由水司调度中心、通信平台、监测终端、压力变送器和流量仪表组成。

微功耗测控终端 流量计压力变送器微功耗测控终端流量计压力变送器 测点1测点N三、通信平台水司调度中心、各职能部门之间数据通信在局域网内完成；管网测点与水司调度中心之间采用GPRS无线通信。

四、管网远程测控终端的功能特点、产品结构。

1、管网远程测控终端的功能特点：◆采集管网压力、流量、流向、电池电压等数据。

◆将采集数据主动上报到调度中心；支持定时上报和监测数据超限上报。

◆支持多种供电方式：电池供电、太阳能供电、市电供电。

◆大容量可充电电池供电、太阳能供电、市电供电条件下支持调度中心随时问询。

◆采用GPRS、短消息无线通信方式。

◆现场可存储、显示、查询压力、流量等数据及工作参数。

存储数据≥1万条。

◆数据存储间隔、数据上报间隔可以设置。

◆防水防潮等级高，测井内安装时：IP68。

◆4节高能电池可数据发送≥1万条，100Ah可充电电池充电1次可使用3-4个月。

◆为现场压力变送器提供直流电源：5V、12V、24V。

◆支持远程升级设备程序、设定参数。

2、产品结构终端设备设计成两种外形结构：测井内型、测井外型。

唐山平升电子技术开发有限公司测井内型：设备安装在测井内。

电池供电时采用此结构。

有两种电池供电方式，一种是4节高能锂电池组供电，电池组安装在微功耗测控终端内；另一种是大容量可充电蓄电池组供电，可充电蓄电池组独立安装。

测井外型：设备安装在测井外。

太阳能供电和市电供电时采用此结构。

五、管网监测点的设备配置及安装方式。

供电方式不同，测点的现场设备配置和安装方式就不同。

城市供水调度系统的功能与设备配置黎杰黄毅(合肥工业大学计算机与信息学院，安徽合肥，230009)摘要：城市供水自动化调度系统的应用，保证了供水流量、压力和水质的达标，提高了供水运行的管理水平。

本文闸述了现代城市供水调度系统的主要功能，系统实施的技术方案，并探讨了供水调度系统中设备的选型与配置。

关键词：调度自动化系统优化1 引言随着城市自来水的供水需求与供水质量的不断提高，许多城市相继建立了计算机供水调度系统，建设部在《城市供水行业2010年技术进步发展规划》中，对自动化调度系统也提出了较高的要求。

供水系统科学调度的主要目标是在保证供水流量、压力和水质满足有关标准的条件下，尽量节省供水的能量、物质和人力资源消耗，降低供水成本，提高供水系统安全性能和运行管理水平[1]。

供水调度经历了人工经验调度、计算机辅助调度、自动优化调度三个阶段，由于城市供水管网和供水设施随城市经济建设发展不断地进行着改建和扩建，其复杂程度日益加深，依靠人工经验对供水生产和调度进行管理已不能满足现代化发展的需求，必须采用科学手段进行优化调度。

近年来随着计算机应用技术、通讯和网络技术的不断提高，自来水调度系统应用水平也在日趋完善，本文闸述了城市自来水调度与监控系统的特点与系统功能，探讨了调度控制设备的选型与配置，以及系统实施的技术方案。

2 供水调度系统的特点城市自来水管网监测与调度系统的特点，是在整个城市范围内的供水管网上建立一定数量的监测点（包括各制水厂送水泵站和管网监测点），由现场的传感器和就地监控设备将监测点的信号收集整理，通过有线或无线通讯信道将数据定时传送到监控中心，监控中心对各监测点数据进行分析，然后对城市管网运行情况进行合理的调度，使整个管网系统安全可靠，经济运行。

一些调度系统还可以发出指令，遥控监测点的就地控制单元，控制加压泵的开启台数或变频恒压供水的频率范围，合理地调配水资源的用量。

为了全面反映管网中的资源分布和变化，及时、准确地掌握城市水资源供应状况，在管网上设置适当的监测点是调度系统的关键。

城市智能化供水调度系统的研究与应用分析摘要：城市智能化供水调度系统是一种新型的供水管理方式，它可以根据实时的供水情况，自动调节水压和水流量，以满足城市居民的生活和工业用水需求。

本文对城市智能化供水调度系统进行了研究与应用分析，探讨了该系统的特征、优势、基本构架、基本模型和智能化供水调度模型分析等方面。

通过对城市智能化供水调度系统的深入研究，可以为城市供水管理部门提供科学、可靠、高效的供水调度方案。

关键词：城市智能化；供水调度系统；应用一、智能化的供水调度系统1.智能化的供水调度系统概念智能化的供水调度系统是一种利用先进的计算机技术、控制技术、通讯技术和自动化技术等手段，对城市供水系统进行全面的、实时的监测、分析、预测和控制的系统。

智能化的供水调度系统能够实现对供水系统运行状态的全面监测，能够实现对供水系统的分析和预测，并能够实现对供水系统的自动控制，从而保证城市的供水质量和供水量的稳定。

2.智能化供水调度系统的构成智能化供水调度系统主要由以下三部分构成：数据采集系统、数据处理系统和调度指挥系统。

（1）数据采集系统数据采集系统是智能化供水调度系统的基础，它主要负责采集城市供水系统的各类数据，包括水质、水压、流量、水位、温度等信息。

常用的数据采集设备有传感器、流量计、水位计等。

（2）数据处理系统数据处理系统是智能化供水调度系统的核心，它通过对采集到的数据进行分析、处理，提取出有价值的信息，为下一步的调度决策提供参考。

常用的数据处理技术有数据挖掘、机器学习等。

（3）调度指挥系统调度指挥系统是智能化供水调度系统的执行部分，它通过对数据处理系统提供的信息进行判断、分析，制定出最优的供水调度方案，并通过控制设备的运行，实现对城市供水系统的自动监测与调度。

3.智能化供水调度系统的功能（1）实时监测智能化供水调度系统可以实时监测城市供水系统的各项指标，包括水质、水压、流量、水位、温度等，及时发现异常情况并采取措施。

城市供水调度系统设计方案1给水系统控制和优化调度软硬件模式1.1概述为了满足城市快速发展的需要，城市供水企业近年来不断采用新的技术、新的工艺，用以提高城市的供水能力和服务质量。

其中自来水厂监控系统在全国大多数城市得到广泛应用，还有一些城市的供水企业正在逐步采用GIS技术管理供水管网信息、用计算机实现收费营业电算化。

这些先进的信息、计算机、通讯和自动控制等先进技术的应用，的确为供水企业的现代化运营解决了很多的实际问题。

但是，我们也应该看到还有很多深层次的问题尚未得到卓有成效的解决，究其原因主要是因为：①供水企业的运营包括从产水、输配水、管理和收费多个环节，仅在某一环节采用新技术并不能解决所有问题；②企业运营的各个环节是密切关联的，分离的系统无法实现整个运营的系统性；③系统运营的很多因素是有统计规律和相关性的，目前的系统无法从这些规律和相关性得到可以辅助决策的信息。

因此，要达到自来水企业的最优化运营，就需要系统分析企业的运营模型，找到每个环节的相关性，获取综合的有效信息，综合历史信息，优化企业的运营，提供辅助决策。

以产水到用水的整个过程为主线，以企业的管理现代化为辅线，把信息技术在企业集成应用，实现从产水到用水的最大效益，是我们对以上问题的一个有益探索。

随着工业自动化控制技术和现代科技的高速发展，通讯技术、电子技术和计算机技术的有机结合，出现了高性能的PLC系统和SCADA系统，使工业过程控制程序化、模块化、智能化、集成化、网络化，控制过程更加可视化和远程化。

给水系统优化控制是工业过程自动化控制的一个部分，下面我们从供水企业的运营模型着手，分析企业的信息模型，提出的大规模给水系统分级控制和优化调度软硬件模式，和基于GIS平台的供水企业信息化应用方案。

构筑了给水系统优化控制基本框架。

1.2运营模型供水企业的运营主要围绕水从水源、水厂经过输配网最终到水用户的生产/消费链而进行的，其模型如图1。

生产调度通过实时采集水源和水厂的变电设备、电器开关、加压泵等设备运行参数和流量、出水口压力、余氯等控制参数，以及输配网上压力监测点和水库水位或水源井监测点的控制参数，动态自动控制水源、水厂设备的启停和运行，使整个输配网上的水压保持最佳的分布和平稳状态，从而为用户提供高质量的供水服务，减少输配过程中水的损失，最大限度延长管网的使用寿命，最终提高水厂的运营效益。