二次供水智能控制系统的设计与应用

·18·文章编号：2095-6835（2023）22-0018-04基于PLC 的楼宇二次供水智能控制系统设计＊曹哲贤，王宇杰，刘涛，付焕森，张熠飞（泰州学院机电工程学院，江苏泰州225300）摘要：高层楼宇的二次供水在居民日常工作和生活中具有重要的作用。

为提高二次供水的稳定性，设计了一种智能控制系统，该系统基于西门子S7-1200系列PLC （Programmable Logic Controller ，可编程逻辑控制器）、MCGS （Monitor and Control Generated System ，监视与控制通用系统）触摸屏、变频器及通信模块等设备，完成了硬件设计和软件编程。

系统还可以让用户参与控制系统的监测，实时监控二次供水的压力、水质及杂物等，保证用户的供水质量。

最后，通过仿真实验，该系统模拟运行体现出可靠的稳定性和开放性。

关键词：高层楼宇；二次供水；PLC ；实时监控中图分类号：TU991文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2023.22.005高层楼宇在城市化进程中发挥重要作用，二次供水与居民的工作和生活息息相关。

目前，二次供水基本采用自动控制，该系统往往也受控于物业，居民很难参与二次供水的监控中，导致近年来常有供水质量不佳的情况发生，如高峰期的水压不够，控制系统的老化、无人定期检修，水箱中出现杂物等。

对于二次供水，供水压力、水质、有无杂物是供水质量的关键因素。

基于此，众多学者和工程师进行了研究，如高锐等[1]利用PLC 和SCADA （Supervisory Control And Data Acquisition ，数据采集与监视控制）系统对二次供水系统的各项参数进行实时监测，实现了对二次供水系统的智能控制；欧惠玲[2]采用西门子PLC 和GYMS （集成管理控制平台）、安防、门禁管理、水质在线监控等设备，推广二次供水标准泵房地的封闭式和智能化管理；张万青等[3]对二次供水的节能损耗进行了重点研究，设计了定时休眠功能；陈经艳[4]使用三菱FX3U 系列PLC 自带的PID （Proportion Integration Differentiation ，比例、积分、微分）控制，提供了供水系统的变频恒压控制，获得了较好的控制精度；路桂明等[5]利用PLC 和变频器组成闭环控制，实现了供水系统能够自动调节水泵的工作状态。

统一的管理平台二次公司监控中心泵房实时数据监控离线地图视频、安防系统门禁管理系统历史数据曲线泵房实时数据分析泵房日况分析泵房报表设备管理工单管理巡检管理二次公司办公室公司领导分公司远端用户Intouch 客户端WEB智能手机图1 系统功能模型图（一）泵房设备采集控制平台（1）数据流程。

建立3套远程监控控制工作站。

泵房设备采集控制系统由通讯服务程序、数据库、实时监测客户端、WEB浏览系统、移动服务端五部分组成，其中通信服务程序负责二次供水监控终端的实时监测数据的接收、解析、存储及控制参数的设置；数据库负责数据的实时存储；实时监测客户端主要负责实时监控、报警显示、数据分析及远程控制指令的下达；WEB浏览系统实现WEB数据浏览、报表查询打印；移动服务端实现手机的泵站数据浏览。

（2）实时监测客户端和WEB浏览系统功能列表。

WEB 浏览系统主要为系统管理人员所用，功能主要有实时数据监控、历史数据查看、统计分析、视频监控、报警查询、系统管理等功能。

实时监测客户端主要为泵房管理人员所用，功能主要有远程控制、实时数据监控、历史数据查看、统计分析、视频监控、报警、系统管理等功能。

1．实时数据监控实时监测机泵运行状态，参数值包括：设定压力、运行压力、电压、电流、泵运行状态、频率、流量、电量、水质、开关、温度、烟感、液位等（如有这些传感器）。

实时监测数据的显示有三种展示方式：列表显示、图形显示、站点监控。

2．监测曲线的配置与显示在实时监测的界面上，除了以数值形式展示监测值外，还可以进行监测曲线的展示，曲线的最小数据间隔视数据库存储而定，最大为2个小时。

（1）历史监测曲线。

设定任一时间段及某一监测数据 （或多个监测数据），配置数据选取间隔，形成一条或多条历史监测曲线。

（2）实时监测曲线。

显示当天为止选定的在线监测曲线。

（3）以上曲线可设置颜色，以便多条曲线共同显示时进行区分，曲线可支持缩小、放大、移动等操作，鼠标移至曲线上时可显示监测值。

二次供水智能控制系统的设计与应用随着城市建设的推进，居民区高层建筑的不断增加，这样的问题越来越突出。

因此如何有效的利用自动化技术来设计高性能、高可靠性、低能耗的供水系统已经迫在眉睫。

2系统分析二次供水通常是指供水单位将来自城市公共水源中的水，经贮存、加压或深度处理和消毒后，由供水管道或专用管道向用户供水的形式。

随着电力电子技术、变频调速技术和自动控制技术的快速发展及完善，以变频调速为核心的智能控制恒压变频供水系统逐渐取代了以往主要靠压力蓄能的传统供水系统[1] [2]。

据统计，我国的电机驱动系统能效比国外低20%左右，电能浪费十分严重，水泵电机作为一种高耗能通用机械，其耗电量占全国总耗电量的21%以上[3]。

在居民用水高峰期时经常出现供水压力不足，供水量远低于需求量，无法保证供水质量；而用水低峰期，供水量又高于需求量，水压会迅速升高，不仅造成巨大的电能浪费，而且长时间持续有可能造成供水管道破裂甚至导致供水设备的损坏。

目前常用的城市二次供水系统分为恒压式和叠压式两种。

二次供水智能控制系统以变频控制技术为基础，把叠压和恒压结合到一起，既可以最大程度的稳定供水系统的压力，又能大量节约电能，是很有现实意义。

3 系统原理恒压式供水以变频调速为核心，通过安装在用户供水管道的压力传感器采集用户端供水压力，然后与设定的正常供水压力值作比较，根据压力差大小实时调节变频器的输出频率，控制水泵无级调节转速，使系统水压始终稳定在正常供水的范围内。

变频起动方式比较平稳，可将起动电流限制在额定电流以内，避免了水泵电机起动时对电网的冲击[4]。

叠压供水是水泵直接从市政供水管网抽水，由于市政管网本身存在一定的压力，一般可以直接对三层以下的建筑直接供水，这种方式相当于利用了管网的余压，可以一定程度上降低供水设备的能耗。

但是叠压供水设备如果控制不当极易对供水管网造成负压，打破了城市地下供水管网的压力平衡状态，严重的可能造成管道破裂，所以只适合一些低层建筑[5]。

二次供水智能控制系统的设计与应用摘要：随着城市化的推进，城市地区出现了大量的高层和小型住宅建筑，二次供水模式逐渐成为城市供水的重要组成部分，也是城市公共供水网络末端和特定地区供水的重要举措水的质量以及供水系统的可靠性和稳定性也受到越来越多的要求，特别是在高峰时期。

这就是智能二次供水系统的出现。

随着现代智能技术的不断发展，基于PLC的智能二次供水系统在越来越多的城市得到广泛应用。

鉴于上述情况，本文首先描述了智能二次供水系统的组成，然后详细论述了新的智能二次供水控制功能，供参考。

关键词：供水模式；二次供水；PLC；智能控制前言水是人类生存的基础。

如何提供高质量的供水服务和最大限度地节省能源一直是一个令人关切的问题。

中国是一个水电严重短缺的国家由于供水基础设施和控制技术不足，城市二级供水系统长期缺乏自动化，无法满足人民的正常生活和生产需要，而且大量浪费电力。

因此，必须有效利用自动化技术来设计高效、可靠和节能的供水系统。

1系统介绍二次供水智能控制系统主要由智能控制柜(PLC)、压力变送器、负压预防模块、多保护器、水泵组、稳定罐等组成。

整个二次供水系统的工作方式如下:首先，根据设计部门确定的实际压力和流量，将其安装在智能控制装置中。

市域网水进入稳定池时，控制系统负压预防模块和压力变送器同时开始工作。

其次，负压模块智能控制稳流罐中的机械球形阀，保证罐内无负压，不影响其他用户的用水；同时压力变送器检测当前市域网的压力值，并将数据传输到智能控制装置，将实际检测到的压力值与PID操作定义的压力值进行比较，并根据比较结果。

最后，利用智能地控制水泵组的运行状态:当城市网络压力大于或等于用户定义的压力值时，控制水泵停机，市井自来水直接从分流管输送给用户:市井自来水压力低于用户定义的压力值时，有什么区别，有什么补偿，智能控制装置以水泵转速向变频器和水泵发送信号市政供水网络突然关闭时，压力变送器将信号发送到智能控制系统。

控制系统将信号传递给变频器，泵停止工作，从而保护泵组。

《城市二次供水远程监控系统设计》篇一一、引言随着城市化进程的加快，城市供水系统的重要性日益凸显。

二次供水作为城市供水系统的重要组成部分，其运行状态直接关系到居民的生活质量。

然而，传统的二次供水管理模式存在诸多问题，如信息反馈不及时、管理效率低下等。

因此，设计一套城市二次供水远程监控系统显得尤为重要。

该系统能够实时监测供水状态，提高管理效率，保障供水安全，为城市供水管理提供有力支持。

二、系统设计目标城市二次供水远程监控系统的设计目标主要包括以下几个方面：1. 实现二次供水的实时监测，包括水质、水位、压力等参数的监测。

2. 提高管理效率，实现远程控制，降低人工成本。

3. 保障供水安全，及时发现并处理供水异常情况。

4. 提供数据支持，为供水系统的优化提供依据。

三、系统设计原则1. 可靠性：系统应具有较高的可靠性，确保在各种环境下都能稳定运行。

2. 实时性：系统应具备实时监测功能，确保数据信息的及时性。

3. 扩展性：系统应具有良好的扩展性，以适应未来城市供水的发展需求。

4. 易用性：系统应操作简便，界面友好，便于管理人员使用。

四、系统架构设计城市二次供水远程监控系统主要由以下几个部分组成：数据采集层、数据传输层、数据处理层和应用层。

1. 数据采集层：通过安装在水厂的传感器，实时采集二次供水的各项参数，如水质、水位、压力等。

2. 数据传输层：将采集到的数据通过无线通信网络传输至数据中心。

3. 数据处理层：对传输过来的数据进行处理，包括数据存储、数据分析等。

4. 应用层：通过人机交互界面，展示实时数据，实现远程控制和管理。

五、系统功能设计1. 实时监测：通过传感器实时监测二次供水的各项参数，如水质、水位、压力等。

2. 远程控制：通过应用层的人机交互界面，实现远程控制，包括启停泵站、调节水位等。

3. 报警功能：当监测到供水异常时，系统应自动报警，并通过手机短信、邮件等方式通知管理人员。

4. 数据统计与分析：对历史数据进行统计与分析，为供水系统的优化提供依据。

二次供水泵房远程监控系统的设计与实现随着城市化进程的快速发展,面对高层建筑、住宅小区的迅猛增加,市政供水管网压力需求日渐增大的现状,二次供水成为解决高层供水,缓解市政供水管网压力的唯一选择方式,而二次供水的管理问题也日益凸显,其中二次供水泵房进行水质采样和设备检测,是确保二次供水质量的重要手段。

但是传统上采用人员值守或巡查的办法,从成本和实效性上看都存在缺点。

本文所研究的二次供水泵房远程监控系统,利用计算机信息技术,通信技术和自动控制技术,将先进的二次供水水质采样与分析模块应用到二次供水监控管理中,实现可无人值守的二次供水水质采样、分析,从而实时的把握二次供水的水质、水压等情况,进行有效的管理和维护,实现各小区泵房的远程控制,系统同时具有故障报警和故障诊断功能,同时具有故障报警和故障诊断功能,能对二次供水泵房进行有效的管理和维护,保障二次供水的质量,提高自动化水平。

为了确保采样信息和分析结果能够实时传送到监控中心,二次供水泵房远程监控系统接入了宽带。

通过二次供水泵房远程监控系统的应用,解决了过去不能实时监控二次供水泵房的问题,使得二次供水的水质有了更可靠的保障。

二次供水泵房远程监控系统在设计上吸取了旧有系统在建设和使用过程中积累的经验,在功能设计上更加完善。

本文所研究的二次供水泵房远程监控系统已经设计完成并投入使用。

相比传统的管理模式,二次供水泵房远程监控系统的应用有效的提升了二次供水维护工作的效能,为用户提供了更优质的二次供水维护服务。

城市二次供水运营管理中智慧水务的应用摘要：二次供水在城市供水系统中占据着十分重要的地位，与人民群众日常用水安全密切相关。

但即使是上海、深圳和广州这样的一线城市也在二次供水方面出现了很多隐患问题，优化城市二次供水运营管理模式是一项迫切任务。

从近些年发展形势来看，智慧理念被应用在社会生活的各个方面，智慧交通、智慧医疗与智慧水务等领域与人们日常生活紧密结合在一起。

其中，智慧水务在城市二次供水中的应用也步入了全新时期。

对此本文将分析智慧水务背景下城市二次供水面临的主要问题，结合智慧水务在城市二次供水运营管理中的重要性，提出科学合理的实践应用策略。

关键词：城市二次供水；运营管理；智慧水务理念；信息资源系统；服务热线智慧水务主要是利用信息技术完成信息采集，再通过传感器来实时感知城市排水系统的运行情况。

同时，智慧水务还可以将各大信息系统关联在一起，协调水务系统开展了各项管理工作，污水处理与管理水平得到了明显提升，城市税务系统也可以保持最佳运行状态。

此外，二次供水也是保证城市正常用水的重要流程，是智慧城市中不可缺少的构成元素。

但二次供水系统在实际运行期间面临着诸多问题，需要基于智慧水务理念做出改变与创新，从而更好地满足城市建设发展要求，建立全新的水务系统，实现智慧城市建设发展目标。

一、智慧水务背景下城市二次供水发展面临的问题（一）水压问题通过分析城市二次供水途径与相关供水设备可以得知，供水水压问题十分常见。

在此期间，供水水压主要表现就是居民生活区域供水水压不足，造成了日常生活用水的不便[1]。

同时，水压存在问题也会对燃气热水器运行稳定性造成影响。

从管道整体运行环境来看，二次供水因水压不足也会导致供水环境内出现大量细菌，从而会对居民日常用水安全和用水量精准控制造成不利影响。

（二）能耗问题基于智慧水务下的城市二次供水实施作业，在系统运行逻辑方面存在一系列问题。

其中，能耗问题主要表现在智慧水务系统运行期间的装置能耗与网络通信能耗等方面。

二次供水监控系统方案简介二次供水是指自来水由供水厂供给用户后，再经过用户设备进行二次分配的供水方式。

二次供水监控系统是为了实时监测和控制二次供水过程中的水质、水压、水位等关键参数，以保障供水的安全和稳定性。

本文将介绍一个基于传感器和数据传输技术的二次供水监控系统方案。

系统组成二次供水监控系统主要由传感器、数据采集与传输模块、数据处理与存储模块以及远程监控终端组成。

传感器传感器是二次供水监控系统的核心组成部分，用于实时感知并采集水质、水压、水位等参数。

常用的传感器包括pH传感器、压力传感器、液位传感器等。

这些传感器可以通过无线或有线方式与数据采集与传输模块相连。

数据采集与传输模块数据采集与传输模块负责接收传感器采集到的数据，并进行数字化处理和传输。

数据采集与传输模块可以采用嵌入式系统或单片机，通过串口或其他无线通信技术将数据传输到数据处理与存储模块。

数据处理与存储模块数据处理与存储模块是二次供水监控系统的核心处理中心，负责接收和处理数据，实现数据存储、分析和展现。

该模块可以采用云服务器或本地服务器，具备数据存储、处理和查询能力。

远程监控终端远程监控终端是供水管理人员使用的控制和监测界面。

通过远程监控终端，管理人员可以实时查看二次供水系统的运行状态，进行远程控制和设置报警参数。

远程监控终端可以是手机、平板电脑或计算机上的Web界面。

系统工作流程1.传感器采集数据：传感器感知并采集水质、水压、水位等参数的实时数据。

2.数据采集与传输模块传输数据：数据采集与传输模块接收传感器采集到的数据，并进行数字化处理和传输。

3.数据处理与存储模块接收数据：数据处理与存储模块接收数据采集与传输模块传输过来的数据，并进行存储和处理。

4.数据分析和展现：数据处理与存储模块对接收到的数据进行分析和统计，并在远程监控终端上展示供水系统的运行状态。

5.远程监控和控制：管理人员通过远程监控终端实时远程监控和控制二次供水系统，包括监测运行状态、设置报警参数、进行远程操作等。

智慧城市二次供水系统在现代化的城市生活中，水是生命之源，而二次供水系统则是保障城市居民稳定、安全用水的重要环节。

随着智慧城市理念的不断推进，二次供水系统也迎来了新的发展机遇和挑战。

二次供水，简单来说，就是当市政供水压力不足时，通过储存、加压等设施，将水再次供应给用户的方式。

在城市高楼林立的今天，二次供水系统的重要性不言而喻。

没有它，高层居民可能会面临无水可用的尴尬局面。

那么，在智慧城市的大背景下，二次供水系统有哪些新的特点和变化呢？首先，智能化监测成为了关键。

通过在水箱、水泵、管道等关键部位安装传感器，可以实时获取水压、水质、流量等数据。

这些数据被传输到监控中心，工作人员能够随时掌握系统的运行状况。

一旦出现异常，比如水压突然下降、水质超标，系统会自动发出警报，方便及时进行维修和处理。

其次，远程控制技术的应用让管理更加便捷高效。

以往，工作人员需要到现场操作设备，费时费力。

现在，通过互联网和移动终端，管理人员可以在任何地方对二次供水设备进行远程启动、停止、调节参数等操作。

这不仅提高了工作效率，还降低了人力成本。

再者，水质保障得到了进一步加强。

在智慧城市二次供水系统中，采用了更加先进的水质净化和消毒设备，能够实时监测水质指标，确保居民用上干净、安全的水。

同时，通过大数据分析，可以预测水质变化趋势，提前采取措施进行防范。

除了以上这些，节能也是智慧城市二次供水系统的一个重要考量因素。

采用高效节能的水泵和变频调速技术，能够根据实际用水量自动调整水泵的运行频率，大大降低了能耗。

而且，系统还可以对能耗数据进行分析，为进一步优化节能方案提供依据。

然而，要实现智慧城市二次供水系统的良好运行，也面临着一些问题和挑战。

一方面，系统的建设和改造需要大量的资金投入。

包括设备更新、技术研发、人员培训等方面，都需要有足够的资金支持。

这对于一些经济欠发达地区或者老旧小区来说，可能存在一定的困难。

另一方面，数据安全和隐私保护也是不容忽视的问题。