供水管网SCADA在线监控系统

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。

SCADA技术在供水调度中的应用郭寰简介上海市位于中国东南的长江和黄浦江的汇合处。

市面积约6200Km2,其中约300Km2为市区。

上海市自来水市北有限公司为苏州河以北的五个区的居民及工业用户提供饮用水。

上海市自来水市北有限公司现有6个水厂，设计能力为292万m3/日，最大日用水量为250万m3左右。

为了安全、可靠的保障用户用水，上海市自来水市北有限公司在所属范围目前安装有75套无线、有线通讯设备，通过这些设备可在市北调度室的上位机上实时观察到市北范围内的流量、压力、浊度、余氯、开停泵等信号，利用这些数据做到安全、优质供水。

现状计算机SCADA（SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION）技术又可称为四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）技术，在给排水行业得到广泛应用，并取得了良好的经济效益与社会效益。

上海市自来水市北有限公司现有的SCADA系统：1、2.5标系统是一综合性的、全可配置的、水厂监控和数据采集系统，具有先进的监视和控制功能，可通过扩充和重新配置适应今后人工遥控和自控的要求，25标系统在泵站、水厂配置有计算机、HUB、ISDN 调制解调器、无线电调制解调器、打印机等。

水质参数：流量、浊度、压力、余氯等及开停泵信号、电压、功率等信号通过无线电传至中控室再通过中控室的上位机显示于屏幕。

当无线电功能不可用时系统自动转变为PSTN传输方式，通过拨号将所有信号传至中控室再通过中控室的上位机显示于屏幕。

水厂可通过当地的计算机观察到本水厂的运行参数并可打印报表。

2、测压点SCADA系统是一种较先进的无线数据传输系统主要是测市北地区的管网压力，以POLLING方式传输数据，数据每2-3秒刷新一次。

下位机通过RTU （REMOTE TERMINAL UNIT）收集数据，通过无线电台传输数据至中控室，中控室再通过中控室的上位机显示于屏幕。

3、CDPD系统应用ALLEN-BRANDLEY公司的MICROLOGIX TM1500 PROGRAMMABLE CONTROLLER BASE UNITE设备收集管网的流量、压力、温度等信号，通过并发方式将数据以无线电方式送至市北中控室，中控室再通过中控室的上位机显示于屏幕，数据的刷新1-5秒。

收稿日期:20080418。

作者简介:田洪波(1976)),男,河北徐水人,1998年毕业于西北工业大学自动化专业,工程硕士学位,现在中国石化股份公司管道储运分公司潍坊输油处从事自动化设计调试工作,任工程师。

SCADA 系统在长输管道的应用和发展田洪波,姜 波,武建宏(中国石油化工股份有限公司管道储运分公司潍坊输油处,山东潍坊 261021)摘要:SCADA 系统是基于计算机技术的生产过程与调度自动化系统。

长输管道的特点是点多、线长、面广、地形十分复杂,结合长输管道的特点,阐述了管道SCADA 系统的构成及功能,并对管道SCADA 系统的发展进行了介绍。

关键词:SCADA 系统;长输管道;控制中心;通讯中图分类号:T P274 文献标识码:B 文章编号:10077324(2008)040010203The Application and Development of the SCADA System In Long 2distance PipelinesT ian H ongbo,Jiang Bo,Wu Jianhong(Sinopec Pipeline Transport &Storage Co.Weifang Oil Tr ansport Depart.,Weifang ,261021,China)Abstr act:The SCADA system is an automation system of the production process and management based on computer technology.Long 2distance pipelines are characterized by more points,long line,extensive,very complicated terrain,in combining the characteristics of long 2distance pipeline,functions and composition of pipeline SCADA systems are expatiated,development of pipeline SCAD A system is introduced.Keywor ds:SCADA systems;long 2distance pipeline;contr ol centre;communication 1 SCADA 系统数据采集与监视控制系统SCAD A (Supervisory Control and Date Acquistition)是基于计算机技术的生产过程与调度自动化系统。

SCADA系统北京易控微网科技有限公司王铁钢著目录第一章SCADA系统概述 (3)1.1.SCADA系统的意义 (3)1.2.SCADA系统的构成 (3)1.3.SCADA的主站系统 (4)1.4.SCADA的通讯系统 (5)1.5.SCADA的远方终端单元 (5)1.6.SCDAD的典型应用 (6)第二章SCADA主站系统 (7)2.1.概述 (7)2.2.系统硬件构成 (7)2.3.系统软件构成 (11)2.3.1.规约接口模块 (12)2.3.2.实时数据库 (12)2.3.3.图形界面 (14)2.3.4.图形工具 (14)2.3.5.报警 (15)2.3.6.历史数据 (15)2.3.7.网络发布 (16)2.3.8.主站系统的工作阶段划分 (16)2.4.SCADA软件的上层应用 (17)第三章SCADA通讯系统 (18)3.1.概述 (18)3.2.有线系统 (21)3.3.无线系统 (22)3.4.网络系统 (23)第四章远程终端单元（RTU） (25)4.1.概述 (25)4.2.远程信号 (25)4.3.远程命令 (27)4.4.远程测量 (28)4.5.远程调节 (29)4.6.交流采样技术 (30)4.7.其它测量技术 (31)4.8.电源系统 (31)4.9.通信接口 (32)4.10.系统软件 (33)第一章SCADA系统概述1.1. SCADA系统的意义SCADA是Supervisory ControI And Data AcquiSition System 的缩写，是对分布距离远，生产单位分散的生产系统的一种数据采集、监视和控制系统。

了解生产情况是实施科学生产的基础，如果生产过程分布很近，可以采用就近控制的办法，就地接线，就地监视，就地控制，对于复杂的过程生产采用DCS系统控制的比较多，也有采用PLC的或者专业控制器。

而对于生产各个环节分布距离非常远的，比如几公里，几十公里，几百公里甚至几千公里的，如变电站，天然气管线，油田，自来水管网，随着技术的发展，人们慢慢发展出远程采集监视控制系统，称为SCADA系统。

第九卷7CAMETA0 引 言随着社会经济的飞速发展，人们对城市供水的数量、质量、稳定性提出了越来越高的要求。

在居民小区生活用水、工业用水、各类自来水厂等供水系统中，原来均是采用水塔、高位水箱等设备，这些设备不但占地广、投资大，能耗高、而且越来越不能满足现代化的供水要求。

变频调速技术是一种新型的交流电机无级调速驱动技术，它以其独特优良的控制性被广泛应用在速度控制领域。

数据采集监控系统SCADA （Supervisory Control and Data Acquisition）具有丰富的设置项目，使用方式灵活，功能强大，具有操作方便简单、界面友好、编程易掌握、与PLC通讯良好等优点。

我们采用德国西门子公司的西门子S7－200 PLC与SCADA软件WinCC相结合，设计出变频恒压供水系统，可以取得较好的恒压供水效果。

1 控制系统硬件构成与恒压控制原理1.1 控制系统硬件构成设计 控制对象是某校区供水系统，根据校区的实际用水情况，白天用水量大，需开动一台大泵和一台小泵，就能满足生产需要。

晚上用水低峰时，只需开动一台大机就能满足供水需要。

因此采用一大一小两台水泵，用二台变频器控制水泵电机。

控制器硬件电路图如图1所示。

中心控制器采用德国西门子公司的S7-226 P L C （24I /16O ），可满足系统对数字开关量的要求。

系统采用两只量程为0~1.0Mpa由两台FT-1压力传感器分别检测两台水泵后的输水管道的压力，压力变送器将检测到的压力信号转换为4~20mA的电流信号，送到PLC的模拟量输入模板EM231，通过PLC的PID运算，由模拟量输出模块EM232板输出4~20mA的电流到变频器频率给定接口，通过改变水泵电机运行频率从而调整管网压力。

考虑到电机性能上的差异及机械负载的不相同，变频器容量应是电机容量的1~2倍。

另外，也可根据生产机械所需的实际转矩与稳定运行时的转速，求其乘积，得到所需电机的轴上功率，据此确定变频器容量。