第8章-給水管網(wǎng)運行調度與水質管理

1、第第8章章給水管網(wǎng)運行調度與水質管理給水管網(wǎng)運行調度與水質管理第第8章給水管網(wǎng)運行調度與水質管理章給水管網(wǎng)運行調度與水質管理 8.18.1給水管網(wǎng)運行調度任給水管網(wǎng)運行調度任務與組成務與組成 o給水管網(wǎng)運行調度的目給水管網(wǎng)運行調度的目的是安全可靠地將符合的是安全可靠地將符合水量、水壓、水質要求水量、水壓、水質要求的水送往用戶，并最大的水送往用戶，并最大限度地節(jié)約給水系統(tǒng)的限度地節(jié)約給水系統(tǒng)的運行成本，保證給水系運行成本，保證給水系統(tǒng)的運行安全可靠性。統(tǒng)的運行安全可靠性。o供水調度管理部門，稱供水調度管理部門，稱為調度室或調度中心為調度室或調度中心 。 管網(wǎng)運行調度方式管網(wǎng)運行調度方式人工經(jīng)驗調

2、度：人工經(jīng)驗調度： 依據(jù)為區(qū)域水壓分布，人工決依據(jù)為區(qū)域水壓分布，人工決策增加或減少水泵開啟的臺數(shù)，策增加或減少水泵開啟的臺數(shù)，使管網(wǎng)中各區(qū)域水的壓力保持在使管網(wǎng)中各區(qū)域水的壓力保持在設定的服務壓力范圍之內(nèi)，節(jié)約設定的服務壓力范圍之內(nèi)，節(jié)約電能消耗。電能消耗。計算機優(yōu)化調度：計算機優(yōu)化調度： 應用計算機信息化和自動控制應用計算機信息化和自動控制技術，包括管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)技術，包括管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS）、管網(wǎng)壓力、流量及水）、管網(wǎng)壓力、流量及水質的遙測和遙訊系統(tǒng)等，通過計質的遙測和遙訊系統(tǒng)等，通過計算機數(shù)據(jù)庫和管網(wǎng)水力及水質動算機數(shù)據(jù)庫和管網(wǎng)水力及水質動態(tài)模擬軟件，實現(xiàn)管網(wǎng)的程序邏態(tài)模擬軟件

3、，實現(xiàn)管網(wǎng)的程序邏輯控制和運行調度。輯控制和運行調度。 管網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)控管網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)控管網(wǎng)運行狀態(tài)表達管網(wǎng)運行能量消耗管網(wǎng)運行能量消耗管網(wǎng)運行調度的第一管網(wǎng)運行調度的第一目標是在保證管網(wǎng)中目標是在保證管網(wǎng)中各區(qū)域供水壓力應不各區(qū)域供水壓力應不小于有關標準規(guī)定的小于有關標準規(guī)定的供水壓力條件下，應供水壓力條件下，應盡量節(jié)省輸水的能量盡量節(jié)省輸水的能量消耗消耗 。水泵供水電能消耗計算水泵供水電能消耗計算將每將每1000m3的水提升的水提升1m揚程的理論有效耗電量揚程的理論有效耗電量為為2.73kWh，一般城市給水系統(tǒng)從取水水源開始，一般城市給水系統(tǒng)從取水水源開始到供水至用戶，對水的總提升高度約為

4、到供水至用戶，對水的總提升高度約為7080m左右，按照水泵平均工作效率左右，按照水泵平均工作效率85計算，城市供計算，城市供水系統(tǒng)的水泵加壓耗電量約為水系統(tǒng)的水泵加壓耗電量約為250kWh左右。左右。我國城市供水系統(tǒng)輸送我國城市供水系統(tǒng)輸送1000m3水的平均電能耗量水的平均電能耗量為為300kWh左右（包括制水工藝過程和生產(chǎn)管理的左右（包括制水工藝過程和生產(chǎn)管理的用電）量。用電）量。 給水管網(wǎng)水質保護給水管網(wǎng)水質保護 通過運行調度手段來保證管網(wǎng)水質變得非常必通過運行調度手段來保證管網(wǎng)水質變得非常必要。給水管網(wǎng)水質保護和控制的主要對象是管要。給水管網(wǎng)水質保護和控制的主要對象是管道中水的物理、化

5、學變化過程和水的流經(jīng)時間，道中水的物理、化學變化過程和水的流經(jīng)時間，在管網(wǎng)中安裝小型凈化與消毒設備和控制管道在管網(wǎng)中安裝小型凈化與消毒設備和控制管道中水流速度，保證管網(wǎng)水質穩(wěn)定和安全。中水流速度，保證管網(wǎng)水質穩(wěn)定和安全。管網(wǎng)流速、停留時間水齢、水質變化濁度、管網(wǎng)流速、停留時間水齢、水質變化濁度、余氯、細菌。余氯、細菌。現(xiàn)代給水管網(wǎng)調度系統(tǒng)現(xiàn)代給水管網(wǎng)調度系統(tǒng)現(xiàn)代給水管網(wǎng)調度系統(tǒng)采用四項基本技術：現(xiàn)代給水管網(wǎng)調度系統(tǒng)采用四項基本技術：計算機技術（計算機技術（ComputerComputer）；）；通訊技術（通訊技術（CommunicationCommunication）；）；控制技術（控制技術（

6、ControlControl）；）；傳感技術（傳感技術（SensorSensor）；）；也統(tǒng)稱為信息與控制技術。也統(tǒng)稱為信息與控制技術。而建立在這些基礎技術之上的應用技術包括：管網(wǎng)模擬、而建立在這些基礎技術之上的應用技術包括：管網(wǎng)模擬、動態(tài)仿真、優(yōu)化調度、實時控制和智能決策等。動態(tài)仿真、優(yōu)化調度、實時控制和智能決策等。管網(wǎng)運行調度發(fā)展歷史和方向管網(wǎng)運行調度發(fā)展歷史和方向管網(wǎng)運行調度系統(tǒng)分為如下三個發(fā)展階段：管網(wǎng)運行調度系統(tǒng)分為如下三個發(fā)展階段：（1 1）人工經(jīng)驗調度；）人工經(jīng)驗調度；（2 2）計算機輔助優(yōu)化調度；）計算機輔助優(yōu)化調度；（3 3）全自動優(yōu)化調度與控制。）全自動優(yōu)化調度與控制。管網(wǎng)

7、調度系統(tǒng)發(fā)展的方向：管網(wǎng)調度系統(tǒng)發(fā)展的方向：o調度與控制的優(yōu)化、自動化和智能化；調度與控制的優(yōu)化、自動化和智能化；o與水廠過程控制系統(tǒng)、供水企業(yè)管理系統(tǒng)的一體化與水廠過程控制系統(tǒng)、供水企業(yè)管理系統(tǒng)的一體化進程。進程。8.1.2給水管網(wǎng)調度系統(tǒng)組成給水管網(wǎng)調度系統(tǒng)組成 供水調度系統(tǒng)的組成供水調度系統(tǒng)的組成（1 1）數(shù)據(jù)采集與通訊網(wǎng)絡系統(tǒng)。包括：檢測水壓、）數(shù)據(jù)采集與通訊網(wǎng)絡系統(tǒng)。包括：檢測水壓、流量、水質等參數(shù)。流量、水質等參數(shù)。（2 2）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。存放和處理管網(wǎng)系統(tǒng)所在地區(qū)）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。存放和處理管網(wǎng)系統(tǒng)所在地區(qū)的地形、建筑、管線等圖形數(shù)據(jù)；管網(wǎng)水力屬性數(shù)的地形、建筑、管線等圖形數(shù)據(jù)；管網(wǎng)水

8、力屬性數(shù)據(jù)；檢測點壓力、流量、水質等數(shù)據(jù)；調度決策數(shù)據(jù)；檢測點壓力、流量、水質等數(shù)據(jù)；調度決策數(shù)據(jù)；用水抄表、收費、管網(wǎng)維護。據(jù)；用水抄表、收費、管網(wǎng)維護。（3 3）調度決策系統(tǒng)。生產(chǎn)調度決策和事故處理。）調度決策系統(tǒng)。生產(chǎn)調度決策和事故處理。具有系統(tǒng)仿真、狀態(tài)預測、優(yōu)化等功能；事故預警、具有系統(tǒng)仿真、狀態(tài)預測、優(yōu)化等功能；事故預警、偵測、報警。偵測、報警。（4 4）調度執(zhí)行系統(tǒng)。由各種執(zhí)行設備或智能控制）調度執(zhí)行系統(tǒng)。由各種執(zhí)行設備或智能控制設備組成，控制閥門的開閉、水泵機組的啟停、消設備組成，控制閥門的開閉、水泵機組的啟停、消毒設備的運停等。毒設備的運停等。管網(wǎng)管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)系統(tǒng)SCA

9、DA是集成化的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)是集成化的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（Supervisory Control and Data Acquisition），），又稱計算機四遙，指遙測（又稱計算機四遙，指遙測（Telemetering）、遙）、遙控（控（Telecontrol）、遙訊（）、遙訊（Telesingal）、遙調）、遙調（Teleadjusting）技術，與地理信息系統(tǒng)）技術，與地理信息系統(tǒng)（GIS）、管網(wǎng)模擬仿真系統(tǒng)、優(yōu)化調度等軟件配）、管網(wǎng)模擬仿真系統(tǒng)、優(yōu)化調度等軟件配合，可以組成完善的管網(wǎng)調度管理系統(tǒng)。合，可以組成完善的管網(wǎng)調度管理系統(tǒng)。 管網(wǎng)調度管網(wǎng)調度SCADA系統(tǒng)系統(tǒng)管網(wǎng)調度管網(wǎng)調度

10、SCADA系統(tǒng)結構系統(tǒng)結構（1 1） 設備層：包括傳感檢測儀表、控制執(zhí)行設備和人機接口等。設設備層：包括傳感檢測儀表、控制執(zhí)行設備和人機接口等。設備層的設備安裝于生產(chǎn)控制現(xiàn)場，直接與生產(chǎn)設備和操作工人相備層的設備安裝于生產(chǎn)控制現(xiàn)場，直接與生產(chǎn)設備和操作工人相聯(lián)系，是生產(chǎn)狀態(tài)與數(shù)據(jù)的直接感知者，是調度與控制的最終實聯(lián)系，是生產(chǎn)狀態(tài)與數(shù)據(jù)的直接感知者，是調度與控制的最終實施者，還負責現(xiàn)場指示、顯示與操作。在現(xiàn)代施者，還負責現(xiàn)場指示、顯示與操作。在現(xiàn)代SCADASCADA系統(tǒng)中，設備系統(tǒng)中，設備層也在逐步走向智能化和網(wǎng)絡化。層也在逐步走向智能化和網(wǎng)絡化。管網(wǎng)調度管網(wǎng)調度SCADASCADA系統(tǒng)的設備

11、層具有分散程度高的特點，往往需要使用系統(tǒng)的設備層具有分散程度高的特點，往往需要使用一些自帶通訊接口的智能化檢測與執(zhí)行設備。一些自帶通訊接口的智能化檢測與執(zhí)行設備。（2 2） 控制層：負責調度與控制指令的實施?？刂茖酉蛳屡c設備層聯(lián)控制層：負責調度與控制指令的實施。控制層向下與設備層聯(lián)接，接受設備層提供的工業(yè)過程狀態(tài)信息，向設備層給出執(zhí)行指接，接受設備層提供的工業(yè)過程狀態(tài)信息，向設備層給出執(zhí)行指令。對于具有一定規(guī)模的令。對于具有一定規(guī)模的SCADASCADA系統(tǒng)，控制層往往設有多個控制站系統(tǒng)，控制層往往設有多個控制站（又稱控制器或下位機），控制站之間聯(lián)成控制網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)（又稱控制器或下位機），控

12、制站之間聯(lián)成控制網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換?？刂茖邮菙?shù)據(jù)交換?？刂茖邮荢CADASCADA系統(tǒng)可靠性的主要保證者，每個控制站系統(tǒng)可靠性的主要保證者，每個控制站應做到可以獨立運行，至少可以保證生產(chǎn)過程不中斷。應做到可以獨立運行，至少可以保證生產(chǎn)過程不中斷。管網(wǎng)調度管網(wǎng)調度SCADA系統(tǒng)結構（續(xù)）系統(tǒng)結構（續(xù)）（3 3） 調度層：實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視與調度決策。調度層：實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視與調度決策。調度層往往是由多臺計算機（微機或工作站）聯(lián)調度層往往是由多臺計算機（微機或工作站）聯(lián)成的局域網(wǎng)組成，一般分為監(jiān)控站、維護站（工成的局域網(wǎng)組成，一般分為監(jiān)控站、維護站（工程師站）、決策站（調度站）、數(shù)據(jù)站（服務器）程師站）、決策站（調度站）、數(shù)據(jù)站（服務器）等。等。（4 4） 信息層：提供全球范圍信息服務與資源共享，信息層：提供全球范圍信息服務與資源共享，包括與供水企業(yè)