城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)規(guī)范-編制說明

STYLEREF標(biāo)準(zhǔn)文件_文件編號錯誤！未定義樣式。一、項目來源根據(jù)《廣西標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會關(guān)于下達2022年第三十七批團體標(biāo)準(zhǔn)制修訂項目計劃的通知》（桂標(biāo)協(xié)〔2022〕85號）文件精神，由廣西北投環(huán)保水務(wù)集團有限公司提出，廣西北投環(huán)保水務(wù)集團有限公司、華藍(lán)設(shè)計（集團有限公司）、廣西上善若水發(fā)展有限公司共同起草的團體標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)規(guī)范》獲批立項（項目編號：2022-3701）。二、項目背景及目的意義城市供水業(yè)在國家產(chǎn)業(yè)政策中已明確為國家重點支持的產(chǎn)業(yè)。根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》和國家計委《關(guān)于制定＜國務(wù)院關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定＞實施辦法的通知》要求，城市供水是城市的命脈，它為城市的生產(chǎn)、生活提供著必需的條件，是制約城市發(fā)展的決定性因素，甚至也構(gòu)成了關(guān)系社會安定的重要因素。由于它的不可代替性、不可選擇性，牽動著城市的千家萬戶每一個居民，所以城市供水是城市首要的基礎(chǔ)設(shè)施，在城市建設(shè)、改造和發(fā)展過程中，需要優(yōu)先加以考慮。2020年中央一號文件中指出：提高農(nóng)村供水保障水平。全面完成農(nóng)村飲水安全鞏固提升工程任務(wù)。統(tǒng)籌布局農(nóng)村飲水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，在人口相對集中的地區(qū)推進規(guī)?；┧こ探ㄔO(shè)。有條件的地區(qū)將城市管網(wǎng)向農(nóng)村延伸，推進城鄉(xiāng)供水一體化。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)和應(yīng)用的逐步成熟．智能水網(wǎng)建設(shè)也提上日程。生命起源于水，但水危機很可能是人類面臨的下一個全球性危機。水資源短缺和水污染狀況嚴(yán)峻正在成為中國不得不面對的嚴(yán)重生態(tài)危機之一，飲用水安全正面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)。資料顯示，中國城鎮(zhèn)公共供水系統(tǒng)管網(wǎng)漏損率約為20％．尚未達到建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的基準(zhǔn)值12％。相關(guān)報道顯示，中國城鎮(zhèn)供水漏損量高達每年60億m3，美國的數(shù)據(jù)則大約為0.2億m3。智能水網(wǎng)要解決的就是水系統(tǒng)的科學(xué)管理與節(jié)能降耗。目前，全國460多個市都已建有不同規(guī)模的供水設(shè)施，日供水總能力達1.42億立方米，其中有近300個城市供水能力不足，平均日缺水量達一千多萬立方米。據(jù)調(diào)查，1989年五省94個市的缺水主要原因是投資不足和水資源短缺，由于缺水，影響產(chǎn)值217億元，而且還造成了342萬城市居民吃水困難，已成為導(dǎo)致社會不安定的潛在因素。我國人均水資源量為世界平均數(shù)的1/4，且存在著時空上的嚴(yán)重不均衡。勵行節(jié)約用水，堅持開源與節(jié)流并重及有效地利用有限的水資源是我國今后經(jīng)濟工作中要長期堅持的方針。要逐步創(chuàng)造條件，實施城市供水業(yè)的行業(yè)統(tǒng)一管理，充分發(fā)揮資源和投資的綜合效益。供水管網(wǎng)是城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)的重要組成部分，城市的生命線工程之一。在供水企業(yè)的資產(chǎn)中，管網(wǎng)及其附屬設(shè)施約占整個供水系統(tǒng)總資產(chǎn)的一半以上，供水管網(wǎng)的建設(shè)費用通常占供水系統(tǒng)建設(shè)費用的50％-70％。供水管網(wǎng)運行維護管理同樣是供水企業(yè)的重點工作。供水管網(wǎng)埋于地下，具有隱蔽性，給運行維護管理帶來很大難度。供水管網(wǎng)管理的目標(biāo)是實現(xiàn)科學(xué)管理，保障供水安全、降低供水能耗、提高供水效益。目前全國仍有大量使用服務(wù)期限超過50年和材質(zhì)落后的管網(wǎng)。導(dǎo)致管網(wǎng)水質(zhì)合格率較出廠水降低；管道漏損嚴(yán)重，“爆管”現(xiàn)象頻發(fā)，甚至引起全城停水。二次供水設(shè)施以屋頂水箱和地下水池為主，部分設(shè)施衛(wèi)生防護條件差，疏于管理，水質(zhì)二次污染風(fēng)險突出，嚴(yán)重影響城鎮(zhèn)供水安全。通過制定團體標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)規(guī)范》，以標(biāo)準(zhǔn)為抓手，對提高了設(shè)備效率，滿足日常城市供水要求，延長設(shè)備使用壽命，減少設(shè)備維護、維修費用，投資回收期短，直接和間接經(jīng)濟效益，實現(xiàn)供水管理現(xiàn)代化具有重要意義。三、項目編制過程（一）成立標(biāo)準(zhǔn)編制工作組團體標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)規(guī)范》項目任務(wù)下達后，廣西北投環(huán)保水務(wù)集團有限公司成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工作組，起草單位制定了起草編寫方案與進度安排，明確任務(wù)職責(zé)，確定工作技術(shù)路線，開展標(biāo)準(zhǔn)研制工作。具體標(biāo)準(zhǔn)編制工作由廣西北投環(huán)保水務(wù)集團有限公司、華藍(lán)設(shè)計（集團有限公司）、廣西上善若水發(fā)展有限公司等起草單位組成標(biāo)準(zhǔn)編制工作組，編制工作組下設(shè)三個小組，分別是資料收集組、草案編寫組、標(biāo)準(zhǔn)實施組。資料收集組負(fù)責(zé)國內(nèi)外有關(guān)城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)的文獻資料的查詢、收集和整理工作，查閱前人對城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)情況和目前對城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)的研究進展。草案編寫組負(fù)責(zé)起草標(biāo)準(zhǔn)草案、征求意見稿和標(biāo)準(zhǔn)編制說明的編寫工作，包括后期召開征求意見會、網(wǎng)上征求意見，以及標(biāo)準(zhǔn)的不斷修改和完善。標(biāo)準(zhǔn)實施組負(fù)責(zé)《城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)規(guī)范》團體標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，組織科研院所、相關(guān)企業(yè)開展標(biāo)準(zhǔn)宣貫培訓(xùn)會，對標(biāo)準(zhǔn)進行詳細(xì)解讀，讓相關(guān)人員了解標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)進行規(guī)范化操作，保證城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)準(zhǔn)確性，并對標(biāo)準(zhǔn)實施情況進行總結(jié)分析，不斷對團體標(biāo)準(zhǔn)提出修正意見。（二）收集整理文獻資料標(biāo)準(zhǔn)編制工作組收集了國內(nèi)有關(guān)城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)相關(guān)文獻資料。GB/T37391《可編程序控制器的成套控制設(shè)備規(guī)范》CJJ252《城鎮(zhèn)再生水廠運行、維護健全技術(shù)規(guī)范》DB32/T3923《飲用水處理裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)要求和服務(wù)規(guī)范》DB4601/T4.2《飲用水水質(zhì)保障技術(shù)規(guī)范第2部分：廠站官網(wǎng)運行》（三）研討確定標(biāo)準(zhǔn)主體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)編制工作組在對收集的資料進行整理研究之后，標(biāo)準(zhǔn)編制工作組召開了標(biāo)準(zhǔn)編制會議，對標(biāo)準(zhǔn)的整體框架結(jié)構(gòu)進行了研究，并對標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵性內(nèi)容進行了初步探討。經(jīng)過研究，標(biāo)準(zhǔn)的主體內(nèi)容確定為術(shù)語和定義、總總體要求、水處理監(jiān)控、系統(tǒng)架構(gòu)及功能、硬件參數(shù)、設(shè)備配置。（四）調(diào)研、形成征求意見稿2022年4月，標(biāo)準(zhǔn)起草工作小組進行了廣泛實地調(diào)研工作，查閱了大量的國內(nèi)外文獻資料，對城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)的前人研究成果進行系統(tǒng)總結(jié)。形成了標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)架，對主要內(nèi)容進行了討論并對項目的工作進行了部署和安排。2022年5月，在前期工作的基礎(chǔ)之上，通過理清邏輯脈絡(luò)，整合已有的參考資料中有關(guān)城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)要求，并結(jié)合廣西北投環(huán)保水務(wù)集團有限公司、華藍(lán)設(shè)計（集團有限公司）、廣西上善若水發(fā)展有限公司的基礎(chǔ)上，按照簡化、統(tǒng)一等原則編制完成團體標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)規(guī)范》（草案）。2022年6月，標(biāo)準(zhǔn)編制工作組多次召開標(biāo)準(zhǔn)研制會議，對標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿初稿進行了反復(fù)修改和研究討論。最終定稿形成了團體標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)規(guī)范》（征求意見稿）和（征求意見稿）編制說明。四、標(biāo)準(zhǔn)制定原則（一）實用性原則本文件是在充分收集相關(guān)資料和文獻，分析城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)當(dāng)前現(xiàn)狀，在現(xiàn)有國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合廣西北投環(huán)保水務(wù)集團有限公司、華藍(lán)設(shè)計（集團有限公司）、廣西上善若水發(fā)展有限公司等單位經(jīng)驗總結(jié)起草的。符合當(dāng)前城鎮(zhèn)自來水廠站智能化的相關(guān)要求，有利于提升城鎮(zhèn)自來水廠站智能化開發(fā)與利用。（二）協(xié)調(diào)性原則本文件編寫過程中注重與城鎮(zhèn)自來水廠站智能化相關(guān)法律法規(guī)的協(xié)調(diào)問題，在內(nèi)容上與現(xiàn)行法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。（三）規(guī)范性原則本文件嚴(yán)格按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的要求和規(guī)定編寫本標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，保證標(biāo)準(zhǔn)的編寫質(zhì)量。（四）前瞻性原則本文件在兼顧當(dāng)前區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)實際情況的同時，考慮到城鎮(zhèn)自來水廠站智能化發(fā)展需要，在標(biāo)準(zhǔn)中體現(xiàn)了個別特色性、前瞻性和先進性的條款，作為對城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)。標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容及依據(jù)來源團體標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)規(guī)范》主要章節(jié)內(nèi)容包括術(shù)語和定義、總體要求、水處理監(jiān)控、系統(tǒng)架構(gòu)及功能、硬件參數(shù)、設(shè)備配置。（一）術(shù)語和定義1、城鎮(zhèn)自來水廠站智能化主要依據(jù)GB/T37546《無人值守變電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》3.1術(shù)語和定義進行研討后修改。GB/T37546《無人值守變電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》2、城鎮(zhèn)自來水廠站監(jiān)控系統(tǒng)主要依據(jù)GB/T37546《無人值守變電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》3.2術(shù)語和定義進行研討后修改。GB/T37546《無人值守變電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》3、一級設(shè)備、二級設(shè)備城鎮(zhèn)自來水廠站的設(shè)備可分為一級設(shè)備、二級設(shè)備，定義主要依據(jù)自來水廠常規(guī)的表述進行界定。（二）縮略語OPC：用于過程控制的對象連接與嵌入（OLEforProcessControl）TCP/IP：傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）PLC：可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）SQL：結(jié)構(gòu)化查詢語言（StructuredQueryLanguage）以上縮略語屬于計算機行業(yè)常規(guī)的縮略語?？傮w要求主要依據(jù)GB/T37546《無人值守變電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》的總體要求的表述結(jié)合城鎮(zhèn)自來水廠站智能化系統(tǒng)的實際提出城鎮(zhèn)自來水廠站智能化技術(shù)的總體要求。GB/T37546《無人值守變電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》總體要求水處理監(jiān)控根據(jù)城鎮(zhèn)自來水廠站常規(guī)生產(chǎn)工藝流程，水處理監(jiān)控過程可劃分為取水控制、絮凝加藥控制、加氯控制（前加氯與后加氯控制）、供水控制四個環(huán)節(jié)（見圖1），本節(jié)內(nèi)容主要是通過界定水處理監(jiān)控不同控制單元的要求來達到各環(huán)節(jié)的閉環(huán)協(xié)調(diào)控制，形成進水—配水—加藥—混凝—沉淀—過濾—消毒—儲水—加壓供水全過程的監(jiān)控體系，內(nèi)容的要求主要依據(jù)起草單位的實際經(jīng)驗進行確定。圖1水廠供水工藝流程1、取水控制單元控制對象應(yīng)為取水泵變頻調(diào)節(jié)器，或高位取水的進廠電動蝶閥開度調(diào)節(jié)器。宜通過建立進廠所需流量與配水井水位、清水池水位、出廠流量之間的自動監(jiān)控數(shù)學(xué)模型，從而實現(xiàn)取水泵起停、變頻調(diào)速或電動蝶閥開度的自動控制。2、絮凝加藥控制單元控制對象應(yīng)為加藥泵變頻調(diào)節(jié)器。宜通過建立加藥量與不同進廠流量、濁度、pH值的水流，經(jīng)過配水井、絮凝沉淀池、過濾池過程的濁度變化數(shù)學(xué)模型，從而實現(xiàn)加藥泵變頻調(diào)速的自動控制。3、加氯控制單元控制對象應(yīng)為加氯裝置宜通過建立出廠供水余氯與不同進廠流量、不同出廠流量的數(shù)學(xué)模型，從而實現(xiàn)二氧化氯發(fā)生器的自動控制，以穩(wěn)定凈水廠站出水的余氯含量。4、供水控制單元控制對象應(yīng)為供水泵變頻調(diào)節(jié)器。宜通過建立出廠流量與供水壓力之間的數(shù)學(xué)模型，從而實現(xiàn)供水泵起停、變頻調(diào)速的自動控制。系統(tǒng)架構(gòu)及功能根據(jù)凈水廠自動監(jiān)控功能和管理需要，凈水廠設(shè)施監(jiān)控邏輯架構(gòu)由廠站級（設(shè)備層、控制層、管理層）、管理級（市/縣級平臺、省級平臺）構(gòu)成，見圖1。圖2凈水廠設(shè)施監(jiān)控邏輯架構(gòu)由圖1可以看出系統(tǒng)的架構(gòu)采用縱向分層的體系結(jié)構(gòu)，縱向分為數(shù)據(jù)采集層、控制層、管理層及管理級，系統(tǒng)由站數(shù)據(jù)采集層設(shè)備、控制層設(shè)備、管理層軟件、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備組成。1、數(shù)據(jù)采集層通過監(jiān)測儀器（流量計、水位計、壓力計、pH計、濁度計、余氯計）和監(jiān)控設(shè)備（加藥機、加氯裝置、取水供水泵、電動蝶閥），實時采集水流、水質(zhì)、電量、轉(zhuǎn)速、開度、限位等數(shù)據(jù)信息，以數(shù)字信號或模擬信號形式傳輸給控制層；并執(zhí)行控制層發(fā)送的指令，實時控制設(shè)備運行。實現(xiàn)信息釆集和執(zhí)行控制指令的功能。2、控制層應(yīng)基于可編程控制器、單元控制模型、閉環(huán)協(xié)調(diào)控制模型，通過構(gòu)建凈水廠站工藝過程控制組態(tài)，依據(jù)數(shù)據(jù)采集層實時監(jiān)測信息，發(fā)出控制指令，實現(xiàn)取水量、加藥量、加氯量、供水壓力與供水量的實時控制。管理層主要完成整個水廠的監(jiān)視、控制和調(diào)度的任務(wù)。結(jié)合實際需要，在總控室設(shè)置操作員站，并在此站上運行利用“組態(tài)王”軟件編制的水廠監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，這個監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)圖形化的界面可以形象地顯示水廠水泵等設(shè)備的實際運行情況，實時地顯示水源地和水廠輸送泵站的情況。同時這個監(jiān)控系統(tǒng)也承擔(dān)著流程顯示、數(shù)據(jù)采集與管理、報警、實時趨勢、歷史趨勢、數(shù)據(jù)記錄、報表等重要工作。這樣，現(xiàn)場工作人員通過操作員站就可以詳細(xì)地了解全廠的運行情況，下達操作控制指令并實現(xiàn)水廠的自動控制。必要時還可以將操作員站的有用數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳給管理層，為水廠的優(yōu)化控制提供基礎(chǔ)和保證。總控室調(diào)度主要完成以下工作:圖2供水系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示3、管理層管理層內(nèi)容包括數(shù)據(jù)處理、過程監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、故障報警、趨勢查詢、統(tǒng)計分析、報表管理、權(quán)限管理。內(nèi)容的編制主要依據(jù)實際的要求進行確定。圖3管理層內(nèi)容硬件參數(shù)供水控制系統(tǒng)的硬件架構(gòu)主要分為三大部分：控制模塊、檢測模塊和執(zhí)行模塊。控制模塊主要由可編程邏輯控制器(PLC)及其輔助部件等構(gòu)成，其功能是進行條件控制和數(shù)據(jù)運算，壓力和流量變送器負(fù)責(zé)對供水管路內(nèi)部情況進行監(jiān)測，并將所采集的信息實時發(fā)送至控制中心；而動作執(zhí)行部分主要包括變頻器、水泵等，其職責(zé)是根據(jù)控制中心的指令，完成供水過程。三大主要模塊互相協(xié)調(diào)，同時在一系列的安全保護機制配合下共同確保供水過程順利高效進行。整個控制系統(tǒng)工作以可編程邏輯控制器（PLC）為控制系統(tǒng)核心，系統(tǒng)傳感器可以在運行過程中將管道所受壓力以信號方式反饋給系統(tǒng)。在可編程邏輯控制器（PLC）模擬量輸入模塊中，利用系統(tǒng)壓力值以及傳感系統(tǒng)反饋的精確值，作為模糊控制器輸人值，經(jīng)過可編程邏輯控制器（PLC）PLC查詢模糊控制表便可得到相應(yīng)輸出控制量，然后利用模擬量輸出給變頻器，實現(xiàn)對變頻器輸出頻率和水泵工作臺數(shù)的有效控制。整個控制階段，可編程邏輯控制器（PLC）可以通過超聲波水位計來實現(xiàn)對蓄水池水位的檢測，并通過控制電動閥保證蓄水池內(nèi)水量充足?？刂葡到y(tǒng)水泵壓力數(shù)據(jù)的采樣可以通過壓力傳感器來實現(xiàn)，然后可編程邏輯控制器（PLC）將所得真實水壓值與系統(tǒng)設(shè)定值比較，確認(rèn)兩者之間的壓力偏差。最后通過可編程邏輯控制器（PLC）算法得到控制信號，利用變頻器中介作用，對系統(tǒng)異步電機轉(zhuǎn)動速度進行調(diào)整。實現(xiàn)水泵狀態(tài)的控制。硬件參數(shù)主要依據(jù)實際城鎮(zhèn)自來水廠站實際運行的參數(shù)進行確定。系統(tǒng)軟件平臺我區(qū)城鎮(zhèn)自來水廠站具有數(shù)量多、規(guī)模小、分布廣的特點。為了實現(xiàn)全區(qū)集中監(jiān)控的目標(biāo)，通過對［美］萬偉Wonderware的Intouch、［美］通用電氣GEFanuc的iFIX、［法］彩虹ARCInformatique的PCVue、［法］施耐德Schneider的VijeoCitect、［德］西門子Siemens的WinCC、［中］研華的WebAccess、［中］亞控的KingView和KingSCADA等技術(shù)性能進行比較，結(jié)合工程實際需要和多數(shù)開發(fā)人員的熟練程度，選擇基于Windows操作系統(tǒng)、SQLServer實時數(shù)據(jù)庫、兼容各類PLC設(shè)備及通信協(xié)議，具有集成化管理、模塊化開發(fā)、可視化操作、智能化診斷與控制、Web發(fā)布訪問、使用簡單方便、運行安全可靠的KingSCADA作為現(xiàn)地監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)平臺，并支持Linux操作系統(tǒng)環(huán)境下集中監(jiān)控應(yīng)用的開發(fā)，通過項目建設(shè)已取得了良好的成效。設(shè)備配置主要依據(jù)主要依據(jù)實際城鎮(zhèn)自來水廠站實際運行的參數(shù)進行確定。本標(biāo)準(zhǔn)的制定主要基于起草單位在城鎮(zhèn)自來水廠站運行實際進行確定，智慧水務(wù)管理平臺見圖4。圖4智慧水務(wù)管理平臺北海牛尾嶺泵站智能化改造為