城市供水管网水质水量在线监测系统的建设与应用_城市供水管网监测系统
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城市供水管网水质水量在线监测系统的建设与应用
李会平
(石家庄高新技术产业开发区供水排水公司，石家庄050801)
【摘要】主要介绍了如何构建城市供水管网水质在线监测系统，及其相应的通讯网络结构，控制方式，系统特点及其具体应用。
【关键词】城市供水在线监测系统余二氧化氯检测仪流量计压力变送器水质自动采样仪GPRS通讯设备
石家庄高新区供水厂位于高新技术产业开发区，秦岭大街以东，黄河大道以北，设计供水规模为5万tn3/d,服务人口4.6万，服务面积5.8km2。供水厂主要包括清水池、送水机房及配变电所、二氧化氯消毒间、机修、库房、车库、综合楼等，总建筑面积
172m2，占地54.74亩(1亩〜667m2)。供水一期水源为地下水源，各水源井采水由深井泵提升经集水管线汇集到输水管线，再由输水管线进人供水厂，在供水厂经过二氧化氯消毒处理后进人清水池，送水机房的4台送水机将清水池清水输送进入开发区给水管网到各用水户。系统概况
石家庄高新区供水在线水质监测系统其主要功能是实时监测石家庄高新区供水管网各主要用水单位的水质、水量参数，并通过数据采集系统将监测仪器所获得的监测数据采集打包发送到供水厂监测中心站及总公司调度中心，当检测数据超标时，自动监测系统还能够按要求自动抽取超标水样。系统结构见图1。系统硬件组成系统硬件包括:余二氧化氯在线监测仪器、在线pH仪、流量计(记录用户的实时及累计用水量）、水质采样器、数据采集及通讯部分(GPRS)。
（1）监测仪器是自动监测站系统的核心部分，监测仪器的性能直接影响自动监测站系统的整体性能，如果监测仪器性能稳定可靠，则自动监测站就能够长期稳定地运行，如果监测仪器性能较差，不但会造成自动监测站维护工作量的增大，而且还会影响自动监测站的连续运行。因此在选择满足测量精度等技术要求方面的产品后，应着重考虑的则是仪器的性能稳定、维护工作量、试剂消耗等问题。
（2）数据采集器是自动监测站的神经中枢，主要功能是实时采集监测仪器获得的监测数据，并将所采集到的数据实时发送到中心监测站，同时还应具备触发功能，待监测到超标数据时，能够触发采样仪留取超标水样。通讯系统一般要求可靠性能要好，不受外界因素干扰条件影响；运行稳定，具有断电数据保护性能;兼容性好，能够将监测数据转化为不同的格式供不同的数据库调用；适用性好，可以满足不同安装条件、安装地点的影响等。根据监测设备的具体要求，并考虑系统的可靠性、稳定性、先进性，我们选用二次数据采集器。
（3）水质采样器是自动监测站不可或缺的重要组成部分，其主要功能是执行数据采集器给出的超标采样命令，随时采集超标情况出现时的供水管网的水样，超标水样通过采样头进入采样吸管内，通过采样仪控制器流人样瓶，达到采样量要求后,采样仪停止采样并把多余的水样通过采样管路吹回水体中去。水质采样器同时还具有流量等比例采样、时间等比例采样、复合采样等功能，符合国家有关水质采样的具体要求。
(4)在数据通讯方面，整个水质监测系统采用中国移动的GPRS无线通讯网络，GPRS网络系统具有覆盖面广、工作可靠、实时性强（永远在线）、运行经济等优点。同时网络的建设、维护、升级都不需要用户投人，用户只是利用GPRS网络，自行组成自己的信息网络系统，并由此实现办公自动化、实现数据通道和短讯道通的同时使用，且永远在线，不存在通讯障碍。在实际应用过程中，客户可选择包月或按通讯数据量等各种数据方式，是当今公认的运行费用较低的一种通讯方式。通过此通讯方式，可在供水厂中心监测站、调度中心及相关的主管部门的任一台计算机上，安装一部GPRS接受机和相应的系统软件，就可以接收自动水质监测装置的数据信息。该系统还可以注人15个普通的接收手机号码，一旦水质指标超标准将自动报警到各领导和主管人员的手机上。操作人员和主管领导可以及时掌握超标情况，即时采取应急处理措施。系统主要功能
数据采集与接收:数据采集单元将各设备的测量数据通过终端GPRS(DTU)发回中心，中心接到数据后进行解析、存储、分析。
远程控制设备采样测量及参数设定:在本系统中，开发人员通过大量的努力，不仅实现了远程数据采集与接收，而且还实现了远程控制设备的操作，如:采样、测量、清洗、参数设定等功能。开发人员克服了不同设备的通讯协议不同、无技术支持、无工程实例等技术难点，实现了以上控制功能，大大方便了使用及操作人员的方便，并可做到对各监测点更直接、更有效的控制。
历史数据管理:方便的查询功能，用户可查询各重点用水户水质的历史数据。组态両面与数据显示:采用组态王进行工控画面开发，画面直观、操作方便。报警功能:具有通讯报警、设备故障报警。
统计报表:可自动生成日报表、月报表、年报表及分析图表。4 系统工作方式
轮询式自动召测:用户可根据自身需求设置上传上报数据的时间间隔，主站定时呼叫各从站，从站将测量数据上报给控制中心。
手动召测:除了定时轮询之外，用户也可根据需要随时通过问询的方式，召测各GPRS从站，从站将测量数据上报。
参数设置:用户可在远程控制中心，通过远程控制画面对各在线监测设备进行参数设定。
系统工作流程见图2。
图2系统工艺流程 5 技术特点
（1）余二氧化氯在线监测仪器采用了国际上先进的分析技术，精度髙，对水样的要求宽泛，不受水质情况变化的影响，运行可靠，维护量小。
（2）主要在线分析仪器均选用经过长期实践应用证明其可靠稳定的监测设备，在国内外同类场合均有过典型的应用。
（3）数据通讯采用目前技术非常成熟的移动通讯GPRS网络，不受安装地理位置的限制，运行稳定可靠。
（4）对于重点用水单位，系统还配备了先进的ISC06712FR型水质采样器，实现定时采样、流量等比例采样、随机抓取水样、超标报警触发采样等采样方案，该采样器为恒温采样器，可以将采集的水样保存在符合国家标准的温度环境下，避免了因水样水质变化而导致的分析误差。中心监控站软件
本软件控制画面用组态王进行软件开发，内嵌GIS画面。报表格式采用VB的OLE功能，自动生成EXCEL报表，用户可按需求自由编辑报表格式，可以最大限度满足各种用户不断变化的需求，大大降低了系统的维护成本。
（1）内置小型GIS(全球实时定位地理信息系统)。可以从地图上清楚了解各个重点用水户监测现场分布情况，及实时监测数据。
（2）丰富的报表、图表功能。
余二氧化氯、pH、实时流量等测量指标均可采用折线图及柱形图多种图表形式进行分析显不。
（3）用户自由化的报表设计。（4）通讯数据格式公开，易于扩展。
（5）具有手工录入方式，将不在各重点用水户监测现场的参数（如实验室测量的数据）手工录入存入到数据库，在各种报表图表中显示出来。
（6）具有丰富的查询功能，软件提供了各被监测用水企业的企业信息、联系人信息、地图查询、历史曲线、历史数据等丰富的查询功能。
（7）客户端软件:局域网上的所有用户均可通客户端软件，浏览监控水质情况。
（8）显示画面美观，操作方便，便于升级。7 结束语 城市供水管网水质在线监测系统的建设，在现今的城市供水管网的建设中尚属空白，各用水户不管是工业用水还是生活用水，水质情况也成为了人们日趋关注的一个问题，随着城市数字化水平的不断提高，和其对各个领域的逐渐渗透，实时的供水水质及水量监测已经成为可能。
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