第8章-给水管网运行调度与水质管理

1、第第8章章给水管网运行调度与水质管理给水管网运行调度与水质管理第第8章给水管网运行调度与水质管理章给水管网运行调度与水质管理 8.18.1给水管网运行调度任给水管网运行调度任务与组成务与组成 o给水管网运行调度的目给水管网运行调度的目的是安全可靠地将符合的是安全可靠地将符合水量、水压、水质要求水量、水压、水质要求的水送往用户，并最大的水送往用户，并最大限度地节约给水系统的限度地节约给水系统的运行成本，保证给水系运行成本，保证给水系统的运行安全可靠性。统的运行安全可靠性。o供水调度管理部门，称供水调度管理部门，称为调度室或调度中心为调度室或调度中心 。 管网运行调度方式管网运行调度方式人工经验调

2、度：人工经验调度： 依据为区域水压分布，人工决依据为区域水压分布，人工决策增加或减少水泵开启的台数，策增加或减少水泵开启的台数，使管网中各区域水的压力保持在使管网中各区域水的压力保持在设定的服务压力范围之内，节约设定的服务压力范围之内，节约电能消耗。电能消耗。计算机优化调度：计算机优化调度： 应用计算机信息化和自动控制应用计算机信息化和自动控制技术，包括管网地理信息系统技术，包括管网地理信息系统（GIS）、管网压力、流量及水）、管网压力、流量及水质的遥测和遥讯系统等，通过计质的遥测和遥讯系统等，通过计算机数据库和管网水力及水质动算机数据库和管网水力及水质动态模拟软件，实现管网的程序逻态模拟软件

3、，实现管网的程序逻辑控制和运行调度。辑控制和运行调度。 管网运行状态监控管网运行状态监控管网运行状态表达管网运行能量消耗管网运行能量消耗管网运行调度的第一管网运行调度的第一目标是在保证管网中目标是在保证管网中各区域供水压力应不各区域供水压力应不小于有关标准规定的小于有关标准规定的供水压力条件下，应供水压力条件下，应尽量节省输水的能量尽量节省输水的能量消耗消耗 。水泵供水电能消耗计算水泵供水电能消耗计算将每将每1000m3的水提升的水提升1m扬程的理论有效耗电量扬程的理论有效耗电量为为2.73kWh，一般城市给水系统从取水水源开始，一般城市给水系统从取水水源开始到供水至用户，对水的总提升高度约为

4、到供水至用户，对水的总提升高度约为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计算，城市供计算，城市供水系统的水泵加压耗电量约为水系统的水泵加压耗电量约为250kWh左右。左右。我国城市供水系统输送我国城市供水系统输送1000m3水的平均电能耗量水的平均电能耗量为为300kWh左右（包括制水工艺过程和生产管理的左右（包括制水工艺过程和生产管理的用电）量。用电）量。 给水管网水质保护给水管网水质保护 通过运行调度手段来保证管网水质变得非常必通过运行调度手段来保证管网水质变得非常必要。给水管网水质保护和控制的主要对象是管要。给水管网水质保护和控制的主要对象是管道中水的物理、化

5、学变化过程和水的流经时间，道中水的物理、化学变化过程和水的流经时间，在管网中安装小型净化与消毒设备和控制管道在管网中安装小型净化与消毒设备和控制管道中水流速度，保证管网水质稳定和安全。中水流速度，保证管网水质稳定和安全。管网流速、停留时间水齢、水质变化浊度、管网流速、停留时间水齢、水质变化浊度、余氯、细菌。余氯、细菌。现代给水管网调度系统现代给水管网调度系统现代给水管网调度系统采用四项基本技术：现代给水管网调度系统采用四项基本技术：计算机技术（计算机技术（ComputerComputer）；）；通讯技术（通讯技术（CommunicationCommunication）；）；控制技术（控制技术（

6、ControlControl）；）；传感技术（传感技术（SensorSensor）；）；也统称为信息与控制技术。也统称为信息与控制技术。而建立在这些基础技术之上的应用技术包括：管网模拟、而建立在这些基础技术之上的应用技术包括：管网模拟、动态仿真、优化调度、实时控制和智能决策等。动态仿真、优化调度、实时控制和智能决策等。管网运行调度发展历史和方向管网运行调度发展历史和方向管网运行调度系统分为如下三个发展阶段：管网运行调度系统分为如下三个发展阶段：（1 1）人工经验调度；）人工经验调度；（2 2）计算机辅助优化调度；）计算机辅助优化调度；（3 3）全自动优化调度与控制。）全自动优化调度与控制。管网

7、调度系统发展的方向：管网调度系统发展的方向：o调度与控制的优化、自动化和智能化；调度与控制的优化、自动化和智能化；o与水厂过程控制系统、供水企业管理系统的一体化与水厂过程控制系统、供水企业管理系统的一体化进程。进程。8.1.2给水管网调度系统组成给水管网调度系统组成 供水调度系统的组成供水调度系统的组成（1 1）数据采集与通讯网络系统。包括：检测水压、）数据采集与通讯网络系统。包括：检测水压、流量、水质等参数。流量、水质等参数。（2 2）数据库系统。存放和处理管网系统所在地区）数据库系统。存放和处理管网系统所在地区的地形、建筑、管线等图形数据；管网水力属性数的地形、建筑、管线等图形数据；管网水

8、力属性数据；检测点压力、流量、水质等数据；调度决策数据；检测点压力、流量、水质等数据；调度决策数据；用水抄表、收费、管网维护。据；用水抄表、收费、管网维护。（3 3）调度决策系统。生产调度决策和事故处理。）调度决策系统。生产调度决策和事故处理。具有系统仿真、状态预测、优化等功能；事故预警、具有系统仿真、状态预测、优化等功能；事故预警、侦测、报警。侦测、报警。（4 4）调度执行系统。由各种执行设备或智能控制）调度执行系统。由各种执行设备或智能控制设备组成，控制阀门的开闭、水泵机组的启停、消设备组成，控制阀门的开闭、水泵机组的启停、消毒设备的运停等。毒设备的运停等。管网管网SCADA系统系统SCA

9、DA是集成化的数据采集与监控系统是集成化的数据采集与监控系统（Supervisory Control and Data Acquisition），），又称计算机四遥，指遥测（又称计算机四遥，指遥测（Telemetering）、遥）、遥控（控（Telecontrol）、遥讯（）、遥讯（Telesingal）、遥调）、遥调（Teleadjusting）技术，与地理信息系统）技术，与地理信息系统（GIS）、管网模拟仿真系统、优化调度等软件配）、管网模拟仿真系统、优化调度等软件配合，可以组成完善的管网调度管理系统。合，可以组成完善的管网调度管理系统。 管网调度管网调度SCADA系统系统管网调度管网调度

10、SCADA系统结构系统结构（1 1） 设备层：包括传感检测仪表、控制执行设备和人机接口等。设设备层：包括传感检测仪表、控制执行设备和人机接口等。设备层的设备安装于生产控制现场，直接与生产设备和操作工人相备层的设备安装于生产控制现场，直接与生产设备和操作工人相联系，是生产状态与数据的直接感知者，是调度与控制的最终实联系，是生产状态与数据的直接感知者，是调度与控制的最终实施者，还负责现场指示、显示与操作。在现代施者，还负责现场指示、显示与操作。在现代SCADASCADA系统中，设备系统中，设备层也在逐步走向智能化和网络化。层也在逐步走向智能化和网络化。管网调度管网调度SCADASCADA系统的设备

11、层具有分散程度高的特点，往往需要使用系统的设备层具有分散程度高的特点，往往需要使用一些自带通讯接口的智能化检测与执行设备。一些自带通讯接口的智能化检测与执行设备。（2 2） 控制层：负责调度与控制指令的实施。控制层向下与设备层联控制层：负责调度与控制指令的实施。控制层向下与设备层联接，接受设备层提供的工业过程状态信息，向设备层给出执行指接，接受设备层提供的工业过程状态信息，向设备层给出执行指令。对于具有一定规模的令。对于具有一定规模的SCADASCADA系统，控制层往往设有多个控制站系统，控制层往往设有多个控制站（又称控制器或下位机），控制站之间联成控制网络，可以实现（又称控制器或下位机），控

12、制站之间联成控制网络，可以实现数据交换。控制层是数据交换。控制层是SCADASCADA系统可靠性的主要保证者，每个控制站系统可靠性的主要保证者，每个控制站应做到可以独立运行，至少可以保证生产过程不中断。应做到可以独立运行，至少可以保证生产过程不中断。管网调度管网调度SCADA系统结构（续）系统结构（续）（3 3） 调度层：实现监控系统的监视与调度决策。调度层：实现监控系统的监视与调度决策。调度层往往是由多台计算机（微机或工作站）联调度层往往是由多台计算机（微机或工作站）联成的局域网组成，一般分为监控站、维护站（工成的局域网组成，一般分为监控站、维护站（工程师站）、决策站（调度站）、数据站（服务器）程师站）、决策站（调度站）、数据站（服务器）等。等。（4 4） 信息层：提供全球范围信息服务与资源共享，信息层：提供全球范围信息服务与资源共享，包括与供水企业