一、前言
隨著科學技術的發展和社會的進步，自來水廠也正逐步往降低成本，提高管理，完善服務的方向發展，所以自來水廠提高自動化，智能化，信息化水平顯得越來越重要，自來水廠進行技術改造將會極大提高企業的經濟效益和社會效益。
自來水廠的取水、制水、配水過程和污水處理等過程是一套完整的體系，任何一個流程故障都將直接影響到整個水廠的正常運作，所以對其進行實時的全程監控,實時掌握廠內情況，是非常必要的。并且可以讓水廠的工作人員及管理人員不僅可以實時了解水廠的運作情況，也可及時發現并予以制止，減少不必要的損失，從而節約了物力人力又提高了管理效率及安全防范。
為提高縣自來水公司運行的自動化水平，提高供水質量，達到節能、降耗及實現現代化管理，我們本著“安全、可靠、實用、先進、經濟”的原則，在此提出了一種適合于縣自來水公司的監控系統方案。
二、項目概況
縣供水公司供水工程由八眼水源井、水廠（供水泵房）、兩眼補壓井和供水管網構成。
兩口補壓井及八口水源井，電機功率均為37KW，采用軟起動，用10臺45KW軟啟動器，啟動柜配有進線斷路器，旁路接觸器和旁給互接啟動器裝置，多種電機保護功能。
水源井、水廠（供水泵房）、補壓井和供水管網所在地方比較分散。根據水源井較為分散而造成的控制和監測環節不集中的特點，我們通過本地電信公司提供的GPRS無線網絡，在總站設立中心監控系統調度控制室，在本地采用北京碩人時代STEC控制器實現數據采集、水泵開停、閥門控制、數據報警等，以實現對水源井的遠程監控。水源井全自動監控系統由總調度控制中心、數據傳輸單元、數據采集單元、現地控制單元組成，既可在井旁近距離控制，也可在中央監控室通過電腦監控。
三、控制方案
由于該系統中水源井、水廠（供水泵房）、補壓井和供水管網所在地方比較分散，選用水源井（8個）、水廠（所有供水泵房）、補壓井（2個）和供水管網控制器并聯運行，控制器采用北京碩人時代科技有限公司的STEC系列控制器，通訊方式采用STEC+GPRS。在控制網絡中，可通過工業以太網、RS232、RS485、GPRS、ADSL等多種方式進行通訊。STEC系列控制器負責包括供電電壓、各井電源電壓、電機運行電流、各井電流、水泵出口壓力、管網壓力、各深井壓力、有功電度、無功電度、水池水位、進出水廠輸/配水流量、各井出水流量的數據采集，以及對清水池的水質狀況監測，水池的水位狀態的監測、各種電氣的狀態的監測、供水管網的狀況監測，各種電氣的開啟、停止、調頻、切控及各個設備的聯鎖控制。各個水源井、水廠（供水泵房）、補壓井和供水管網全都帶有彩色液晶顯示屏，液晶屏合理設計和友好人機界面給操作帶來了很大方便，用戶可通過液晶面板設定每路的控制方式，實現可根據現場的情況的半自動化的控制。
針對本系統主要控制功能如下：
進出水廠輸、配水流量由流量計進行計量。
清水池水源10m安裝液位計，采用投入式液位計，輸出4～20mA直流標準信號，可靠性高，精度優于0.5%FS，安裝方式為有線接到監控中心前置機上，由液位計與水源井泵構成清水池液位控制系統。
供水泵房與壓力、流量、計量組成恒壓供水系統。其中壓力選用電容式壓力變送器，流量選用插入式超聲波流量計。供水泵房的信號檢測系統檢測的信號包括：供水總管壓力、流量、累計水量；供電電壓，每臺泵的運行電流；變頻泵的運行頻率；工頻泵的運行狀態。供水泵房的控制功能有：供水泵的啟、停、調頻、切控，有功電度、無功電度及水泵運行的累計時間。供水泵房的監控設備用STEC控制器來實現，負責采集供水泵房的檢測信號，實現控制功能，與監控中心聯網。STEC控制器的配置要滿足信號采集，控制功能和通訊功能的要求，通訊采用GPRS無線通訊方式。
出水管道安裝壓力變送器，啟、停操作方式為分為：
（1）自動方式，由控制中心遙控；
（2）半自動方式：現場液晶操作面板控制；
（3）手動方式，現場人工操作。
STEC控制器的控制優先順序為：
（1）現場手動控制：現場人工操作；
（2）軟手動控制：由主控室通過計算機指令遙控操作/現場液晶操作面板操作控制；
（3）自動控制：通過編制運行程序，由程序控制運行。
水廠采用北京碩人時代的STEC系列可編程控制器及上位機服務器組成的計算機監控及數據采集系統。監控系統由兩級組成，上位機為電腦和服務器構成的中央控制室的中央監控系統服務器、操作站級，下位機是由可編程控制器構成的現場控制器級。
監控系統的上位監控軟件為HOMS5.0，可編程控制器的組態軟件采用SRDev，這些系統軟件和STEC控制器全由北京碩人時代科技有限公司開發提供，可在WINDOW XP/2000/2003環境下運行。其中STEC控制器的程序編程，可在電腦上完成，下載到STEC控制器上。監控畫面實現全中文的界面，下位機程序編程采用更人性化的編程語言。
水池
清水池水源安裝液位變送器，采用投入式液位變送器，輸出4～20mA直流標準信號，由液位變送器與水廠的STEC控制器構成清水池液位控制系統。水池的高低液位控制由液位傳感器加二次表實現，具體功能為：下液位時啟動水源井水泵向清水池供水；上液位時停止水源井水泵；水至上報警液位時輸出高水位報警信號，自動停止水源井水泵；水至下報警液位時輸出低水位報警信號，自動停止供水泵。這樣，當清水池的液位低于最低水位時所有供水泵停運，并輸出低水位報警信號；當清水池的液位高于最高水位時所有水源井水泵停運，并輸出高水位報警信號；收到報警信號要進行人工故障查找。
二級泵房
供水泵采用變頻控制，依供水壓力決定運行模式。其中壓力選用壓力傳感器，流量選用超聲波流量計。供水泵房的信號檢測系統檢測的信號包括：供水總管壓力、流量、清水池上下限及上、下限報警液位報警；供電電壓，運行電流；變頻泵的運行頻率；工頻泵的運行狀態。二級泵房的控制功能具備：供水泵的自動啟、停、調頻、切換。二級泵房的控制由北京碩人時代的STEC來實現，它負責采集二級泵房的檢測信號，實現控制功能。STEC的配置滿足信號采集、控制功能，攝像監控。通過GPRS無線通訊來完成STEC控制器和中心控制室的上位機聯網，由打印機打印報表。
采用帶通訊接口的變頻器。由變頻器及其他電器元件組成的變頻柜能實現（1）現場手動控制：現場人工操作；（2）軟手動控制：由主控室通過計算機指令遙控操作/現場液晶操作面板操作控制；（3）自動控制：通過編制運行程序，由程序控制運行。監控參數有：供電電壓、電機運行電流、水泵出口壓力、水源液位的數據狀態采集。水源井控制室的控制功能還具有：深井泵的啟、停、切換。變頻柜的自動控制以及監控水源井及值班室的攝像頭和STEC控制器與監控中心的HOMS5.0監控軟件相連組成一個有機的整體，各水源井與值班室的通訊由電信公司提供的GPRS無線通訊實現。
兩眼補壓井，采用帶通訊接口的數字電機軟啟動器。由軟啟動器及其他電器元件組成的軟啟動柜能實現（1）現場手動控制：現場人工操作；（2）軟手動控制：由主控室通過計算機指令遙控操作/現場液晶操作面板操作控制；（3）自動控制：通過編制運行程序，由程序控制運行。監控參數有：供電電壓、電機運行電流、水泵出口壓力、水源液位的數據狀態采集。補壓井控制室的控制功能還具有：深井泵的啟、停、切換。軟啟動柜的自動控制以及監控補壓井的攝像頭和STEC控制器與監控中心的HOMS5.0監控軟件相連組成一個有機的整體，各水源井與值班室的通訊由電信公司提供的GPRS無線通訊實現，與中心控制室的通訊采用GPRS無線通訊或TCP/IP的以太網通訊來實現。
管網設測壓點，每個壓力測量點由壓力變送器、可編程控制器、GPRS無線通訊模塊、電源等設備組成。當出水管或管網某個測壓點壓力驟降時，表示該段有故障，系統將立即關閉對應的水泵并同時報警。