城市供水管网水质在线监测系统分析

城市供水管网水质在线监测系统分析

惠洋涛

天津市赛达水务有限公司天津市300385

摘要：城市自来水管网水质状况已经越来越引起供水企业及民众的重视。传统的管网水质检测以人工为主，存在着检测周期长等弊端，而管网水质在线监测技术可以对供水水质的一些常规项目进行小时监控，对城镇供水的水质监督有着积极的作用。基于此，本文就城市供水管网水质在线监测系统方面的内容进行了分析探讨，以供参阅。

关键词：城市；供水管网；水质；线监测系统

引言

随着社会的不断发展和进步，人们生活水平的提高，广大市民对水质的要求越来越高。因此自动化信息化建设是当今供水行业现代化建设的当务之急，通过先进技术的应用，提高信息流转，改变管理模式，提高工作效率，提升解决问题的针对性，才能完成“供好水”这个目标。城市供水管网水质在线监测系统建设正是在这样的需求下投入建设的。

1水质监测基站的建设

1.1水质仪表

《国家生活饮用水卫生标准》一规定的水质常规检测项目有42项，而对于在线检测来言，有的项目在仪器技术上依然不过关，有的项目则比较稳定，在线检测的必要性不大。因此，考虑到各种技术因素的制约条件，同时结合水厂供水水质的稳定性，选择了浊度、余氯、电导率、水温、值这五个项目作为在线检测的水质项目。这五个项目的在线检测设备技术都比较成熟，而且对于管网供水水质的影响也比较大，例如可以通过浊度、余氯等项目及时了解供水管网以及水厂发生的变化。对于水质监测项目，由于采用的分析方法不同，相应的在线监测仪器有许多种，价格变化也比较大。选择在线监测仪器主要考虑了以下原则：仪器使用的分析原理要科学，符合国家相关标准，具有较高的灵敏度和较高的精确度。干扰物质的影响要小，在较低的浓度范围内也要有充分的灵敏度和较高的精确度设备稳定可靠，可以长期使用，故障要少，可以进行稳定的连续测定，并且后期维护要方便易行。装置的结构简单牢固，现场操作简单易学，便于维修，校对方法要简单数据能临时贮存，断电后恢复供电时，具有系统自动恢复和记录断电情况等功能。

1.2配电配水系统

配电系统由总空气开关、电机保护器、各仪器设备的空开、接触器和接线端子等部分组成。根据现场实际情况，配电柜采用三相四线制或三相五线制进线。三项中每一项为220单向输出，要求每一项供电能力为5A，采用10平方电线。配电柜中安装有雷击保护器。配水系统由一条引水管线构成，利用管网压力，无需添设水泵，设手动阀门以备检修时使用，并将废水引至就近的排水沟。

1.3数据采集终端

采集终端是监测现场的数据集中设备，在每个监测点设置一台。采集终端采集各监测设备的监测数值和监测状态，并集中起来，按照一定的格式通过通信模块将数据传递至监测中心。由于大部分检测设备，包括水压、流量、余氯、浊度监测仪输出4-20ma模拟信号，状态监测一般是开关信号，所以采集终端可以采用PLC来实现。

1.4现场网络的构成

水质监测点采用一台工控机作为运行监控软件的平台，它与PLC、监测仪表构成了一个现场网络。现场网络的物理层采用RS485协议。它采用电流传输信号，具有传输距离远，抗干扰能力强的特点。

1.5基于WebService的水质中心站的建设

监控中心的设备包括数据服务器、Web发布服务器、监控专用计算机、无线通讯设备、有线通讯设备、不间断电源、打印机以及相关设备。监控中心的软件系统包括数据库软件、数据采集软件、WebServer软件、WebGIS发布软件等组成。其中，应用软件部分有机的整合为一个整体系统。该站接收数据，通过帧中继通讯机，接收到“水质监测站”发送的所有数据，将水质数据送入“水质数据库”。系统数据管理软件在这些数据的基础上，除了了解管网和水质状况外，还可以进行管网质量变化趋势、管网对水质影响进行分析。

2数据中心建设

对于使用业主来说，管网末端数据采集数据量小，但是数据十分重要。根据此种情况，如果由业主单独建设一个数据中心，不仅增加建设成本，后期维护费用，维护力度不能得到很好的保证，建议业主采取数据托管方式。托管方式需做到以下几点：①由托管公司提供数据服务器及相关软件（含数据库、WEB发布软件、工业组态软件等），并对接入数据进行日常维护，已保证数据真实有效；②竣工验收后，托管公司以年为单位进行托管。按年以点为单位进行收费；③维护响应：若监测系统若遇故障，托管公司接到业主通知后必须在2h内作出响应。需托管公司到现场解决问题时，托管公司应24h内到现场解决问题，出现影响安全和生产的紧急情况时，12h内到现场处理。

3数据传输方式选择

由于水质监测站点本身条件的制约，考虑到运行成本及管理方便等因素，本项目对5个水质监测现场站与中心检测站间的通讯，共采用了3种模式：（1）西四供水分公司、丰台营销分公司利用集团建设的企业广域网，通过光纤传输数据，数据更新速度较快，达到秒级。（2）幸福村、分钟寺。这两个基站地处偏僻，无网络及电话线，故决定采用GPRS通讯方式，利用中国移动通讯网络将数据传送至集团，通信周期设定在5分钟。

4在线监测系统软件的设计与实现

4.1需求分析

需求分析是软件设计中非常重要的一个阶段，主要是确定待开发软件的功能、性能、数据、界面等要求。主要内容包括以下几点：1）业务需求一一反映了组织机构或客户对系统、产品高层次的目标要求，通常在项目定义与范围文档中予以说明。2）用户需求一一描述了用户使用产品必须要完成的任务，这在使用实例或方案脚本中予以说明。3）功能需求一一定义了开发人员必须实现的软件功能，使用户利用系统能够完成他们的任务，从而满足了业务需求。4）非功能性的需求一一描述了系统展现给用户的行为和执行的操作等，它包括产品必须遵从的标准、规范和约束，操作界面的具体细节和构造上的限制。作为整个系统设计的第一步，对应用系统的需求收集和分析也就是对系统的整个应用情况进行全面、详细的调查，收集支持系统总的设计目标的技术数据和对这些数据的处理要求，以及确定用户的需求等。

4.2软件系统的构架

本系统采用NTicrosoftAsp.net开发，以B-S三层结构为构架，本系统采用了先进的三层结构设计，集成WebGIS，在互联网、专网或局域网上进行跨平台运行，用户可以通过网络实现空间数据查询、属性数据查询、多媒体信息查询、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析，可以使用户更加直观的、便捷的对水质监测数据进行管理。

4.3软件的实现及应用

本系统采用了先进的三层结构设计，集成WebGIS，在互联网、专网或局域网上进行跨平台运行，用户可以通过网络实现空间数据查询、属性数据查询、多媒体信息查询、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析，可以使用户更加直观的、便捷的对水质监测数据进行管理。管网监测主要是监测管网运行状态数据和管网水质数据，在这些数据的基础上，除了了解管网和水质状况外，还可以进行管网质量变化趋势、管网对水质影响进行分析。软件应该包括管网线路图展示，同时软件分析与管网线路图紧密联系。中心站为计算机网络的控制管理中心。由该中心向全市各监测点发布监测及通讯命令、收集处理监测数据、监督或指挥设备的运行状况，并通过数据发布系统为自来水公司各部门提供管网水质信息服务。

结束语

通过对城市供水管网水质在线监测系统的建设将给城市供水管网水质管理带来巨大的变化，改变过去模糊的管理模式，提供准确的管网水质情况，通过数据分析，帮助管理者准确及时掌握各种信息及时了解到供水管网及水厂发生的变化。

参考文献：

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[2]李欣，马建薇，袁一星.城市给水管网水质研究与进展[J].哈尔滨工业大学学报.2014（10）

[3]许阳，祝建平.杭州管网水质实时监测系统[J].给水排水.2012（02）