龍 興， 戴芳文， 鄧京楠

（湖南省建筑設(shè)計院有限公司，長沙410012）

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的大力推進(jìn)，城鎮(zhèn)規(guī)模迅速擴(kuò)大，城市、農(nóng)村用水規(guī)模隨著經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展進(jìn)一步增大，供水管網(wǎng)的規(guī)模和復(fù)雜程度隨之提升，各個水司的運(yùn)營難度和成本也大幅提升。 安全、優(yōu)質(zhì)、高效供水服務(wù)的迫切需求和階梯水價政策的實施，對運(yùn)營提出了更高要求。

目前國內(nèi)的城鎮(zhèn)、農(nóng)村供水系統(tǒng)存在較多的問題，主要包括：（1）由于城鄉(xiāng)供水設(shè)施地理位置分散，供水管網(wǎng)沒有聯(lián)通，沒有形成統(tǒng)一的供水系統(tǒng)，缺乏有效管理平臺；（2）管網(wǎng)系統(tǒng)的管理沒有信息化，管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集不規(guī)范、不科學(xué)；事故應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急處理措施不完善；（3）城鄉(xiāng)供水管網(wǎng)沒有聯(lián)通，沒有形成科學(xué)統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)，不能發(fā)揮已有供水設(shè)施規(guī)模效益，各單個供水設(shè)施能耗偏高；（4）廠區(qū)、管網(wǎng)的設(shè)備管理缺乏數(shù)據(jù)支持；（5）供水系統(tǒng)的可靠性、運(yùn)營可維護(hù)性水平不高。

現(xiàn)代5G、物聯(lián)網(wǎng)、AI 智能、大數(shù)據(jù)、云計算等科技信息技術(shù)迅猛發(fā)展，其相關(guān)產(chǎn)品、技術(shù)日益成熟，運(yùn)用這些技術(shù)手段能夠圓滿解決上述問題，也是城鄉(xiāng)供水系統(tǒng)邁向安全、優(yōu)質(zhì)、高效、綠色、環(huán)保供水新模式的可行之路。

計算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)是現(xiàn)代信息化技術(shù)與水務(wù)管理相結(jié)合的產(chǎn)物，是一個能夠?qū)崟r感知、智能分析、數(shù)據(jù)融合貫通的一體化智能管理平臺。

1 系統(tǒng)介紹

首先，計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)借助無線網(wǎng)絡(luò)和智能儀表構(gòu)建水務(wù)物聯(lián)網(wǎng)，從而能夠?qū)崟r感知供水系統(tǒng)的現(xiàn)場運(yùn)行狀況，同時系統(tǒng)能夠?qū)Σ杉蟻淼母鞣N運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理和可視化展示，便于管理人員及時地分析和決策。 其次，計算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)借助于云計算技術(shù)實現(xiàn)海量現(xiàn)場和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的采集存儲和數(shù)據(jù)挖掘，從而提供有價值的輔助決策和預(yù)警信息。 第三，計算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)⑺畡?wù)管理各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合貫通，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的高效整合與隨需而變。

2 系統(tǒng)方案

計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)有三級網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架（系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D見圖1），底層為現(xiàn)場站點(diǎn)采集系統(tǒng)，主要包括水源、水廠、泵站、管網(wǎng)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)；第二層為數(shù)據(jù)交換層，通過光纖環(huán)網(wǎng)鏈路，實現(xiàn)各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換；最頂層為計算機(jī)調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)整個城鄉(xiāng)供水系統(tǒng)的整體把控，實現(xiàn)統(tǒng)一管理、運(yùn)營、調(diào)度。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.1 數(shù)據(jù)采集的站點(diǎn)

根據(jù)水利流程不同階段的分界，系統(tǒng)采集的站點(diǎn)包括以下內(nèi)容。

一級站點(diǎn)：源水泵站。 從源水泵站采集數(shù)據(jù)：水位、取水量、濁度、pH；水泵運(yùn)行狀況（電壓、電流、電機(jī)溫度等）以及功耗等；調(diào)節(jié)閥的運(yùn)行狀態(tài)。

二級站點(diǎn)：水廠。 從水廠采集的數(shù)據(jù)：原水流量、工藝設(shè)備狀態(tài)、進(jìn)水壓力和水質(zhì)指標(biāo)；出廠水流量、壓力、水質(zhì)指標(biāo)等數(shù)據(jù)；清水池、送水泵房全部信息（包括水位、水質(zhì)、水泵狀態(tài)、變配電系統(tǒng)狀態(tài)、水泵轉(zhuǎn)速、水泵前后壓力等信息）；關(guān)鍵設(shè)備的開停機(jī)狀態(tài)、故障狀態(tài)信息；電能數(shù)據(jù)、耗材數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計分析后的人工成本數(shù)據(jù)等。

三級站點(diǎn)：加壓泵站、配水泵站、高位水池。 從加壓泵站和配水泵站采集的數(shù)據(jù)：水位、水泵運(yùn)行狀態(tài)（電壓、電流、電機(jī)溫度等）以及功耗、壓力和流量、余氯、濁度。

四級站點(diǎn)：管網(wǎng)監(jiān)測點(diǎn)。 從供水管網(wǎng)采集的數(shù)據(jù)：給水管網(wǎng)的壓力、流量、濁度、余氯等數(shù)據(jù)。

根據(jù)GB 5749－2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中對重要水質(zhì)參數(shù)（如pH（6.5 ～8.5）、濁度（＜3NTUmg／L）、余氯（＜250mg／L））指標(biāo)的規(guī)定，設(shè)置供水水質(zhì)監(jiān)測的報警及預(yù)警系統(tǒng)，在水質(zhì)達(dá)不到要求時，立即報警并進(jìn)行檢修。 物位信號中，水位采用超聲波液位計，設(shè)置在供水水池檢查口；流量采用電磁流量計，設(shè)置在供水主管網(wǎng)；均要求優(yōu)先保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可靠性。

管網(wǎng)的監(jiān)測主要通過在重要的節(jié)點(diǎn)（如T 型接口部位、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水入口處、供水管網(wǎng)穿越公路或橋梁隧道處）設(shè)置監(jiān)控井，井內(nèi)安裝流量、壓力、流速等智能監(jiān)測儀表，通過無線通信的方式接收智能監(jiān)測儀表的數(shù)據(jù)。 供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)計圖詳見圖2。

圖2 供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)計圖

2.2 計算機(jī)調(diào)度系統(tǒng)

通過在供水生產(chǎn)調(diào)度指揮中心部署冗余的SCADA 采集服務(wù)器，對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、報警處理。 部署的工業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)器對海量過程數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，為管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)，可實現(xiàn)管理人員通過網(wǎng)頁對系統(tǒng)進(jìn)行訪問。

2.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

采用工業(yè)級數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)海量過程數(shù)據(jù)的存儲。 原始生產(chǎn)運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)統(tǒng)計、分析的基礎(chǔ)依據(jù)，同時為調(diào)度監(jiān)測軟件、報表軟件、信息發(fā)布系統(tǒng)、報警系統(tǒng)提供后臺數(shù)據(jù)支持。歷史數(shù)據(jù)可以保存長達(dá)十年，確保數(shù)據(jù)的長時間存儲和安全。

2.4 設(shè)備管理

從設(shè)備管理的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和企業(yè)的管理實際出發(fā)，融入現(xiàn)代化設(shè)備管理方法和技術(shù)手段，建立一個可實行規(guī)范化管理、可調(diào)整、可擴(kuò)展的主要工藝設(shè)備和變配電設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)信息結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)庫），支持對設(shè)備從購置、安裝、使用、維護(hù)、檢修、更新直至報廢的整個生命周期進(jìn)行全過程計算機(jī)現(xiàn)代化管理。系統(tǒng)的運(yùn)行促進(jìn)企業(yè)的設(shè)備管理模式從過去面向職能逐漸轉(zhuǎn)變到面向流程。 設(shè)備業(yè)務(wù)流程的處理都以電子工作流程的形式完成。 在固定規(guī)范的流程中，各相關(guān)單位通過各個節(jié)點(diǎn)的事務(wù)連接到一起，每個節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)、處理時間都由系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、統(tǒng)計，有利于提高管理水平。

對于水廠的取水泵、配水泵、一次管網(wǎng)的調(diào)壓泵、二次供水泵房的加壓泵和排污泵及對應(yīng)電動閥門等，實時監(jiān)測和記錄設(shè)備啟停狀態(tài)、故障狀態(tài)、連續(xù)運(yùn)行時間、連續(xù)停機(jī)時間，并對設(shè)備超長連續(xù)運(yùn)行進(jìn)行報警提醒。

對于流量計、壓力表、水位計等設(shè)備，根據(jù)采集數(shù)據(jù)的變化趨勢，結(jié)合泵的運(yùn)行狀態(tài)，判斷設(shè)備的正常運(yùn)行情況。 如啟動一次管網(wǎng)調(diào)壓泵，如果壓力表壓力變化不明顯或數(shù)據(jù)沒有變化，那肯定會存在泵運(yùn)行異常，或采集儀表故障（這部分需結(jié)合現(xiàn)場操作經(jīng)驗）。

系統(tǒng)記錄存儲所有設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)（設(shè)備運(yùn)行電壓、電流、轉(zhuǎn)速、壓力、溫度等）、操作事件（啟動、停止、上升、下降等操作，以及操作時所有跟設(shè)備運(yùn)行相關(guān)的條件數(shù)據(jù)，如格柵前后液位差等）、報警事件（故障、超時等）。

2.5 生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)

（1）生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控

工藝站點(diǎn)瀏覽模塊是SCADA 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布系統(tǒng)中的延伸。 該模塊是將數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)中的工藝監(jiān)測畫面以及數(shù)據(jù)通過WEB 瀏覽的方式展示給用戶，即可通過網(wǎng)頁瀏覽方式實時查看到當(dāng)前的供水生產(chǎn)運(yùn)行情況。

系統(tǒng)將各水廠、泵站、加壓泵房、管網(wǎng)壓力、管網(wǎng)水質(zhì)、管網(wǎng)流量等類型站點(diǎn)的工藝畫面及實時數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)布，實時數(shù)據(jù)提供表格、柱狀圖、趨勢圖等多種瀏覽方式。 所有瀏覽方式均采用動態(tài)數(shù)據(jù)刷新技術(shù)，頁面數(shù)據(jù)隨時刷新，保證當(dāng)前頁面瀏覽的是最新數(shù)據(jù)。

該模塊需要登錄的用戶用工藝圖瀏覽的權(quán)限才能進(jìn)行查看。 沒有權(quán)限的用戶不能看到該模塊相應(yīng)的菜單，且不能對相關(guān)的網(wǎng)頁進(jìn)行瀏覽。 用戶通過相應(yīng)的菜單打開對應(yīng)的水廠或者泵站的工藝圖。 所顯示的工藝圖保持與SCADA 系統(tǒng)對應(yīng)的工藝圖一致。

（2）GIS 地圖模型

監(jiān)控畫面可嵌入在線或離線地圖，在地圖上標(biāo)注水源、水廠、泵站、管網(wǎng)監(jiān)測點(diǎn)、加壓泵房的地理位置，并顯示每個站點(diǎn)重要數(shù)據(jù)。

（3）管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)

系統(tǒng)接入離線地圖，將所有管網(wǎng)水量、壓力、水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備以及二次供水設(shè)備以坐標(biāo)標(biāo)注點(diǎn)的形式在地圖中進(jìn)行顯示，直觀、智能顯示整個供水系統(tǒng)管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。

2.6 現(xiàn)狀及解決方案

目前，計算機(jī)軟件科技公司或設(shè)備廠商提供的一些城鄉(xiāng)供水一體化的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)方案，由于缺乏供水工藝專業(yè)、電氣儀表等專業(yè)人才和運(yùn)營管理實際經(jīng)驗，對制水、供水工藝流程和工藝、變配電設(shè)備不了解，其方案難以切合實際；城鄉(xiāng)供水一體化的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在前期方案設(shè)計階段，由軟件科技公司、工藝專業(yè)、電氣儀表專業(yè)和運(yùn)營管理人員共同合作，采用5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等科技信息技術(shù)，能夠制定出科學(xué)、技術(shù)先進(jìn)、合理、高性價比的城鄉(xiāng)供水一體化計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)方案。

技術(shù)方案關(guān)鍵是建立完整的城鄉(xiāng)供水一體化系統(tǒng)計算機(jī)仿真模型。 根據(jù)城鄉(xiāng)分區(qū)供水計算機(jī)模型，實現(xiàn)不同的時段、不同區(qū)塊智能自動調(diào)節(jié)供水水量和供水壓力；通過歷史數(shù)據(jù)及計算機(jī)水力模型，發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)壓力異常段，及時排查處理管網(wǎng)破損、泄漏等突發(fā)狀況，提高供水系統(tǒng)的可靠性；通過建立主要工藝設(shè)備、變配電設(shè)備技術(shù)檔案，分析統(tǒng)計主要工藝設(shè)備、變配電設(shè)備運(yùn)行時間等歷史數(shù)據(jù)，科學(xué)合理地安排其維護(hù)、檢修，減少故障事故隱患。

3 系統(tǒng)實例應(yīng)用

目前，國內(nèi)部分主要城市城區(qū)已經(jīng)建設(shè)供水一體化計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，但在鄉(xiāng)鎮(zhèn)及城郊部分應(yīng)用較少。 相對于城市供水系統(tǒng)，城鄉(xiāng)供水具有以下特點(diǎn)：廠區(qū)規(guī)模較小，水廠處理規(guī)模主要在0.1×104m3／d～1.0×104m3／d；受限于地理條件因素，各個水廠布局較分散；供水管網(wǎng)相對于城市供水系統(tǒng)較長，最多幾百公里。 此外，各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民分散，用水量隨時間變化較大，夜間用水相對于白天較少。 這對城鄉(xiāng)供水系統(tǒng)的智能調(diào)控提出更高的要求。

處理規(guī)模在0.1×104m3／d ～0.2×104m3／d 的小型水廠，大多采用一體化凈水設(shè)備，占地小、投資小、可維護(hù)性高，同時由于各種一體化凈水設(shè)備的規(guī)格、參數(shù)、運(yùn)行管理要求均不同，在建設(shè)階段需要對一體化設(shè)備提出詳細(xì)的技術(shù)要求，有利于實現(xiàn)統(tǒng)一、集中的計算機(jī)監(jiān)控。

處理規(guī)模在0.5×104m3／d ～1.0×104m3／d 的小型水廠，大多采用傳統(tǒng)的絮凝沉淀和過濾工藝，相對一體化設(shè)備，廠區(qū)的自動控制系統(tǒng)會相對完善，完成度較高。

綜上，需要在建設(shè)前期階段要求采用統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為供水系統(tǒng)的統(tǒng)一管理提供條件。

城鄉(xiāng)供水中存在長距離輸水管網(wǎng)，對管網(wǎng)的運(yùn)營及可維護(hù)性提出很高的要求。 根據(jù)目前國內(nèi)水廠的實際情況，輸水管網(wǎng)的漏損率在10%～30%，長距離管網(wǎng)更甚，接近40%。 所以，對于城鄉(xiāng)供水的長距離輸水管網(wǎng)要充分利用計算機(jī)水力模型及大數(shù)據(jù)技術(shù)，根據(jù)輸水管網(wǎng)設(shè)置的相關(guān)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，精確、快速定位管網(wǎng)的破損或漏損位置，可將漏損率控制在10%以內(nèi)。 一般管網(wǎng)漏損主要通過重要節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控井內(nèi)儀表進(jìn)行監(jiān)測，通過接收智能監(jiān)測儀表的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的智能分析比對，確定管網(wǎng)漏損的程度及位置。

對DMA 分區(qū)的供水系統(tǒng)，通過大數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)思維，將各個小型水廠的供水系統(tǒng)聯(lián)動，根據(jù)時間、地點(diǎn)、用戶特殊要求等方面智能調(diào)控供水分區(qū)，大大提高供水系統(tǒng)的可靠性，對社會具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。 本文以供水系統(tǒng)的水力模型為特點(diǎn)，輔以計算機(jī)智能控制系統(tǒng)，提出一種先進(jìn)的城鄉(xiāng)供水一體化計算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)。

下面以湖南某縣的城鄉(xiāng)供水系統(tǒng)為案例，綜合介紹城鄉(xiāng)供水一體化計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)方案。

該縣城目前有一座5.0×104m3／d 的自來水廠為城區(qū)供水，新建3 座1.0×104m3／d 的自來水廠為鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水，供水管網(wǎng)長度約為450km，水司調(diào)控中心設(shè)置了中心控制室，采用城鄉(xiāng)供水一體化計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理、調(diào)度。 圖3 所示監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架圖為各個層面的站點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，包括水源泵站、水廠、泵站、管網(wǎng)等。

系統(tǒng)平臺通過OPC 的方式從源水泵站和水廠的已有自控系統(tǒng)采集水廠出／入廠口流量、壓力、水質(zhì)、液位和水廠工藝運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過逼真的動態(tài)流程圖展示工藝畫面（如取水泵房、加藥間、濾池、沉淀池、清水池、送水泵房等），并通過直觀的報表、曲線、柱狀圖等對數(shù)據(jù)進(jìn)行展示和統(tǒng)計，對生產(chǎn)運(yùn)行異常信息（泵故障等）進(jìn)行警示性展示。

圖3 監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架圖

二次供水泵房及供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)主要檢測水量、壓力、水泵運(yùn)行狀態(tài)、水質(zhì)參數(shù)等重要數(shù)據(jù)。系統(tǒng)平臺從水司增壓泵站已有自控系統(tǒng)或直接從現(xiàn)場設(shè)備采集供水泵站的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，如泵站流量、壓力、水質(zhì)、水位和加壓泵房工藝運(yùn)行等數(shù)據(jù)。通過類似3D 的立體效果及半剖面圖的形式展示加壓泵房運(yùn)行工藝，如液位顯示應(yīng)可顯示出水位變化及動態(tài)水文效果，同時水以半透明效果展示，達(dá)到顯示水中設(shè)備狀態(tài)等效果。 對生產(chǎn)運(yùn)行異常信息（泵故障等）進(jìn)行警示性展示。 圖4 所示為BIM模型。

圖4 BIM 模型

（1）供水管網(wǎng)、水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)

通過無線GPRS（5G）等方式從各供水管網(wǎng)重要監(jiān)測節(jié)點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備實時采集壓力、水質(zhì)等數(shù)據(jù)。 實時展示管網(wǎng)壓力和水質(zhì)變化趨勢，統(tǒng)計壓力和水質(zhì)的達(dá)標(biāo)情況，對數(shù)據(jù)異常報警提醒。 對各供水管網(wǎng)監(jiān)測點(diǎn)壓力進(jìn)行對比，保證供水管網(wǎng)邊緣區(qū)域或交叉供水區(qū)域供水壓力，同時避免局部供水管網(wǎng)壓力過大造成安全隱患和水頭損失。

（2）供水管網(wǎng)流量監(jiān)測系統(tǒng)

通過無線GPRS（5G）、云計算方式從各供水管網(wǎng)流量監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備實時采集各區(qū)域流量數(shù)據(jù)。實時監(jiān)測流量變化趨勢，對流量異常進(jìn)行報警提醒。 按日、月、年等統(tǒng)計各管理區(qū)域自來水的總量和貿(mào)易銷售實際的水量，以此來了解和掌握區(qū)域內(nèi)需水量、供銷差、漏失量。 圖5 所示為管網(wǎng)監(jiān)測示意圖。

圖5 管網(wǎng)監(jiān)測

水廠的工藝數(shù)據(jù)模型及設(shè)備監(jiān)控，與廠區(qū)自控系統(tǒng)相結(jié)合，共同調(diào)配水廠的供水狀態(tài)。 利用先進(jìn)的設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng)，對設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)與工作指導(dǎo)。 設(shè)備運(yùn)行管理主要包括設(shè)備運(yùn)行日志、運(yùn)行統(tǒng)計、運(yùn)行分析等功能。 使用工業(yè)數(shù)據(jù)庫KingHistorian 自動記錄并存儲所有設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)（設(shè)備運(yùn)行電壓、電流、轉(zhuǎn)速、壓力、溫度等）、操作事件（啟動、停止、上升、下降等操作，以及操作時所有跟設(shè)備運(yùn)行相關(guān)的條件數(shù)據(jù)，如格柵前后液位差等）及報警事件（故障、超時等）。 數(shù)據(jù)分析模塊基于工業(yè)數(shù)據(jù)庫存儲的內(nèi)容完成設(shè)備運(yùn)行分析，包括累計設(shè)備運(yùn)行時間、報警提醒、設(shè)備運(yùn)行啟停次數(shù)監(jiān)視等功能，并將分析結(jié)果進(jìn)行存儲和展示。

為直觀了解各個設(shè)備的運(yùn)行情況，還應(yīng)提供設(shè)備或儀表運(yùn)行圖界面，提供各個設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的圖形或動畫顯示，圖形及動畫應(yīng)與現(xiàn)場采集設(shè)備的各項運(yùn)行參數(shù)關(guān)聯(lián)，實時顯示設(shè)備的運(yùn)行情況。 工藝流程畫面上通過顏色直觀的區(qū)分設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)，給管理人員如臨現(xiàn)場般的實時監(jiān)控模式，擁有權(quán)限的操作人員還可以通過系統(tǒng)平臺實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制，極大方便了供水生產(chǎn)的日常生產(chǎn)與維護(hù)工作，提高供水業(yè)務(wù)的自動化與信息化水平。

系統(tǒng)還提供各種設(shè)備的維護(hù)提示，比如設(shè)定泵或者電機(jī)的累積工作時間，達(dá)到維護(hù)時間后，系統(tǒng)自動提示需要對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，避免設(shè)備因超長時間服役引起的設(shè)備損壞，同時保證設(shè)備處于正常的工作狀態(tài)，為緊急情況下的搶險提供基礎(chǔ)保障。

（3）水力模型

根據(jù)給水系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)（如供水距離、管網(wǎng)長度、分時段供水水量、DMA 分區(qū)等數(shù)據(jù)），建立供水系統(tǒng)的水力模型（詳見圖6）。 通過計算機(jī)仿真，精確模擬供水管網(wǎng)突發(fā)故障的預(yù)警、報警、智能決策、檢查維修、事故報告等內(nèi)容，為整個供水系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。

圖6 水力模型

通過以上先進(jìn)的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，為水務(wù)公司的供水系統(tǒng)提供優(yōu)質(zhì)的運(yùn)營、調(diào)度、調(diào)配、管理服務(wù)，大大降低了人工維護(hù)成本、管網(wǎng)及廠區(qū)生產(chǎn)的水力資源損失，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

4 結(jié)束語

本文提出了一套基于GIS 及SCADA 系統(tǒng)的城鄉(xiāng)供水一體化計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)架。 根據(jù)供水管網(wǎng)系統(tǒng)的水力模型，結(jié)合目前物聯(lián)網(wǎng)、智能系統(tǒng)、云計算等信息化手段實現(xiàn)城鄉(xiāng)供水的智能化監(jiān)控系統(tǒng)。 城鄉(xiāng)供水一體化計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的建立仍面對較多的困難，如已建成運(yùn)營的供水管道很難建立準(zhǔn)確的水力模型；目前已建自來水廠的現(xiàn)有控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)所有關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)采集；至用戶的二次加壓泵房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題。 因此形成統(tǒng)一的智能監(jiān)控系統(tǒng)，需要對現(xiàn)有非智能化設(shè)備進(jìn)行比較大規(guī)模的系統(tǒng)改造，更換為智能變配電設(shè)備、智能儀表，系統(tǒng)化、統(tǒng)一化數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集系統(tǒng)；通過新型的供水管網(wǎng)檢修機(jī)器人采集現(xiàn)有供水管網(wǎng)信息，并建立透明、統(tǒng)一的水力模型，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)以上新型的計算機(jī)統(tǒng)一監(jiān)控系統(tǒng)。