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摘要：计算机技术已越来越多地应用于水务管理，对于提高设备效率、节约水资源发挥了重要作用，本文对计算机技术在水厂生产和城市供水中的应用进行了概述，并结合案例介绍了具体应用情况。
关键词：计算机技术；水务管理；应用
随着科技的发展，计算机技术在社会生活中发挥了巨大的作用。它与控制技术和通信技术结合，是实现工业自动化、信息化的基础。水务管理是城市供水、用水、排水、防洪、排涝、污水处理等涉水事物的管理。计算机技术应用于水务管理，可以更高效地管理水资源，改善水资源不平衡问题，减少漏水、偷盗水现象，节约用水和保护水环境，提高供水企业效益，也是实现智能水务的保障[1]，因此计算机技术的应用具有非常重要的意义。
1 计算机技术在水务管理中的应用概述
1.1 计算机技术在水厂生产中应用
水厂生产一般由取水、输水、净水3个环节组成，基本工艺流程为：原水→取水→混凝→沉淀→过滤→消毒→送水。每一个工艺单元具有一定的独立性，就地采用PLC控制，然后再组合成分布式结构的计算机管理控制系统。系统结构可分为两层或三层，两层结构如现场控制层和中央管理层，三层结构如现场控制层、上位监控层和远程监控层。现场控制层是水厂生产控制的基础，通常包括取水泵房PLC控制、滤池PLC控制、加药PLC控制和送水泵房PLC控制，通过PLC装置对设备和监控点进行监测、信号采集和控制，并将信息数据上传到上一层，同时接收上一层的指令实时操作。每个单元的PLC对被控制设备，如电动机、各种阀门等，进行不间断的监测，监测参数包括电机的温度、用电量，被控介质的流量、压力、液位、水质参数等，以及加药泵状态参数。控制层的PLC通过现场总线与上位监控计算机进行通信和联系。上位计算机负责数据采集、状态监控、过程控制和故障报警处理等任务。当然硬件只是系统的物质基础，要让系统运行起来，必须有软件。软件也是分层次的，底层的PLC监控程序负责对各个PLC装置进行监控，内容包括PLC自动控制、数据处理和自我诊断。上位计算机的软件系统就像我们日常生活中的电脑程序，有windows操作系统以及专业的应用管理程序，提供包括数据库管理、检测数据处理、图形显示、菜单处理、报警等功能。
1.2 计算机技术在城市供水中的应用
城市供水系统是指更大范围的管理平台，范围包括原水、水库、水闸、泵站、水厂和供水管网。由于供水区域具有地理广域性、供水不间断性和用水量不稳定性等特点，过去供水管网的管理主要以人工经验为主，虽也能满足服务要求，但管网节点的压力一般都会超过最小服务压力，导致水泵耗能大；而且因为供水压力大漏水率也比较大，造成水资源浪费；供水配泵完全凭借人工经验，缺少必要的理论计算，管网压力不是偏高就是偏低。采用计算机技术，结合管网动态水力分析模型，就可以实现更加精确、合理的调度管理。该系统由数据平台、网络平台和应用平台组成，数据平台用来收集水务基础设施信息及水情信息，网络平台用于通信和网络化管理，应用平台用于办公、实时调度、系统化管理和科学决策。由于管理范围较大，一般通过宽带和无线通信方式[2]将分布于各个控制点的计算机系统连接起来，在调度大厅采用DLP大屏系统（数字光处理投影显示系统）以及10几台监视计算机，这些计算机通过局域网连接。各个子系统包括自来水生产数据管理系统、无线通信控制系统、水库水情测报系统、办公系统等。管网节点控制利用城市GIS系统（城市地理信息系统），GIS可提供空间信息采集、分析、管理和动态预测能力，可以编辑管网数据、查询管网信息、普查设备状况、空间统计、调度管理、事故管理、阀门状态管理、设备维修等，结合DMA技术（分区装表计量检漏技术）能够快速发现管网运行中存在的各种问题，例如查漏、查盗水、维护设施设备等，使水务管理更符合规范、精细、动态的要求[3]。
2 计算机技术在水务管理中的应用案例
2.1 总体架构
以计算机在水厂生产监控中的应用为例。图1为系统总体架构。从图中可以看到，这个系统分为现场控制层、上位监控层和远程控制层三个层次。其中控制层采用了LonWorks总线技术，该技术由美国Echelon公司开发，具有开放、灵活、互操作性强等优点，广泛应用于工业自动化领域。LON智能节点是现场控制层的核心，用来控制现场前端设备，它可以利用LonTalk协议在各个智能节点之间进行通信。上位监控层计算机通过网络适配器与LON网络中的智能节点进行数据传输。上位计算机通过互联网与远程监控计算机进行联系。可见，总体架构采用了分层分布式的网络结构。
2.2 硬件组成
LON智能节点采用HLC-1回路控制器，它有多个输入、输出通道。输入信号为0～5V/4～20mA信号，4通道12位（A/D）模拟量信号，2通道数字量信号；输出0～5V/4～20mA信号，以及2通道12位（D/A）模拟量信号，2通道开关量信号。还可通过组合成为2通道PID调节器。HLC-1可接受上位计算机的控制，也可脱离上位计算机的控制而独立完成数据采集、处理以及对前端设备的控制。PLC采用西门子的S7-200，它有14个数字输入I/O，2个模拟量输入I/O，10个数字输出I/O，1个模拟量输出I/O，连接扩展模块后最大可获得168个数字I/O以及38个模拟量I/O。网络适配器采用PCLTA-10，插在计算机PCI插槽上。其他前端设备还有变频器（电动机调速用）、温度变送器、压力变送器、超声波液位计、余氯分析仪、电动调节阀、泥土界面仪（用于沉砂池和絮凝池中监测泥沙位置）、浊度测量仪、电磁流量计、漏氯报警仪、pH测量仪、超声波液位差计等。
2.3 软件平台与监控功能
上位计算机采用世纪星组态软件，可提供基于windows操作系统的图形界面，适合水厂多变量、多任务、多设备的复杂控制系统，人机交互性好，易学易用。通过实时通信实现数据采集、组态监控、前端控制等功能，还有实时报警、历史报警功能，对各控制参数提供实时趋势曲线与历史趋势曲线，生成数据报表功能，以及I/O设备驱动功能、安全管理功能等。
3 结语
水资源是城市生存和发展的生命线，水务管理面对的又是持续不断的水资源供应，非常适合采用计算机技术进行监控，但目前水厂的计算机控制水平并不太理想，而众所周知计算机技术是发展最快的一种技术，人工智能也已发展到很高水平，因此有必要对计算机技术有所了解，以便计算机技术能在水务管理中得到更好的应用。
参考文献：
[1]朱智勇.“智能水务”：供排水管网管理中的信息化建设——以上海南汇水务（集团）综合管理系统为例[J].上海城市管理，2014（5）：75-77.
[2]左丹.浅谈无线通讯与计算机在供水工程中的应用[J].吉林水利，2012（07）：38-41.
[3]张叮叮.DMA技术在供水小区管网运营分析中的应用[J].中国给水排水，2013，23（29）：60-63.
论文作者:阮立志
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/13
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