蔣繼申；儲雪松；代榮
(杭州市自來水總公司，浙江杭州310009)

　　摘　要：介紹了改革開放以來浙江省供水行業(yè)自動化技術(shù)的應用、發(fā)展情況，分析了發(fā)展過程中存在的問題，提出了今后供水自動化的發(fā)展方向。
　　關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng)；自動加氯加礬系統(tǒng)；SCADA系統(tǒng)；定位；質(zhì)量控制
　　中圖分類號：TU991.62
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1000-4602(2001)04-0033-04

　　1　應用現(xiàn)狀

　　浙江省水協(xié)于2000年8月進行了一次自來水行業(yè)自動化技術(shù)應用情況的抽樣調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容涉及到水廠監(jiān)控系統(tǒng)、水廠操作自動控制、自動加氯、自動加礬、水泵變頻調(diào)速、SCADA系統(tǒng)、供水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)、營業(yè)收費系統(tǒng)等8個主要方面，涉及35個水司，71座水廠。
　　從調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以歸納出：
　?、偎畯S自動化在近10年間獲得了長足進步
　　a.1990年初，杭州市自來水公司與哈爾濱建筑大學合作，在全國率先研究成功了SCD單因子自動投藥控制技術(shù)；杭州市“八五”應急工程利用加拿大政府貸款，實現(xiàn)了4個水廠的自動加氯加礬及DCS集散控制系統(tǒng)；率先采用了美國MOTOROLA公司的MOSCAD通信系統(tǒng)；利用世界銀行貸款及國內(nèi)自籌資金，建成了全省最大的60×10⁴m³/d的九溪水廠，并使其實現(xiàn)全自動控制，全廠定員只有60人。
　　b.寧波自來水公司5個水廠中有3個建成了DCS自動監(jiān)控系統(tǒng)，3個水廠實現(xiàn)了自動加氯加礬，并建成了全自動控制的15×10⁴m³/d規(guī)模的北侖水廠。
　　c.溫州自來水公司利用世界銀行貸款，建成了全自動控制的10×10⁴m³/d的西山水廠，并利用自籌資金在新陽岙水廠和東向水廠中實施了DCS系統(tǒng)和自動加氯加礬系統(tǒng)。
　　d.金華山嘴頭水廠在全省率先實施了自動加氯和計量泵加礬，嘉興石臼洋水廠、湖州城西水廠實施了監(jiān)測DCS系統(tǒng)，臨安第二水廠、臺州路橋水廠、嘉善第二水廠、奉化新水廠、中國輕紡城水廠以及樂清水廠等一大批中小水廠也有了一定規(guī)模的自動化應用。
　　e.大批在建水廠，特別是紹興宋陵水廠、溫州珊溪水廠、余杭城北水廠、麗水和嵊州新水廠等，自動化程度都相當高，有的可以實現(xiàn)全自動控制。自動化技術(shù)的應用極大地提高了水廠的供水水質(zhì)、提高了供水的安全可靠性，也提高了公司的管理水平，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
　　②水廠自動化的幾種不同模式
　　“城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進步發(fā)展規(guī)劃”將自動化技術(shù)應用劃分為四個水平。一類水司要求“采用國際上比較先進成熟的集散系統(tǒng)”、“采集較完整的工藝參數(shù)”，具備“生產(chǎn)過程自動控制與信息管理功能”，應用率＞99.8%；二類水司要求“能采集必要的工藝參數(shù)”，具有對“生產(chǎn)過程監(jiān)控的功能”，應用率＞95%；三類水司要求“用計算機集中監(jiān)測水廠工藝主要參數(shù)及主要設(shè)備運行狀態(tài)”；四類水司要求“水廠連續(xù)監(jiān)測出廠水質(zhì)、流量、濁度及余氯”。
　　結(jié)合上述劃分方法，根據(jù)調(diào)查結(jié)果看，浙江省水廠自動化大概可分為五種不同的模式：
　　a.全自動DCS系統(tǒng)+自動加氯加礬系統(tǒng)，實施該種模式的水廠統(tǒng)計結(jié)果見表1。
　　b.水廠監(jiān)測DCS系統(tǒng)+自動加氯加礬系統(tǒng)，實施該種模式的水廠統(tǒng)計結(jié)果見表2。
　　c.自動加氯、加礬系統(tǒng)，統(tǒng)計結(jié)果見表3。
　　d.出廠水質(zhì)自動監(jiān)測，在被調(diào)查的35個水司和71座水廠中，全部實現(xiàn)出廠水質(zhì)自動監(jiān)測。
　　e.SCADA系統(tǒng)，實施SCADA系統(tǒng)的水司比例較高(54.28%)，統(tǒng)計結(jié)果見表4。

　　SCADA系統(tǒng)主要有進口、國產(chǎn)的兩種。杭州水司采用美國MOTOROLA公司的MOSCAD系統(tǒng)，溫州、湖州、金華等水司采用的是上海公用事業(yè)研究所或浙江大學等單位研制的PLC+RADIO系統(tǒng)。
　　在調(diào)查中，還有一部分單位沒有反饋，可視為尚未實施自動化技術(shù)，其數(shù)量約為總數(shù)的1/2。因此可以認為，全省供水行業(yè)實現(xiàn)了出廠水質(zhì)自動監(jiān)測的約占50%，實現(xiàn)自動加氯加礬的約占25%，實現(xiàn)水廠DCS系統(tǒng)進行自動監(jiān)測和建立SCADA的約占20%，實現(xiàn)水廠全自動控制的約占2.1%。
　　③水廠的計算機管理系統(tǒng)正在發(fā)展
　　在水廠實施自動化技術(shù)的同時，各水司計算機應用已普及到營業(yè)、管網(wǎng)管理、材料、計劃、財務、勞資、設(shè)計與施工的各個階段，如杭州水司應用于管理的計算機已達140多臺。
　　調(diào)查顯示，目前建立供水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)的有10個水司，占水司總數(shù)的28.57%，建立營業(yè)收費系統(tǒng)的有24個水司，占水司總數(shù)的68.57%。另外還有部分水司建立了管理生產(chǎn)網(wǎng)絡、為民服務熱線等管理系統(tǒng)，統(tǒng)計結(jié)果見表5。

　?、芩米冾l調(diào)速系統(tǒng)得到應用
　　有28個水廠實現(xiàn)了水泵變頻調(diào)速，占被調(diào)查對象的39.44%，統(tǒng)計結(jié)果見表6。

　　調(diào)查顯示，變頻調(diào)速技術(shù)已在縣級水廠得到大量推廣。

　　2 存在的問題

　　由于歷史和現(xiàn)實的原因，供水行業(yè)自動化的總體發(fā)展水平還不高，今后在自動化技術(shù)的推廣和發(fā)展方面還面臨許多工作要做。從調(diào)查情況看，存在的問題可以歸納為：
　?、倏傮w發(fā)展水平低
　　a.作為供水水質(zhì)保證的加氯加礬系統(tǒng)，還未實施自動化的水廠約占總數(shù)的75%。盡快普及加氯加礬系統(tǒng)的自動控制是這些水廠的迫切任務。
　　b.大多數(shù)新建水廠按規(guī)劃要求建立了自動化系統(tǒng)，而老廠自控系統(tǒng)配置相對落后，老廠的改造任務相當艱巨。
　　c.縣城水廠大多數(shù)仍維持較原始的管理方式。
　　d.水廠自動監(jiān)測系統(tǒng)(DCS或CCS)的普及率還不到20%。
　　e.全省還沒有一個水司全面實現(xiàn)了自動控制。
　　②發(fā)展不平衡
　　大城市的水廠自動化程度相對較高，現(xiàn)有的幾個自動化水廠分布在杭州、寧波、溫州等地，但中小城市特別是城鎮(zhèn)水廠則相對落后，不少縣市的調(diào)查表收不上來，主要原因是還沒有實現(xiàn)自動化。這表明，大水廠和小水廠有區(qū)別，省內(nèi)水廠之間的發(fā)展水平很不平衡。
　?、劬S護管理跟不上
　　管理上問題較多，自動化系統(tǒng)建立后的管理水平顯得滯后，影響了自動化功能的正常發(fā)揮，主要原因是受管理人員的技術(shù)素質(zhì)和水廠傳統(tǒng)觀念的束縛，造成目前管理水平的落后。提高水廠管理水平，提高管理人員素質(zhì)是當前水廠管理的重要課題。
　?、芤?guī)劃和設(shè)計上存在盲目性
　　不同類型的水廠自動化分別應該達到什么程度?如何配置才是科學的和合理的?調(diào)查顯示，在有限的資金條件下，自動化系統(tǒng)配置的合理性和可用性仍需要探索和改進。

　　3　發(fā)展方向的探討

　?、俑魉緫摳鶕?jù)自己的具體情況，采取分階段實施方案，以合理的資金和順序發(fā)展自動化技術(shù)。各水廠自動化的發(fā)展順序按照重要程度可以安排為：自動加礬加氯→生產(chǎn)監(jiān)測DCS系統(tǒng)→SCADA系統(tǒng)→生產(chǎn)工藝自動控制→全廠自動化。
　?、诎凑铡俺鞘泄┧袠I(yè)2000年技術(shù)進步發(fā)展規(guī)劃”的精神，對不同的水司應有不同的定位要求。在“十五”期間可提出以下定位目標：對設(shè)計能力＞50×10⁴m³/d的水司，要求采用完整的SCADA系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)，并實現(xiàn)全公司計算機管理，包括全公司的管理網(wǎng)絡、管網(wǎng)信息管理、營業(yè)收費、服務熱線等；對設(shè)計能力＞10×10⁴m³/d的水廠，要求推廣自動監(jiān)測DCS系統(tǒng)，有條件的上全自動控制的DCS系統(tǒng)，普及自動加氯加礬系統(tǒng)；對設(shè)計能力為(5～10)×10⁴m³/d的水廠，要求采用自動加氯加礬系統(tǒng)，對出廠水進行全自動監(jiān)測，有條件的上DCS或CCS系統(tǒng)；對設(shè)計能力為(2～5)×10⁴m³/d的水廠，要求具備自動加氯系統(tǒng)，并做到出廠水質(zhì)的自動監(jiān)測。
　?、蹖τ谧詣蛹勇?，在有條件的水廠可實施流量配比的復合環(huán)控制，一般水廠實施流量配比即可；對于自動加礬，不茍于一種模式，只要達到能利用計算機切實控制沉淀池出水濁度達標即可，不必強求全自動。
　?、茏钥叵到y(tǒng)是硬件設(shè)備和軟件功能的有機結(jié)合。一個優(yōu)良的自控系統(tǒng)，追求的不是配置的豪華和造價的昂貴，而是從系統(tǒng)模式和整體設(shè)計上都符合凈水、供水、售水的需要。各個子系統(tǒng)之間，在設(shè)計上滿足合理配合和聯(lián)系，在系統(tǒng)功能、性能指標、經(jīng)濟指標、可靠度要求等綜合數(shù)據(jù)考核上達到工藝的需要，追求最佳的性能價格比。
　　目前，應該強調(diào)的是自控系統(tǒng)軟件的質(zhì)量。自控系統(tǒng)硬件設(shè)備的數(shù)量和技術(shù)指標，容易被重視和掌握，而軟件的技術(shù)功能指標，同樣是衡量一個自控系統(tǒng)可靠性、先進性的主要依據(jù)。因此，控制軟件的可靠性、實時性、完善性、可操作性、容錯技術(shù)和自診斷功能是自控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。檢驗和衡量供水行業(yè)自控軟件的考核指標，應該包括以下9項內(nèi)容：操作指令的執(zhí)行時間(≤3 s)、冗余系統(tǒng)的切換時間(≤30 s)、計算機畫面上數(shù)據(jù)刷新周期、在72 h內(nèi)允許的通信故障發(fā)生的累計時間和一次故障的最長時間、數(shù)據(jù)通信負載容量和考核方法、故障發(fā)生到屏幕顯示時間(≤3 s)、PLC控制器對一次儀表數(shù)據(jù)的采集周期(≤20 s)、PLC控制器之間詢問時間和等待時間(一般為1～2 s)、計算機之間詢問時間。
　　⑤為與國際先進水平接軌，下一步應實現(xiàn)自控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的聯(lián)機應用，如DCS系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)、公司管理網(wǎng)絡、管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)、公司服務熱線系統(tǒng)等，以充分發(fā)揮自控系統(tǒng)的作用，實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，創(chuàng)造更大的效益。

　　4　今后應注意的問題

　?、偬岣邔ψ詣踊恼J識
　　供水行業(yè)自動化是當今的必然發(fā)展趨勢，其重要性體現(xiàn)在：
　　a.是我國供水行業(yè)與國際接軌的需要。
　　b.是提高供水水質(zhì)和提高供水可靠性的重要途徑。
　　c.是提高供水服務質(zhì)量的需要。
　　d.是降低制水成本、降低電耗、漏耗的重要途徑。
　　總之，它是實施現(xiàn)代化管理的需要，這個觀念應當進一步牢固樹立。
　?、谧詣踊瘜嵤┲械馁|(zhì)量控制
　　自動化實施中的質(zhì)量控制十分重要，否則會進入“開始自動—不久手動—最后不動”的模式。要抓住的主要環(huán)節(jié)是：
　　a.對設(shè)計最好請專家咨詢審查，施工安裝一定要實施招投標。
　　b.由于水廠自動化具有其自身的特殊性，應當選擇對水廠自動化有成功經(jīng)驗并有良好信譽的
設(shè)計和安裝單位來承接工程。
　　c.設(shè)備選用國外著名廠家的產(chǎn)品是實施自動化的重要基礎(chǔ)。由于自動化技術(shù)設(shè)備的設(shè)計制造與國家的整體工業(yè)水平有關(guān)，目前我國生產(chǎn)的產(chǎn)品尚不能完全滿足供水行業(yè)應用的需要。
　　d.應選擇在中國有服務基地，能提供良好善后服務，業(yè)主容易獲得備件和技術(shù)咨詢的設(shè)備供應商。
　　e.管理人才的配備必須從建設(shè)階段就要考慮，沒有管理就沒有自動化。
　?、圩詣踊到y(tǒng)的維護管理
　　a.采取社會化分工：供水行業(yè)自動化對自來水公司的管理工作提出了比以往高得多的要求，對大部分水司來說，現(xiàn)有的技術(shù)力量(包括計算機、儀表、網(wǎng)絡、軟件方面的人員)不能完全勝任自動化系統(tǒng)的維護、開發(fā)和管理工作。因此，可以和大專院?；?qū)I(yè)公司聯(lián)合，采取社會化分工來實現(xiàn)高質(zhì)量的維護、開發(fā)、提高工作。
　　b.水廠的人才培訓：這是提高管理水平的重要環(huán)節(jié)，管理人員應該由工程師擔任，應盡可能在設(shè)備引進和談判階段就安排工程技術(shù)人員參加，使之了解水廠建設(shè)的全過程，并在以后為技術(shù)人員創(chuàng)造培訓和學習條件，培養(yǎng)各水司自已的技術(shù)人才。
　　致謝：
　　本文是在教授級高工洪覺民同志的悉心指導下完成的，謹致謝意。

　　電　　話：(0571)7815788-81408
　　收稿日期：2001-01-05