蔣繼申；儲(chǔ)雪松；代榮
(杭州市自來(lái)水總公司，浙江杭州310009)

　　摘　要：介紹了改革開放以來(lái)浙江省供水行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用、發(fā)展情況，分析了發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出了今后供水自動(dòng)化的發(fā)展方向。
　　關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng)；自動(dòng)加氯加礬系統(tǒng)；SCADA系統(tǒng)；定位；質(zhì)量控制
　　中圖分類號(hào)：TU991.62
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
　　文章編號(hào)：1000-4602(2001)04-0033-04

　　1　應(yīng)用現(xiàn)狀

　　浙江省水協(xié)于2000年8月進(jìn)行了一次自來(lái)水行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)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(dòng)控制、自動(dòng)加氯、自動(dòng)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(yíng)業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)等8個(gè)主要方面，涉及35個(gè)水司，71座水廠。
　　從調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以歸納出：
　　①水廠自動(dòng)化在近10年間獲得了長(zhǎng)足進(jìn)步
　　a.1990年初，杭州市自來(lái)水公司與哈爾濱建筑大學(xué)合作，在全國(guó)率先研究成功了SCD單因子自動(dòng)投藥控制技術(shù)；杭州市“八五”應(yīng)急工程利用加拿大政府貸款，實(shí)現(xiàn)了4個(gè)水廠的自動(dòng)加氯加礬及DCS集散控制系統(tǒng)；率先采用了美國(guó)MOTOROLA公司的MOSCAD通信系統(tǒng)；利用世界銀行貸款及國(guó)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(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，全廠定員只有60人。
　　b.寧波自來(lái)水公司5個(gè)水廠中有3個(gè)建成了DCS自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，3個(gè)水廠實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)加氯加礬，并建成了全自動(dòng)控制的15×10⁴m³/d規(guī)模的北侖水廠。
　　c.溫州自來(lái)水公司利用世界銀行貸款，建成了全自動(dòng)控制的10×10⁴m³/d的西山水廠，并利用自籌資金在新陽(yáng)岙水廠和東向水廠中實(shí)施了DCS系統(tǒng)和自動(dòng)加氯加礬系統(tǒng)。
　　d.金華山嘴頭水廠在全省率先實(shí)施了自動(dòng)加氯和計(jì)量泵加礬，嘉興石臼洋水廠、湖州城西水廠實(shí)施了監(jiān)測(cè)DCS系統(tǒng)，臨安第二水廠、臺(tái)州路橋水廠、嘉善第二水廠、奉化新水廠、中國(guó)輕紡城水廠以及樂(lè)清水廠等一大批中小水廠也有了一定規(guī)模的自動(dòng)化應(yīng)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(dòng)化程度都相當(dāng)高，有的可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)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(jì)效益和社會(huì)效益。
　　②水廠自動(dòng)化的幾種不同模式
　　“城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃”將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用劃分為四個(gè)水平。一類水司要求“采用國(guó)際上比較先進(jìn)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(guò)程自動(dòng)控制與信息管理功能”，應(yīng)用率＞99.8%；二類水司要求“能采集必要的工藝參數(shù)”，具有對(duì)“生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控的功能”，應(yīng)用率＞95%；三類水司要求“用計(jì)算機(jī)集中監(jiān)測(cè)水廠工藝主要參數(shù)及主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)”；四類水司要求“水廠連續(xù)監(jiān)測(cè)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(dòng)化大概可分為五種不同的模式：
　　a.全自動(dòng)DCS系統(tǒng)+自動(dòng)加氯加礬系統(tǒng)，實(shí)施該種模式的水廠統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。
　　b.水廠監(jiān)測(cè)DCS系統(tǒng)+自動(dòng)加氯加礬系統(tǒng)，實(shí)施該種模式的水廠統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。
　　c.自動(dòng)加氯、加礬系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。
　　d.出廠水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，在被調(diào)查的35個(gè)水司和71座水廠中，全部實(shí)現(xiàn)出廠水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。
　　e.SCADA系統(tǒng)，實(shí)施SCADA系統(tǒng)的水司比例較高(54.28%)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。

　　SCADA系統(tǒng)主要有進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)的兩種。杭州水司采用美國(guó)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(xué)等單位研制的PLC+RADIO系統(tǒng)。
　　在調(diào)查中，還有一部分單位沒(méi)有反饋，可視為尚未實(shí)施自動(dòng)化技術(shù)，其數(shù)量約為總數(shù)的1/2。因此可以認(rèn)為，全省供水行業(yè)實(shí)現(xiàn)了出廠水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的約占50%，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加氯加礬的約占25%，實(shí)現(xiàn)水廠DCS系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)和建立SCADA的約占20%，實(shí)現(xiàn)水廠全自動(dòng)控制的約占2.1%。
　　③水廠的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)正在發(fā)展
　　在水廠實(shí)施自動(dòng)化技術(shù)的同時(shí)，各水司計(jì)算機(jī)應(yīng)用已普及到營(yíng)業(yè)、管網(wǎng)管理、材料、計(jì)劃、財(cái)務(wù)、勞資、設(shè)計(jì)與施工的各個(gè)階段，如杭州水司應(yīng)用于管理的計(jì)算機(jī)已達(dá)140多臺(tái)。
　　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(gè)水司，占水司總數(shù)的28.57%，建立營(yíng)業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)的有24個(gè)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(luò)、為民服務(wù)熱線等管理系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表5。

　　④水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)得到應(yīng)用
　　有28個(gè)水廠實(shí)現(xiàn)了水泵變頻調(diào)速，占被調(diào)查對(duì)象的39.44%，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表6。

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

　　2 存在的問(wèn)題

　　由于歷史和現(xiàn)實(shí)的原因，供水行業(yè)自動(dòng)化的總體發(fā)展水平還不高，今后在自動(dòng)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(wèn)題可以歸納為：
　　①總體發(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(shí)施自動(dòng)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(dòng)控制是這些水廠的迫切任務(wù)。
　　b.大多數(shù)新建水廠按規(guī)劃要求建立了自動(dòng)化系統(tǒng)，而老廠自控系統(tǒng)配置相對(duì)落后，老廠的改造任務(wù)相當(dāng)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(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(DCS或CCS)的普及率還不到20%。
　　e.全省還沒(méi)有一個(gè)水司全面實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。
　　②發(fā)展不平衡
　　大城市的水廠自動(dòng)化程度相對(duì)較高，現(xiàn)有的幾個(gè)自動(dòng)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(duì)落后，不少縣市的調(diào)查表收不上來(lái)，主要原因是還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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。
　　③維護(hù)管理跟不上
　　管理上問(wèn)題較多，自動(dòng)化系統(tǒng)建立后的管理水平顯得滯后，影響了自動(dòng)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(dāng)前水廠管理的重要課題。
　　④規(guī)劃和設(shè)計(jì)上存在盲目性
　　不同類型的水廠自動(dòng)化分別應(yīng)該達(dá)到什么程度?如何配置才是科學(xué)的和合理的?調(diào)查顯示，在有限的資金條件下，自動(dòng)化系統(tǒng)配置的合理性和可用性仍需要探索和改進(jìn)。

　　3　發(fā)展方向的探討

　　①各水司應(yīng)該根據(jù)自己的具體情況，采取分階段實(shí)施方案，以合理的資金和順序發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)。各水廠自動(dòng)化的發(fā)展順序按照重要程度可以安排為：自動(dòng)加礬加氯→生產(chǎn)監(jiān)測(cè)DCS系統(tǒng)→SCADA系統(tǒng)→生產(chǎn)工藝自動(dòng)控制→全廠自動(dòng)化。
　　②按照“城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃”的精神，對(duì)不同的水司應(yīng)有不同的定位要求。在“十五”期間可提出以下定位目標(biāo)：對(duì)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)全公司計(jì)算機(jī)管理，包括全公司的管理網(wǎng)絡(luò)、管網(wǎng)信息管理、營(yíng)業(yè)收費(fèi)、服務(wù)熱線等；對(duì)設(shè)計(jì)能力＞10×10⁴m³/d的水廠，要求推廣自動(dòng)監(jiān)測(cè)DCS系統(tǒng)，有條件的上全自動(dòng)控制的DCS系統(tǒng)，普及自動(dòng)加氯加礬系統(tǒng)；對(duì)設(shè)計(jì)能力為(5～10)×10⁴m³/d的水廠，要求采用自動(dòng)加氯加礬系統(tǒng)，對(duì)出廠水進(jìn)行全自動(dòng)監(jiān)測(cè)，有條件的上DCS或CCS系統(tǒng)；對(duì)設(shè)計(jì)能力為(2～5)×10⁴m³/d的水廠，要求具備自動(dòng)加氯系統(tǒng)，并做到出廠水質(zhì)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。
　　③對(duì)于自動(dòng)加氯，在有條件的水廠可實(shí)施流量配比的復(fù)合環(huán)控制，一般水廠實(shí)施流量配比即可；對(duì)于自動(dòng)加礬，不茍于一種模式，只要達(dá)到能利用計(jì)算機(jī)切實(shí)控制沉淀池出水濁度達(dá)標(biāo)即可，不必強(qiáng)求全自動(dòng)。
　　④自控系統(tǒng)是硬件設(shè)備和軟件功能的有機(jī)結(jié)合。一個(gè)優(yōu)良的自控系統(tǒng)，追求的不是配置的豪華和造價(jià)的昂貴，而是從系統(tǒng)模式和整體設(shè)計(jì)上都符合凈水、供水、售水的需要。各個(gè)子系統(tǒng)之間，在設(shè)計(jì)上滿足合理配合和聯(lián)系，在系統(tǒng)功能、性能指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、可靠度要求等綜合數(shù)據(jù)考核上達(dá)到工藝的需要，追求最佳的性能價(jià)格比。
　　目前，應(yīng)該強(qiáng)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(biāo)，容易被重視和掌握，而軟件的技術(shù)功能指標(biāo)，同樣是衡量一個(gè)自控系統(tǒng)可靠性、先進(jìn)性的主要依據(jù)。因此，控制軟件的可靠性、實(shí)時(shí)性、完善性、可操作性、容錯(cuò)技術(shù)和自診斷功能是自控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。檢驗(yàn)和衡量供水行業(yè)自控軟件的考核指標(biāo)，應(yīng)該包括以下9項(xiàng)內(nèi)容：操作指令的執(zhí)行時(shí)間(≤3 s)、冗余系統(tǒng)的切換時(shí)間(≤30 s)、計(jì)算機(jī)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(jì)時(shí)間和一次故障的最長(zhǎng)時(shí)間、數(shù)據(jù)通信負(fù)載容量和考核方法、故障發(fā)生到屏幕顯示時(shí)間(≤3 s)、PLC控制器對(duì)一次儀表數(shù)據(jù)的采集周期(≤20 s)、PLC控制器之間詢問(wèn)時(shí)間和等待時(shí)間(一般為1～2 s)、計(jì)算機(jī)之間詢問(wèn)時(shí)間。
　　⑤為與國(guó)際先進(jìn)水平接軌，下一步應(yīng)實(shí)現(xiàn)自控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)應(yīng)用，如DCS系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)、公司管理網(wǎng)絡(luò)、管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)、公司服務(wù)熱線系統(tǒng)等，以充分發(fā)揮自控系統(tǒng)的作用，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，創(chuàng)造更大的效益。

　　4　今后應(yīng)注意的問(wèn)題

　　①提高對(duì)自動(dòng)化的認(rèn)識(shí)
　　供水行業(yè)自動(dòng)化是當(dāng)今的必然發(fā)展趨勢(shì)，其重要性體現(xiàn)在：
　　a.是我國(guó)供水行業(yè)與國(guó)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(wù)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(shí)施現(xiàn)代化管理的需要，這個(gè)觀念應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步牢固樹立。
　　②自動(dòng)化實(shí)施中的質(zhì)量控制
　　自動(dòng)化實(shí)施中的質(zhì)量控制十分重要，否則會(huì)進(jìn)入“開始自動(dòng)—不久手動(dòng)—最后不動(dòng)”的模式。要抓住的主要環(huán)節(jié)是：
　　a.對(duì)設(shè)計(jì)最好請(qǐng)專家咨詢審查，施工安裝一定要實(shí)施招投標(biāo)。
　　b.由于水廠自動(dòng)化具有其自身的特殊性，應(yīng)當(dāng)選擇對(duì)水廠自動(dòng)化有成功經(jīng)驗(yàn)并有良好信譽(yù)的
設(shè)計(jì)和安裝單位來(lái)承接工程。
　　c.設(shè)備選用國(guó)外著名廠家的產(chǎn)品是實(shí)施自動(dòng)化的重要基礎(chǔ)。由于自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備的設(shè)計(jì)制造與國(guó)家的整體工業(yè)水平有關(guān)，目前我國(guó)生產(chǎn)的產(chǎn)品尚不能完全滿足供水行業(yè)應(yīng)用的需要。
　　d.應(yīng)選擇在中國(guó)有服務(wù)基地，能提供良好善后服務(wù)，業(yè)主容易獲得備件和技術(shù)咨詢的設(shè)備供應(yīng)商。
　　e.管理人才的配備必須從建設(shè)階段就要考慮，沒(méi)有管理就沒(méi)有自動(dòng)化。
　　③自動(dòng)化系統(tǒng)的維護(hù)管理
　　a.采取社會(huì)化分工：供水行業(yè)自動(dòng)化對(duì)自來(lái)水公司的管理工作提出了比以往高得多的要求，對(duì)大部分水司來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的技術(shù)力量(包括計(jì)算機(jī)、儀表、網(wǎng)絡(luò)、軟件方面的人員)不能完全勝任自動(dòng)化系統(tǒng)的維護(hù)、開發(fā)和管理工作。因此，可以和大專院校或?qū)I(yè)公司聯(lián)合，采取社會(huì)化分工來(lái)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的維護(hù)、開發(fā)、提高工作。
　　b.水廠的人才培訓(xùn)：這是提高管理水平的重要環(huán)節(jié)，管理人員應(yīng)該由工程師擔(dān)任，應(yīng)盡可能在設(shè)備引進(jìn)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(guò)程，并在以后為技術(shù)人員創(chuàng)造培訓(xùn)和學(xué)習(xí)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(jí)高工洪覺(jué)民同志的悉心指導(dǎo)下完成的，謹(jǐn)致謝意。

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