淺談廣州市番禺區(qū)智慧水務(wù)配電能效平臺遠程監(jiān)控系統(tǒng)與產(chǎn)品選型

時間：2023-11-21作者：安科瑞電子商務(wù)(上海)有限公司瀏覽：19

摘 要：依據(jù)廣州市番禺區(qū)排水工程現(xiàn)狀，探討了區(qū)內(nèi)遠程監(jiān)控系統(tǒng)與智慧管控系統(tǒng)的建設(shè)。通過設(shè)置管網(wǎng)監(jiān)控報警模塊、調(diào)度策略模塊、應(yīng)急預(yù)案管理模塊，建成廠網(wǎng)河一體化的智慧管控系統(tǒng),可實現(xiàn)番禺區(qū)內(nèi)閘站、泵站、凈水廠和管網(wǎng)運行狀況的遠程動態(tài)實時監(jiān)控與智慧管理。經(jīng)科學合理的調(diào)度分配，充分發(fā)揮現(xiàn)有排水設(shè)施體系作用，實現(xiàn)大限度地減少污水溢流量和污染物排放量,提高泵站,凈水廠等設(shè)施的運行效率。

關(guān)鍵詞：智慧水務(wù);遠程監(jiān)控;動態(tài)實時監(jiān)控;智慧管理

番禺區(qū)位于廣州市中南部,地處粵港澳大灣區(qū)地理位置，東臨獅子洋與東莞市相望,南濱南沙珠江出?？?，西鄰佛山市順德區(qū)和中山市，北接海珠區(qū)。2000年以來番禺區(qū)的快速發(fā)展逐步融入廣州主城區(qū)；同時，軌道交通、高快速路等重要通道的建設(shè),促使番禺區(qū)城鎮(zhèn)之間的功能聯(lián)系不斷增強，聯(lián)系的模式由“城區(qū)一邊緣”模式向內(nèi)部城鎮(zhèn)之間通過功能和空間聯(lián)系轉(zhuǎn)變，城市聯(lián)系呈現(xiàn)日益網(wǎng)絡(luò)化。番禺區(qū)的排水系統(tǒng)經(jīng)過多年的建設(shè)與發(fā)展，截止到2019年底,番禺區(qū)（不包括小谷圍）累計建成污水管網(wǎng)長度1496.1km,其中：污水管網(wǎng)長度749.7km,農(nóng)村生活污水治理工程管網(wǎng)（含分散式）746.1km。全區(qū)合流管長度715.80km。全區(qū)污水管網(wǎng)（含合流）總里程為2211.90km,現(xiàn)狀雨水管道總長約為915.5km,其中分流制管道長度為199.7km。

番禺區(qū)現(xiàn)狀共有9個污水系統(tǒng)，分別為污水系統(tǒng)、鐘村污水系統(tǒng)、中部污水系統(tǒng)、大石污水系統(tǒng)、洛溪污水系統(tǒng)、南村污水系統(tǒng)、化龍污水系統(tǒng)、海鷗島污水系統(tǒng)、小谷圍污水系統(tǒng)。目前番禺區(qū)現(xiàn)狀主要有9座凈水廠，結(jié)合在建大石凈水廠三期（5萬m³/d）、南村凈水廠三期（5萬m³/d）、洛溪島凈水廠二期（2.5萬m³/d），污水處理規(guī)模達3.7萬m3/d。

1 建設(shè)目標

番禺區(qū)“智慧水務(wù)”建設(shè)項目的數(shù)據(jù)資源建設(shè)任務(wù)一方面是在番禺區(qū)水務(wù)一體化平臺的數(shù)據(jù)資源基礎(chǔ)上繼續(xù)進行排水數(shù)據(jù)資源擴充,實現(xiàn)對各排水領(lǐng)域、各類型對象的業(yè)務(wù)采集、整理、存儲和管理，包括感知數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等，為排水工作開展奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ);另一方面,為了進一步融合到番禺區(qū)電子政務(wù)總框架,實現(xiàn)政務(wù)信息共享和排水業(yè)務(wù)協(xié)同，在數(shù)據(jù)資源層上引入番禺區(qū)相關(guān)政務(wù)部門信息資源和共享資源,包括、國規(guī)委等信息資源、地理信息圖層、“四標四實”數(shù)據(jù)等共享資源。同時，在“智慧水務(wù)”建設(shè)項目中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也會通過共享平臺向其他部門進行輸出。

2 遠程監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

遠程監(jiān)控子系統(tǒng)實現(xiàn)流域內(nèi)閘站、泵站、凈水廠和管網(wǎng)運行狀況的遠程動態(tài)實時監(jiān)控，為聯(lián)合調(diào)度提供在線數(shù)據(jù)支持。

2.1泵站遠程監(jiān)控

泵站遠程監(jiān)控模塊實現(xiàn)對泵站現(xiàn)場運行信息的遠程統(tǒng)一采集、傳輸、顯示與統(tǒng)計，為排水泵站運行管理提供基礎(chǔ)平臺。通過在線監(jiān)控界面實時展現(xiàn)泵站運行狀態(tài)；通過報警信息及時反映設(shè)備運行異常；通過運行曲線及匯計運行數(shù)據(jù),為泵站運行調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)具有過程監(jiān)視、遠程控制、狀態(tài)預(yù)警、曲線查詢、運行統(tǒng)計等功能。




2.2凈水廠遠程監(jiān)控

凈水廠遠程監(jiān)控系統(tǒng)（如圖2）實現(xiàn)對流域內(nèi)各凈水廠工藝運行過程的實時監(jiān)視,對各凈水廠運行數(shù)據(jù)的實時展示。將現(xiàn)場的信息無縫集成到監(jiān)控系統(tǒng)動態(tài)模擬畫面中,通過監(jiān)控畫面實時顯示凈水廠生產(chǎn)運行過程重要工藝參數(shù)與大型設(shè)備的運行狀態(tài)信號。監(jiān)控畫面模擬凈水廠工藝設(shè)計布局，形象而直觀地體現(xiàn)污水處理構(gòu)筑物、管道的布置情況、設(shè)備儀表安裝位置等。

當凈水廠生產(chǎn)運行過程中發(fā)生異常（如儀表設(shè)備故障、工藝參數(shù)異常等情況）時,系統(tǒng)通過檢測各類在線儀表監(jiān)測數(shù)據(jù)與歷史變化趨勢，對比預(yù)設(shè)標限值及報警條件，及時發(fā)布預(yù)警。系統(tǒng)通過調(diào)用存儲于數(shù)據(jù)庫內(nèi)的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù),生成實時曲線與歷史曲線系列畫面。用戶可根據(jù)需要動態(tài)選擇參數(shù)曲線,查看運行參數(shù)變化趨勢圖。并可以選擇顯示報警限曲線與參數(shù)標準值曲線，以作對比參考。

統(tǒng)計分析模塊實現(xiàn)對水質(zhì)、水量等工藝生產(chǎn)信息,以及關(guān)鍵設(shè)備的運行時間、啟停次數(shù)等設(shè)備運行信息的統(tǒng)計，并通過曲線圖、柱狀圖、餅圖、數(shù)據(jù)表等多種方式進行展示。

2.3管網(wǎng)遠程監(jiān)控

管網(wǎng)在線監(jiān)控模塊實現(xiàn)對于分散在管網(wǎng)系統(tǒng)的干管、溢流點、易澇點等關(guān)鍵節(jié)點監(jiān)測設(shè)備采集的管網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的顯示、查詢、分析和可視化信息管理,并可對管網(wǎng)運行故障進行報警。主要包括監(jiān)測信息查詢、監(jiān)測報警和運行統(tǒng)計3個功能。

1）監(jiān)測信息查詢。監(jiān)測信息查詢提供對分散在管網(wǎng)系統(tǒng)主干管、溢流點、易澇點等關(guān)鍵節(jié)點的在線液位計、流量計、水質(zhì)等監(jiān)測設(shè)備采集的數(shù)據(jù)的顯示、查詢、儲存和管理功能。系統(tǒng)提供地圖、曲線、表格等方式直觀顯示液位、流量等在線監(jiān)測數(shù)據(jù),支持歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)查看,以便了解整個排水管網(wǎng)的運行狀況。

2）監(jiān)測報警。監(jiān)測報警實現(xiàn)管網(wǎng)設(shè)施運行狀態(tài)異常或監(jiān)測指標出警戒值，將異常所在的位置進行顯示,并以地圖閃爍等方式向用戶發(fā)出警報信息，確保異常的快速處理;此外,支持對歷史警情信息的查詢和管理。

3）行統(tǒng)計。運行統(tǒng)計支持對監(jiān)測數(shù)據(jù)生成各類運行專題圖（如曲線圖、柱狀圖等）,實現(xiàn)對于排水管網(wǎng)運行信息的匯計，輔助管理人員掌握管網(wǎng)總體運行狀況。決策支持子系統(tǒng)通過對流域調(diào)度運行監(jiān)測數(shù)據(jù)進行匯計,分析流域排水系統(tǒng)運行狀況,評估排水系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備調(diào)度能力，為管理決策提供統(tǒng)計數(shù)據(jù)支持。

1）管網(wǎng)負荷分析。管網(wǎng)負荷分析模塊實現(xiàn)對排水管網(wǎng)運行負荷監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯計（如圖3）。通過繪制管道充滿度、流速、節(jié)點水深專題圖,分析不同降雨情景、不同調(diào)度策略支持下,管網(wǎng)水力負荷變化情況,統(tǒng)計管網(wǎng)負荷運行區(qū)間分布，統(tǒng)計滿負荷運行管線,評估管網(wǎng)運行效率和性,為提高管網(wǎng)的運行效率,均衡管網(wǎng)的排水負荷,發(fā)揮排水管網(wǎng)排水能力提供統(tǒng)計數(shù)據(jù)支持。

2）管網(wǎng)溢流分析。管網(wǎng)溢流分析模塊實現(xiàn)對排水管網(wǎng)溢流監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯計。通過繪制檢查井溢流專題圖，分析不同降雨強度情景、不同排水調(diào)度模式下，總?cè)肓髁亢偷缆贩e水情況，統(tǒng)計區(qū)域溢流次數(shù)、溢流時長，分析排水負荷空間分布和時間變化規(guī)律,分析管網(wǎng)內(nèi)部水流特征，鎖定溢流風險區(qū)域，溢流點位置、溢流量和溢流時間,以便能夠根據(jù)溢流量大小合理的排澇預(yù)案，為防汛搶險提供依據(jù),實現(xiàn)管網(wǎng)溢流管理的定量化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化。

3）調(diào)度能力分析。調(diào)度能力分析模塊實現(xiàn)對排水系統(tǒng)運行調(diào)度數(shù)據(jù)的匯計，結(jié)合管網(wǎng)運行狀態(tài)和蓄水空間計算,分析排水設(shè)施的調(diào)蓄、輸送、處理能力，評估排水設(shè)施設(shè)備運行效率,對排水系統(tǒng)的排水性能進行總體分析和瓶頸識別，掌握系統(tǒng)可承受、可調(diào)節(jié)的排水能力和潛力，為調(diào)度策略和排水系統(tǒng)評價提供依據(jù)。

3 廠網(wǎng)河一體化智慧管控系統(tǒng)

通過科學合理的調(diào)度分配,充分發(fā)揮現(xiàn)有排水設(shè)施體系作用，實現(xiàn)大限度地減少污水溢流量和污染物排放量，提高泵站、凈水廠等設(shè)施的運行效率。

1)調(diào)度策略。調(diào)度策略模塊實現(xiàn)對排水系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)度方案的定制化管理。通過系統(tǒng)可以進行排水系統(tǒng)設(shè)施與設(shè)備調(diào)度規(guī)則的輸入、編輯、保存、查詢、瀏覽等操作，并可對調(diào)度策略的實施結(jié)果進行分析和預(yù)測,并能基于運行調(diào)度事件經(jīng)驗實現(xiàn)調(diào)度策略優(yōu)化。同時，系統(tǒng)能夠結(jié)合排水系統(tǒng)數(shù)據(jù),進行調(diào)度條件檢測和調(diào)度參數(shù)的設(shè)置校驗，系統(tǒng)調(diào)度策略實施的性。通過編制科學合理的調(diào)度策略，為排水系統(tǒng)優(yōu)化運行提供決策支持。

2)管網(wǎng)監(jiān)控報警。管網(wǎng)監(jiān)控報警模塊實現(xiàn)對管網(wǎng)運行狀態(tài)的分析判斷,對運行過程中可能出現(xiàn)或已經(jīng)出現(xiàn)的各類異常情況進行報警和預(yù)警的功能。系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先定義的篩選條件對采集到的數(shù)據(jù)進行識別分析，當發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)運行狀態(tài)異常或監(jiān)測指標出警戒值,將以圖標閃爍、報警列表等方式向用戶發(fā)出警報信息。除了根據(jù)流量和液位等在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行自動報警外,還可以綜合排水管網(wǎng)中關(guān)鍵位置的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和排水設(shè)施的運行信息,結(jié)合歷史積累的運行數(shù)據(jù),根據(jù)研究區(qū)內(nèi)一定時間內(nèi)的雨強、歷時和防范標準等實際情況，對檢查井溢流、地面積水等事故可能出現(xiàn)的時間、范圍和等級等信息進行顯示并提前進行預(yù)報。

3）應(yīng)急預(yù)案管理。應(yīng)急預(yù)案管理模塊實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)聯(lián)合調(diào)度突發(fā)事件應(yīng)急處理處置方案的管理和維護。建立應(yīng)急預(yù)案庫、庫、案例庫,通過系統(tǒng)進行應(yīng)預(yù)案報告的上傳、瀏覽、下載、導出、新等功能操作。并對應(yīng)急事件處理處置程序響應(yīng)情況進行跟蹤備案記錄。針對不同情景環(huán)境和運行條件相應(yīng)具體的預(yù)防措施和應(yīng)急程序,為應(yīng)急指揮調(diào)度提供分析、決策依據(jù)。

4 AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

4.1平臺概述

安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝保護、監(jiān)測、分析、治理裝置，用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強度，監(jiān)測主要用能設(shè)備能效，保護污水廠運行，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學、精細的解決方案。

4.2平臺組成

AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運維等，貫穿水務(wù)能源流的始終，幫助運維管理通過一套平臺、一個APP實時了解水務(wù)配電系統(tǒng)運行狀況，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要。

參考文獻：

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