供水管网自动化检测系统设计与实现
基于可编程控制器的供水系统设计与实现
2020年第19卷第14期基于可编程控制器的供水系统设计与实现□陈佳彤【内容摘要】城市供水系统直接关联到人们正常的生活质量，日供水量在不同时间段内也存在较大差异，依靠传统的人工手动调节已经无法确保管网内水压的恒定，很容易出现供水压力的不稳定。
论文探讨将PLC自动控制技术应用在城市供水系统，并设计了变频恒压供水系统，实现自动调节供水需求和供水量之间的关联，这就可以使两者的水压能够保持一致。
PLC自动控制城市供水系统中设定了手动、全自动两种控制模式、闭环控制等多个功能模块。
在实际的供水公司实践过后，供水系统能够最大化的降低能量的消耗，系统响应具备较好的快速响应。
【关键词】供水管网压力；闭环控制；PLC自动控制；变频器运行状态【作者单位】陈佳彤，江苏省徐州技师学院城市供水系统确保了城市居民生活用水的稳定性、生活质量，确保城市生活中日常生活生产用水、消防用水的正常供应。
我国水资源总量较大，可饮用的水资源却严重短缺，水资源分布不均衡，较多城市用水都出现短缺情况，甚至一些大中型城市长期缺水，由此造成了年经济损失量高达2 300亿元，亟需提升城市供水系统的设计要求。
目前我国大城市供水系统的工作模式是传统的恒速泵组切换加压供水方式，传统水泵加压工作模式会消耗大量的电能，提供的管网水压不稳定，自动化控制水平也非常低，和国外发达国家相比仍存在比较大的差距，因此二次设计和改造现有的供水系统越来越重要。
应用自动化控制技术提升日常供水系统的控制监控水平，尤其是在消防紧急用水控制方面，由于消防用水的水压压力较高，因此在使用消防用水时供水系统要能够实现自动加压，这就要求恒压供水系统具备较好的控制性、可靠性。
一、恒压供水系统的控制要求及工作原理（一）恒压供水系统的控制要求。
恒压供水系统要根据供水需求来确定控制要求，具体包含以下方面。
一是生活用水、消防用水泵组为相互备用，根据需求来调用相关的水泵，这就可以提升城市供水系统的效率和机动性。
自来水厂的自动化控制
自来水厂的自动化控制引言：自来水是人们日常生活中必不可少的资源，而自来水厂的自动化控制系统能够有效地提高生产效率和水质管理。
本文将从五个方面详细阐述自来水厂的自动化控制。
一、水源控制1.1 水源监测：自动化控制系统通过传感器实时监测水源的水位、水质等指标，确保水源的稳定供应。
1.2 水源调节：根据监测数据，自动化控制系统能够自动调节水源的进水量，保持水源的平衡和稳定。
1.3 水源保护：自动化控制系统能够实时监测水源的污染情况，一旦发现异常，能够及时采取措施，保护水源的纯净度。
二、净水处理2.1 水质监测：自动化控制系统通过传感器实时监测净水的水质指标，如浊度、PH值等，确保净水质量符合标准。
2.2 水处理工艺：自动化控制系统能够根据监测数据，自动调节水处理工艺的参数，如加药量、搅拌时间等，提高水处理效率。
2.3 故障检测与处理：自动化控制系统能够监测水处理设备的运行状态，一旦发现故障，能够及时报警并采取相应的处理措施，确保净水处理的连续性和稳定性。
三、配水系统控制3.1 储水池水位控制：自动化控制系统能够通过水位传感器监测储水池的水位，根据需求自动控制进水和排水，保持储水池的水位稳定。
3.2 配水管网控制：自动化控制系统能够实时监测配水管网的压力和流量，并根据需求自动调节阀门的开启程度，保持管网的稳定供水。
3.3 水质保障：自动化控制系统能够监测配水管网的水质，一旦发现异常，能够及时采取措施，保障供水的水质安全。
四、能源管理4.1 电力监测：自动化控制系统能够实时监测自来水厂的电力消耗情况，根据需求自动调节设备的运行，提高能源利用效率。
4.2 节能措施：自动化控制系统能够根据实时数据，自动调节设备的运行参数，如减少泵站的运行频次、降低设备的负载等，实现节能效果。
4.3 故障检测与处理：自动化控制系统能够监测设备的运行状态，一旦发现故障，能够及时报警并采取相应的处理措施，提高设备的可靠性和运行效率。
小区供水控制系统的设计与实现-开题报告
5. 上位监控功能如何设计
系上位机控制系统主界面中有4个按钮,分别对应4个子界面:水泵运行状态、参数设置、压力曲线和故障记录,4个子界面共同实现了上位机控制系统对整个恒压供水系统的监测与控制功能。(1)水泵运行状态界面:包括水泵启动控制和水泵运行状态显示。水泵运行界面窗体中,加载了两个定时器、一个MSComm通信控件及SHAPE图像控件。定时器1用于定时向下位机发送读参数指令,当参数设定事件发生后,定时器1将不使用，只有接收参数设定的反馈信息后才能重新使用定时器1。定时器2用于处理反馈数据,包括状态显示、绘制实时曲线和故障信息存储。MSComm控件用于通信参数的设定和通信事件的执行和反应。SHAPE 图像控件用于参数显示的执行。(2)参数设定界面:水泵运行状态界面中设有参数设定按钮,点击相应的按钮将会进人到参数设定界面,界面上有对应的各种参数的输人文本框。在文本框内输人所需的设定值后，点击参数设定按钮,系统将禁止定时器1的使用动作,之后向下位机发送写命令,等待数据接收后,在水泵运行界面中的定时器2处理相关的反馈信息。(3)压力曲线界面:用于绘制实时曲线，便于用户观测管网实时数值。曲线的绘制中,图像的偏移采。(4)故障记录界面:用于故障记录的存储和查询。本系统中运用DataCombo数据绑定组合框控件和ADO数据控件实现故障信息的存储和查询。
PLC控制变频器的恒压供水系统的设计
PLC控制变频器的恒压供水系统的设计恒压供水系统是一种能够根据管网压力变化自动调节水泵运行速度的系统，常用于公共建筑、工业厂房和住宅小区的水供应系统中。
PLC（可编程逻辑控制器）控制变频器的恒压供水系统设计是一种自动化控制方案，能够有效地提高供水系统的稳定性和能效。
1.系统布局设计：需要根据实际的供水系统布局来确定变频器的安装位置和水泵的布置，以确保系统的整体效果最优。
通常情况下，变频器和PLC控制器会安装在一个控制柜中，方便集中控制和管理。
2.传感器选择与安装：恒压供水系统需要通过传感器来实时监测管网压力的变化，常用的传感器包括压力传感器和流量传感器。
这些传感器需要适当地安装在管道上，并与PLC控制器相连接，以便实时采集和反馈数据。
3.变频器选择与参数设置：根据水泵的功率和变频器的性能需求，选择合适的变频器，并进行参数设置。
在供水系统中，变频器的作用是通过控制电机的转速来调整水泵的出水量，从而满足恒压供水的需求。
4.PLC程序设计：根据实际的供水系统需求，编写PLC程序进行控制逻辑的设计。
程序中需要包括对传感器数据的采集和处理、对变频器的频率设置和控制、对水泵的启停控制等功能。
5.系统调试与优化：在完成PLC程序的设计后，需要进行系统的调试与优化。
通过实际操作和测试，确定系统的参数设置和控制策略是否满足恒压供水系统的要求，并对系统进行优化，提高供水系统的工作效率和稳定性。
6.联动控制与报警功能设计：为了确保供水系统的安全性和稳定性，在PLC控制变频器的恒压供水系统设计中，还需要考虑系统的联动控制和报警功能。
例如，当系统发生故障或异常情况时，PLC控制器可以发出报警信号，并采取相应的措施来保护设备和系统的运行。
总而言之，PLC控制变频器的恒压供水系统设计是一项复杂而重要的工作，它能够实现供水系统的自动化控制，提高系统的稳定性和能效。
要设计一个好的恒压供水系统，需要充分了解供水系统的要求和实际情况，并合理选择和配置设备，进行有效的控制策略设计和系统优化。
城乡安全饮水自控管理系统的设计与实现
第 4 期 2011 年8月水利信息化Water Resources InformatizationNO.4 Aug.,2011城乡安全饮水自控管理系统的设计与实现热紫燕，吴志强（巩留县水电局，新疆 巩留 835400）摘 要：为满足城乡日常用水需求量和安全饮水要求，在分析新疆城乡供水行业现状的基础上，提出一种城乡安全饮水自动化监控管理系统设计实施方案。
指出解决影响安全饮水的隐患问题是供水运行管理的目标，介绍实现自动化监控管理的关键技术，详细分析 5 个子系统的功能实现的具体过程。
通过饮水自控系统可以对城乡安全饮水工程的水源、水质、管网及生产过程，进行监测、控制、监视和管理，以实现对涉及安全饮水的信息实时监测、报警和应急处理，达到安全饮水目的。
通过在新疆巩留县的实验，表明该系统可以提高管理运行效益，实现对供水的智能管理控制。
关键词：供水；安全；自动化监控；饮水；监控管理 中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1674-9405(2011)04-0028-04收稿日期：2011-04-27作者简介：热紫燕（1967－），甘肃临夏人，高级工程师，从事水利工程规划设计建设及工程管理工作。
随着社会经济的发展，水对人民生活与生产的影响日益加强，人们不断提高对供水质量与安全可靠性的要求，重视降低供水能耗；另一方面水源却更加紧张，水污染日趋严重。
因此当今城乡供水设施的建设或改造，应着眼于长期规划，有效利用现代科学技术的成果，满足城乡日常用水需求量和供水质量的安全饮水要求。
为此，针对中国城乡供水行业现有状况，综合使用物联网、水净化处理、自动化控制与监测、自动通信、视频远程监控等技术设计了城乡安全饮水自动化监控管理系统（以下简称安全饮水自控系统），从而实现水源、水质、压力等涉及安全饮水信息的实时监测和报警及应急处理，以及管线、蓄水池、水处理厂等各个工艺及环节的自动监测控制及管理，有效地保证安全供水和饮水。
城市供水管网信息化建设与运行管理技术措施
信息化建设的基本内涵
城市给水管网系统信息化工程一般是由专业软 件、硬件、基础数据和智力投入构建的系统集 成产品，可以直接服务于政府管理部门、规划 设计与施工管理部门和城市给排水管网系统运 行管理部门，它是数字化城市的重要组成部分。
Mike Urban
SewerGEMS
Infoworks CS
EPANET & SWMM
软件技术——建模软件
常用国内建模软件
WNW NETSIMU NETGIS
国外软件的二次开发
基于地理信息平台进行二次开发，如ArcGIS、 MapInfo的二次开发。
特点： ①成本低； ②适合国内企业需求。
系统集成技术
系统架构设计 模块化设计与实现 数据流 接口 标准化
建模框架
SCADA系统 基础数 据库
GIS系统
动态监控管网 设施的运行工况
系统集成
管网模型
弄清楚管网设施 的现状和能力
模拟预测评估 管网设施的状态
基本内容
基本概念 信息的基本要素——数据 信息化的软件平台 信息化的硬件平台 信息化集成技术 基于信息化的管理技术
在我国供水管网的信息化建设早于排水管网的 信息化建设，供水管网信息化建设的原始动力 来源于企业经济效益和提高服务质量。实现这 一目标具有挑战性。
领导重视是信息化建设的必要条件
我国现行规范指导城市给排水管网工程设计的 基础是水力计算公式，而欧美等发达国家已经 将设计规范修改成为基于模型的设计方法。
供水管网监测技术的创新与应用
供水管网监测技术的创新与应用水是生命之源，供水管网则是将水输送到千家万户的“血管”。
随着城市化进程的加速和人们对水资源管理要求的不断提高，供水管网监测技术的创新与应用变得至关重要。
供水管网监测技术的重要性不言而喻。
它能够实时掌握管网的运行状态，及时发现漏水、爆管等问题，保障供水的安全性和稳定性；还可以优化水资源的分配，提高供水效率，降低能耗和成本。
过去，传统的监测方法主要依赖人工巡查和定期检测，这种方式不仅效率低下，而且难以发现潜在的问题。
但如今，随着科技的飞速发展，一系列创新的监测技术应运而生。
传感器技术是供水管网监测中的关键一环。
新型的传感器能够精确地测量水压、流量、水质等参数，并将数据实时传输到控制中心。
例如，压力传感器可以监测管道内的压力变化，一旦压力异常，可能预示着管道存在漏水或者堵塞的情况。
流量传感器则能准确记录水的流量，为水资源的计量和管理提供有力支持。
而水质传感器能够实时监测水中的各种污染物、重金属含量以及酸碱度等指标，确保供水水质符合标准。
与之相配合的是数据采集与传输技术的进步。
过去，数据采集往往受到距离和环境的限制，而现在，通过无线通信技术，如 GPRS、LoRa 等，监测数据能够快速、稳定地传输到远程服务器。
这使得工作人员可以随时随地获取管网的运行信息，大大提高了工作效率和响应速度。
在数据分析方面，也有了显著的创新。
基于大数据和人工智能的算法，能够对海量的监测数据进行深度挖掘和分析。
通过建立数学模型，预测管网可能出现的故障，提前采取措施进行维护和修复，从而降低事故发生的概率。
同时，还可以根据不同区域的用水需求和时间规律，优化供水调度，实现水资源的合理分配。
地理信息系统（GIS）的应用为供水管网监测提供了直观的可视化平台。
将管网的布局、设备位置、监测数据等信息整合到GIS 地图上，工作人员能够清晰地了解管网的整体情况，快速定位问题所在，制定更有效的解决方案。
此外，物联网技术的融入使得供水管网监测更加智能化。
供水管网调度自动化的创新与应用探析
供水管网调度自动化的创新与应用探析随着城市化进程的不断加快，城市供水管网的调度管理面临着日益严峻的挑战。
传统的供水管网调度管理方法往往依靠人工操作，面临着运行效率低、调度决策不及时等问题，难以适应城市供水管网快速发展的需求。
为了解决这一问题，供水管网调度自动化技术应运而生。
本文将通过对供水管网调度自动化的创新与应用进行探析，从技术原理、应用效果、发展趋势等方面进行深入剖析，旨在提供一些有益的启示与借鉴。
一、技术原理供水管网调度自动化技术是指采用先进的信息科学、自动化控制技术对供水管网进行实时、动态的监控与调度管理，通过实时数据采集、处理和分析，利用数学模型、仿真算法等先进技术进行智能化决策，实现对供水管网的精细化、智能化管理。
其技术原理主要包括以下几个方面：1.实时数据采集与监控利用传感器、仪表等设备对供水管网的运行状态进行实时数据采集，包括水质、水压、流量等参数。
通过建立监控中心，实现对供水管网的远程监控，及时掌握管网运行的动态变化，为后续智能化决策提供数据支撑。
2.数学建模与仿真算法将供水管网的运行规律进行数学建模，利用仿真算法对不同情况下的供水管网进行模拟推演，分析管网运行的优化方案，为智能化决策提供理论支持。
3.智能化决策与控制结合实时数据和数学模型，利用人工智能、模糊控制等技术进行管网调度决策，实现对管网运行的自动、精细控制，提高供水管网的运行效率和安全性。
以上技术原理构成了供水管网调度自动化的基础框架，为实现对供水管网的智能化管理提供了技术支撑。
下文将对供水管网调度自动化技术的应用效果进行分析。
二、应用效果供水管网调度自动化技术的应用效果主要体现在以下几个方面：1.提高供水管网运行效率传统的供水管网调度决策往往依赖于人工经验和判断，难以及时、准确地把握管网运行状态。
而引入自动化技术后，可以实现对管网的实时监控和智能化决策，提高了管网的运行效率，减少了能源消耗，降低了供水成本。
2.提升供水管网安全性通过自动化技术的应用，可以及时发现管网运行中的异常情况，并通过智能化决策系统实现自动处理和控制，避免了供水管网发生安全事故的风险，为城市居民提供了更加稳定、可靠的供水服务。
供水系统的自动化改造分析
当前，供水系统的自动化改造已经成 为了一种大趋势，只有更好的对供水系统 的自动化改造，才能够让供水系统变得更 加的符合要求，从而提高供水系统的自动 化改造的效果。
一、自动化技术改造中小型水厂达到 的功能目标
１用户管网的供水压力保持恒定 工作人员在将管网压力设置好后，自 动化控制系统依据压力传感器与设定值选 择管网实际的压力信号。其运行模式需要 使用的仪器是一台调速泵和一到四台的恒 速泵，对加压泵中启动恒速泵的台数与恒 速泵运行的模式进行自动化调整，在高精 度内保持恒定的管网压力。 ２自动化控制蓄水池的水位 因用户的用水量有较大变化同时其随机 性比较强，提高了控制蓄水池水位的精度。 在设计自动化控制蓄水池水位中，要利用模 糊算法维持蓄水池的标准水位范围中，同时 对启动潜水泵的台数进行合理化安排。防治 频繁启停潜水泵或出现无效运转。 ３具备自动倒泵性能 在水厂运行中，为了避免由于长时间 不运转而导致水泵出现锈蚀问题。在ＰＬＣ 系统控制之下，定期轮换４台水泵当做变 量泵进行运转。也就是自动倒泵的功能。 ４直观显示和寻检性能 自动化控制技术中的上位机要采用彩 色显示形式。借助文字和图形、动画对水 厂的各类信息进行显示，比如设备运行状 况、产水量、耗电量、生产状况、阀门和 水泵的运行状况、管网压力和水池液位等。 二、自动化技术的主要组成和设备 １视频监控设施 在Ａ水厂电气自动化的设备中，视频 监控设施包括了监视器、硬盘录像机和摄 像机等设备。在摄像机的选择上，要求高 性能，同时其防爆云台和防爆护罩要得到 国家认证，以确保视频监控可以长时间可
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排水渠一侧流。构成表面清洗。③开启排 水阀，借助排水槽将池内水排除。直至滤 池水面平行与Ｖ型槽顶。自动化技术在滤 池反冲洗中的应用形式主要有：现场总线监 控、集中监控、远程监控这三种形式。其 中现场总线监控的设计更为科学化和合理 化，能使成本得到有效降低，电缆数量也 得到减少。借助网络连接装置，保证系统 运行的可靠性。
【大学本科毕业设计】基于PLC的变频调速恒压供水系统-----自动化等专业3
摘要本论文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC的变频调速恒压供水系统,并利用组态软件开发良好的运行管理界面。
变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机等构成。
本系统包含三台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。
采用变频器实现对三相水泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先启先停”的原则。
压力传感器检测当前水压信号，送入PLC与设定值比较后进行PID运算，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。
通过工控机与PLC的连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。
关键词：变频调速，恒压供水，PLC，组态软1 绪论1.1 课题的提出水和电是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能源短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度较低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。
小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。
传统的小区供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式，其优、缺点如下[1]：(1) 恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的增减都依赖人工进行手工操作，自动化程度低，而且为保证供水，机组常处于满负荷运行，不但效率低、耗电量大，而且在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，爆损现象严重，电机硬起动易产生水锤效应，破坏性大，目前较少采用。
(2) 气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点，但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁，对电器设备要求较高、系统维护工作量大，而且为减少水泵起动次数，停泵压力往往比较高，致使水泵在低效段工作，而出水压力无谓的增高，也使浪费加大，从而限制了其发展。
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供水管网自动化检测系统设计与实现
随着城市水利事业的不断发展，城市水管网的建设也越来越完善。
然而，随着时间的推移和环境的变化，水管网出现各种问题
的几率也越来越大，例如泄漏、破损、腐蚀等等，这些问题一旦
发生，不仅会浪费水资源，还会对人民的生产和生活带来不必要
的困扰。
因此，如何及时检测和解决水管网的问题十分重要。
为了提高
水管网的自动化检测、预警、维修及管理水平，设计和实现一种
供水管网自动化检测系统就成为当务之急。
1.系统框架
供水管网自动化检测系统主要包括数据采集、数据处理、数据
传输、数据储存和预警五个模块。
数据采集模块：通过传感器在各个关键点上采集数据，主要包
括水位、压力、流量、水温、水质等参数。
数据处理模块：将采集到的数据进行处理，如数据筛选、测量、校正，将原始数据转换为可用数据。
数据传输模块：将处理好的数据传输至数据储存模块和预警模块。
数据传输可以通过网络传输和无线传输等多种方式，可以选
择合适的方式进行数据传输。
数据储存模块：将处理好的数据进行存储，以备之后的维护和
管理工作使用。
数据储存可以选择本地储存和云端储存等方式，
可以根据实际需求进行选择。
预警模块：通过处理好的数据，进行分析和判断，对管网出现
问题进行预警，并自动通知相关人员进行早期干预，防止直接影
响水利工程工作及人民的生产和生活。
2.系统实现
在供水管网自动化检测系统的实现中，需要考虑以下几个问题：首先，需要为系统选择合适的传感器和数据采集设备。
传感器
和数据采集设备的选择需要根据实际情况进行选择，选择适合管
网的传感器和数据采集设备，能够准确的采集管网的数据信息。
其次，需要对采集的数据进行处理。
对采集到的数据进行筛选、测量、校正和转换，将原始数据处理成为可用的数据，以方便后
续的数据分析，运算和处理。
接着，需要将处理后的数据传输至数据储存模块和预警模块。
数据传输的方式可以选择网络传输和无线传输等多种方式，可以
根据地理位置和需求进行选择，确保数据传输的及时性和可靠性。
最后，需要对系统进行检测和监控，保证系统的稳定性和安全性。
对系统进行定期检测和维护，能够发现并及时处理系统存在
的问题，确保系统长期稳定的运行。
3.系统优势
通过实现供水管网自动化检测系统，可以带来以下几个优势：首先，能够实现对管网数据的实时监测和分析。
可以通过数据采集、处理和传输等模块，实现对供水管网数据的及时监测和分析，能够发现供水管网存在的问题，实现快速响应和处理。
其次，能够提高预防和发现问题的能力。
在出现问题时，系统能够及时发出预警信号通知相关人员进行干预，减轻出现问题的严重性，同时，管网的自动化检测也能够提高发现问题的能力。
最后，能够节约资源和提高管理效率。
通过提高管网的自动化检测能力，能够减少水资源的浪费，控制管理成本，提高水利工作及城市管理的效率。
总之，通过设计和实现供水管网自动化检测系统，将有助于提高管网的自动化检测、预警、维修及管理水平，实现早期问题预防和即时干预，保障水资源的有效利用及城市发展的可持续性。