供水行业产业状态分析

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1、供水行业产业状态分析供水行业产业状态分析1产业状态分析产业状态分析1.1概述概述城市给水自动化, 传统的概念是指利用机器设备去监测给水过程的参数，并（或）连续地操作执行机构的过程。这一过程既可能与水量有关（如流量、水位、机泵状态等），也可能与水质有关（如浊度、投加等）。随着技术的发展，企业经营活动中的自动管理系统也逐渐纳入自动化的范畴里。给水系统信息化则是指将信息技术与企业的生产经营活动相结合，建立完善的信息采集和处理机制、管理机构和手段，以提高企业的效率和效益。给水行业的信息化和自动化涉及企业的生产、经营管理和客户服务等领域。对于给水企业的信息系统和自控系统，尽管有各种不同的分类、命名和组织

2、方法，但通常可以表述为以下系统：给水企业计算机网络系统（Intranet 和 Internet）；给水计算机辅助调度系统（SCADA 系统）；净水厂集散型控制系统（DCS 系统）；供水管网信息管理系统（GIS 系统）；自来水客户服务系统；查表和营业收费系统；给水管理信息系统（MIS 系统）,含水质信息管理系统（LIMS）；给水动态数学模型系统；计算机辅助决策系统。保证水量，提高水质，保障安全，优质服务，和降低成本是城市给水行业当前的中心任务，而自动化和信息化则是完成该任务的重要的技术手段。城市给水系统有下面特点：按静态负载进行设计和建设（按最大能力），按动态负载运行（通常不是工作在最大能力情况

3、）。这就会导致以下结果：有时生产能力过大，有时生产能力不足，造成浪费或缺水。给水系统中自控系统和信息系统的作用，就是要将给水系统的工作状态保持在较好的水平上。从不监测或人工监测变为在线监测；从人工操作到半自动或全自动操作；从药剂和能源的定量或不受控制的使用到实时优化使用；从药剂和能源购买的被动状态到主动状态。从而提高生产的效率和企业的效益。显然，上述的两种负载的“差距”越大，自控化和信息化的效益越明显。1.2国内的发展现状与问题国内的发展现状与问题在 20 世纪 70 年代，我国的城市供水企业就开始应用自动化技术。改革开放的政策使自来水行业获得了大量的发展资金，各水司纷纷建设自动化的新水厂及给

4、老厂配备自控系统。到 90 年代，国家建设部制定了“城市供水行业 2000 年技术进步发展规划”（以下简称“规划 2000”）,指导整个行业的技术进步。在“规划 2000”的指导下，自动化在自来水行业受到了普遍的重视。大型的新建水厂几乎都装备了 PLC 系统，在供水调度自动化方面，许多水司也建立了可靠性高、开放性好、实用性强的 SCADA 系统。在管网建模方面，许多水司也作了有益的探索，有些也取得了良好的效果。为了指导我国城市供水事业的发展，国家建设部和中国城镇供水协会目前正在制订“供水行业 2010 技术进步发展规划和 2020 远景目标”，其中将自动化和信息化作为一个专项课题进行研究。我们

5、相信，这个即将出台的规划会大大地促进水行业自动化应用的发展。在 2003 年 7 月至 11 月期间，我们进行了一次自来水行业自动化应用情况的调查。调查范围涉及近 100 个自来水公司，281 个水厂。其中，实地考察了 6 个水司，发了数百份调查问卷，召开了 20个自来水公司 100 多人参加的座谈会。调查内容包括：自动化和信息化建设和应用的九个主要方面（生产过程自动化系统；管理自动化系统；高级控制技术探索）的情况；以及有关的观点和建议。调查的对象分布在中国的北京、广东、浙江、江苏、山西、海南、黑龙江、辽宁、四川、青海等省市，既有发达地区，也有欠发达地区，既有大城市，也有小城镇，其中一类水司

6、6 个，二类水司 8 个，三类水司 39 个，四类水司 45 个（注：一类：最高日供水量超 100 万吨；二类：最高日供水量 50-100 万吨；三类：最高日供水量 10-50万吨；四类：最高日供水量低于己于 10 万吨）。调查结果综合汇总于表 2-1、图 2-1、图 2-2 和图 2-3。从调查数据可以得到以下几点结论： 自动化和信息化建设得到了很大的发展。表 2-1 列举的调查数据说明，自动化和信息技术受到了普遍的重视。各地新建了一大批现代化水厂；老水厂和老系统得到了改造；净水厂从手动控制向自动控制方向发展；信息化和自动化技术得到普遍应用；各水司的计算机应用已普及到营业、管网管理、材料、计

7、划、财务、劳资、设计与施工的各个领域。特别是生产监控系统和营业收费管理系统，其应用比例高于其他信息系统。此类系统是信息化的基础，相对其他系统来说比较容易实现，也能直接地体现效益。比如，水厂自控系统的应用就大大节省了人力，如：广州西洲水厂（50 万立方米/日）、绵阳第三水厂（10 万立方米/日）的生产过程由 PLC 系统自动控制，每班只需 3-4 人值班。许多自来水公司不同程度上采用了信息化技术，每年因此而在降低能耗、药耗、漏耗上的节省的费用十分巨大可观。同时自动化和信息化技术的应用极大地提高了自来水公司的供水水质、提高了供水的安全可靠性，提高了公司的管理水平。大量确切的数据证明，各地水司都创造

8、了良好的经济和社会效益。14 类水司第 1 类水司 供水量超 100 万 m3/d第 2 类水司 供水量超 50 万 m3/d第 3 类水司 供水量超 10 万 m3/d第 4 类水 司 供水量小 于 10 m3/d序 号实施项目已 建总 数比例已 建总 数比 例已 建总 数比 例已 建总 数比 例已 建总 数比 例1给水计算机辅 助调度系统 （SCADA 系统）70987166100 7888 32 3982 25 4555 2水厂自动控制 系统 （DCS 系统）134 2814820 4743 25 3669 54 12543 35 7348 3供水管网信息 管理系统（GIS 系统）369

9、7375683 4850 15 3938 12 4427 4自来水客户服 务系统2588283650 4850 13 3438 54013 5抄表和营业收 费系统81988366100 88100 36 3992 31 4569 6给水企业计算 机网络系统 （Intranet 和 Internet）37973866100 5863 18 3946 84418 7给水管理信息 系统 （MIS 系统）1287144667 1714 73520 03908给水动态数学 模型系统108911.2 3650 1813 335934089计算机辅助决 策系统098006008003900450表 2-1

10、给水行业信息化建设情况调查数据汇总表 整体发展水平尚需提高。自动化和信息化技术应用发展的差别包括两个方面：各类水司之间的差别，以及企业内各类系统应用的不平衡。如图 2-1 所示，一、二类水司自动化和信息化的程度远远高于三、四类水司。数量占绝大部分的第三、四类水司，水厂装备 DCS 系统的比例不到50%，调度 SCADA 系统的比例略高，但由于可用性等方面的原因，相当一部分未能发挥应有的作用。在管理信息化方面，存在的问题更多些，从整体上说是：硬件设备安装的多，软件应用的少。在应用方面，是简单的单项应用多，而能支持管理和决策的应用少。对供水现代化的观念缺乏整体认识，发展中存在一定的盲目性。不同类型

11、的水司的信息化技术分别应该达到什么程度？如何的配置才是科学的和合理的？调查显示，在有限的资金的条件下，自动化和信息化系统配置的合理性和可用性仍需要探索和改进。此外，决策支持系统尚没有应用。也就是说，尚没有一个水司全面实现了生产和管理的自动化。 系统的可靠性问题依然存在。通过自控系统，人们可以对给水设施进行操作、管理和维护。自控系统的可靠性是非常重要的。但由于受到资金和技术的限制，一些水司采用了一些可靠性较差的系统，以至经常发生故障而未能发挥应有的作用。针对此情况，“规划 2000”对自动化系统的可靠性和可用性作出了明确的要求。经过几年的努力，情况有了很大的改善。在 48 个有效的调查数据中，有

12、 62%认为首先应关注可靠性，如图 2-2 所示。 信息孤岛现象普遍信息孤岛是指已经建成的各个子系统之间的数据不能互相利用，造成信息资源浪费；已经利用的数据则仅用在显示，缺乏深度处理用于管理和决策。出现信息孤岛这种现象的原因是各个子系统之间缺乏集成和整合，软件开发水平不高。可喜的是，越来越多的水司认识到自控系统之间、以及自控系统与其他信息系统（如 GIS,MIS,Modeling）之间集成的重要性。系统间的集成和数据共享能提高企业的运作效率和效益。调查结果显示，38%的水司认为系统集成是他们首要解决的问题，如图 2-2。 自动化技术应用的重点，逐步转向水处理和配送过程的模拟及优化。一些水司已开

13、始探索知识库（KBS）、管网水力模型和专家系统的应用。例如，成都水司在 2001 年，采用 SyneerGEE3.3软件，建立了供水管网的动态水力模型。成功地将模型模拟运用于三环路输水管投产运行模拟、六厂输水管线与三环路碰管实施方案模拟、调度方案模拟、大型管网维修方案模拟以及重要输水管管径优化模拟等。广州水司也应用专家系统，进行水量预测。表 2-1 数据显示，11.9%的水司进行水力模型的探索。l 调查还发现，有 53%的水司自动化专业人才不足，导致系统维护困难。平均来说，自动化专业人员数量仅占所有技术人员的13%，如图 2-3 所示。l 另外，有一些水司提出需要相关的标准和规范。这些问题是自

14、来水行业自动化应用发展的障碍。2竞争产品和竞争企业竞争产品和竞争企业城市自来水 SCADA 系统可划分为 5 个组成部分：水司控制中心、水厂分控中心、管网测压站、管网加压站和水源井监控站。一个自来水公司下属可能有多个水厂，一个自来水厂又有多个工艺过程，同时又负责多个管网测压站、管网加压站和水源井监控站的管理。如果将系统的所有信息都直接传送到水司控制中心，由水司完成整个系统的控制是不合理的。因此就需要建立多个水厂分控中心，在水厂内建立多个监控分站和自来水取水、供水监控站点，以实现信息的逐级传输和系统的分级控制。水厂分控中心对水厂的生产及各站点进行实时监控，它是系统的信息采集和控制中心。水厂分控中

15、心采集各站点的数据信息，并对这些信息进行存储、分析汇总或打印等处理。通过数据分析，及时给出报警信息或向站点发出控制命令，控制站点设备的运行。水厂分控中心还需将汇总数据传送到水司控制中心，以实现整个系统的调度和管理。由于系统可实现信息的逐级传输和系统的逐级控制，各个站点又具有独立的工作能力，因此系统的灵活性和可靠性将大大提高。同时这种方式也适合于自来水行业现行的管理模式。自来水监控 SCADA 系统软件的主要特点： 使用方便，尤其对调度室操作员而言。 设置参数方便，包括站点设置、RTU 设置、模拟屏设置、报警设置等极为方便。 扩充站点方便。 三、自来水 SCADA 监控主要功能描述 自来水 SC

16、ADA 监控系统主要由厂级站（调度室） 、深井站、测压站三部分组成。 下面从全景图、厂平面分布图、配电图三个方面说明本系统的功能。 (一) 全景图 功能说明： 1、查看管道直径。 2、通迅状态窗口（可视通迅状态） 。 3、泵的开停（通过颜色变化、并可查看每台泵的具体参数值） 。 4、实时动态显示液位。 5、主要参数值显示窗口（主参数放置可由用户任意选择） 。 6、画面切换窗口（具体画面根据用户要求和屏幕限制放置） 。 7、报警指示灯及报警确认。 8、停电指示： 加压站通过改变底色体现。 水厂通过封闭管道体现。 (二) 厂平面分布图 功能说明： 1、水池的液位动态显示。 2、泵的开停：通过泵变颜色、阀门指示窗口变色、管道有水流状态可同时兼有或 根据用户要求选择。 3、实时参数。4、采用不直接显示。 5、通过单击泵或阀门而显示一幅实时曲线其上兼有实时数据窗口（有层次感）或 由用户要求而直接显示。 (三) 配电图 功