城镇水厂智能监控系统

论文摘要

伴随着经济的发展和社会的进步,人们对水资源的依赖程度也越来越高。作为人民生活和各行各业发展的基础资源,一方面水资源在人们的生产和生活中发挥的作用与日俱增;另一方面,有限的水资源也制约着经济的飞速发展。怎样合理利用水资源,使水的供应与经济和社会的发展相协调,这是一个重要的课题。近年来,城镇用水量随着城镇人口的增长,人民生活水平的提高也呈现出猛增的趋势。这就迫使供水系统的规模不断扩大,供水量不断增加。此时,传统的供水模式和服务就无法满足城镇发展的需求。因而,为了提高供水系统的社会功能,协调供水与城镇经济和社会发展的关系,采用现代化的技术手段、先进的控制理论、运用科学的供水方式以及智能技术对整个城镇供水系统进行管理、监控、预测和优化调度是势在必行的。作为供水系统的重要组成部分,供水管网担负着把水安全可靠的配送到用户,并满足其对水量、水压、水质要求的重任。城镇供水系统只有掌握了供水环节中重要监测点的实时数据,才能进一步提高供水的质量。因此,对供水过程中主要设备及管网参数的遥测、遥控、遥信具有很大的现实意义和实用价值。城镇供水系统中,各供水环节分布范围广、数量多、距离远、不集中。针对这些特点,结合控制技术、通信技术的进步和发展,本文提出一种城镇水厂的智能监控方案,对整个供水系统中远程监测、智能控制等问题进行了研究和探讨。此次城镇供水系统的设计使用了先进的数字化设备,设计了形象友好的人机界面,采用了实用的控制算法,组建了稳定高效的通讯网络。在水源地我们利用无线数传电台和RTU对水源井的电参数、流量、压力等重要数据进行采集,可实现远程控制水泵运行,并可实时采集供水管路重要位置的压力和流量参数,为合理正确的做出供水决策提供依据。净水厂采用由PLC和变频器等设备组成的智能控制柜对输水水泵进行控制。为了充分发挥PLC和上位PC机各自的优势,在控制策略上发挥PID和模糊控制的专长,本设计采用模糊控制和PID控制相结合的方法来提高系统的控制精度和响应速度。运行在供水调度中心的供水监控平台,不仅可以方便人机对话,实时显示各供水设备的运行数据,还能远程控制水泵、阀门等设备。借助这个平台,还可以很方便的实现供水监控系统与数据库、通讯网络以及其它系统的连接。从而可以很便捷的查询供水过程中的历史数据、显示数据曲线、实现数据共享。整个供水系统已经在山西省朔州市平鲁一水厂实际运行近一年有余,从水厂运行效果来看,这种方案有利于提高城镇供水的自动化程度,可以稳定高效的保证城镇供水。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 我国供水发展概况
• 1.2.2 国外供水发展概况
• 1.2.3 供水SCADA系统发展概况
• 1.2.4 组态软件的发展概况
• 1.3 本课题的研究内容和方法
• 第二章 水厂流程及控制要求
• 2.1 引言
• 2.2 供水流程
• 2.3 供水系统对自动控制的要求
• 第三章 控制系统方案设计及实现
• 3.1 设计原则
• 3.2 系统总体设计
• 3.2.1 水泵起停方式
• 3.2.2 恒压供水
• 3.2.3 系统总体设计
• 3.3 主要设备选择
• 3.3.1 可编程控制器PLC
• 3.3.2 RTU
• 3.3.3 EDA检测模块
• 3.3.4 软起动器
• 3.3.5 变频器
• 3.3.6 液位检测
• 3.3.7 压力检测
• 3.3.8 流量检测
• 3.3.9 其它
• 3.4 控制方案的具体实现
• 3.4.1 井群监控系统
• 3.4.2 水厂监控系统
• 第4章 通讯系统
• 4.1 概述
• 4.2 无线通讯方式
• 4.2.1 模拟电台
• 4.2.2 数传电台
• 4.2.3 CDPD技术
• 4.2.4 GPRS技术
• 4.2.5 其它无线技术
• 4.3 有线通讯方式
• 4.3.1 ADSL专线
• 4.3.2 DDN通信技术
• 4.3.3 光纤局域网
• 4.3.4 总线通讯
• 4.4 通讯协议
• 4.4.1 MODBUS协议
• 4.4.2 PPI网络协议
• 4.4.3 TCP/IP协议
• 4.5 通讯网络设计及组成
• 4.5.1 设计原则
• 4.5.2 通讯系统组成
• 第5章 系统监控软件
• 5.1 序言
• 5.2 建立应用程序的步骤
• 5.3 监控软件的组成及功能
• 第六章 控制算法的应用
• 6.1 控制算法的选择
• 6.2 PID控制算法
• 6.2.1 PID控制器的基本原理
• 6.2.2 PID控制参数调整法则
• 6.2.3 PID控制算法的实现
• 6.3 模糊控制器
• 6.3.1 模糊控制的基本原理
• 6.3.2 模糊控制器的设计
• 第七章 总结和展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文