当MOSCAD系统在城市供水行业的应用

MOSCAD系统在城市供水行业的应用

MOSCAD是摩托罗拉公司开发生产的SCADA系统，近十年来，国内有数十家供水企业集成MOSCAD系统于其供水调度系统中，取得了良好效果。特别是在建设部“城市给水计算机辅助调度系统应用指南”(以下简称“指南”)颁布后，许多供水企业按照“指南”要求去开发和应用SCADA等新技术。实践证明，MOSCAD系统能满足“指南”的功能和性能要求，是一个值得推荐的解决方案。

一 城市供水系统的工艺特点

城市给水系统由取水设施、净水厂、送(配)水泵站和配水管构成。通常是从水源地取水，由若干座净水厂进行净化处理后向配水管供水。每座净水厂的送(配)具有两支承辊水泵站设有数台水泵(包括调速水泵)，根据需水量进行调配。此外，某些给水区域内的地形和地势对配水压力影响较大时，需在配水管增设增压泵站、调蓄泵站或高位水池等调压设施，以保证为用户安全可靠地低成本供水。这就决定了城市供水系统具有如下特点：调度模式多样化；地域范围广；工艺复杂，关联性强；实时性高；现场环境复杂。

二 城市供水计算机辅助调度系统的需求

一般供水系统是按城市的最大需水量进行设计和配置，但通常又工作在非满负荷状态，这种“静态”设计和“动态”运行的特点，容易造成下面的情况：在需水量大时，系统的供给能力不足，造成缺水；而在需水量少时，供给能力过剩造成浪费。特别是在输配水环节中，矛盾更加突出。城市给水计算机辅助调度系统(以下简称“调度系统”)是解决这一矛盾的有力工具，它应用现代信息技术对影响配水全过程各环节的主要设备、运行参数利用特别调剂过的工艺系统和加热装置开发出全自动生产单元进行实时监测、分析，辅助给水调度人员及时掌握水源、各净水厂送水量、配水管特征点运行状态，提出调度控制依据或实施参考方案，根据预定配水需求计划方案进行生产调度。

“调度系统”由SCADA系统和在此基础上的信息处理系统两部分组成。一般由公司主调度中做成汽车构件、手电机脑的壳体心站(一级)、净水厂区域调度中心(二级，仅存在于分级调度模式中)、若干个远程站(RTU)其特点噪音低、运转安稳、能耗低等特点和外围设备构成。

1. 基本功能

调度系统需要具备的基本功能包括：数据通信功能；多信道通信功能；数据管理功能；监测和报警功能；调度功能；突发事件处理功能；系统开发功能；调试功能和诊断功能。

2. 综合性能指标

调度系统的性能指标如下：根据不同需要，可选择MTBF 2000h， 4000h，或8760h(一年)；系统可用率≥99.8%；数据正确率 98%；综合误差≤1.0%；实时数据更新时间≤5min，报警响应时间≤3s，一般要求查询响应时间≤5s，指令响应时间≤3s；热备系统的切换时间≤30s，计算机画面的切换时间≤0.5s。

三 MOSCAD给水调度系统的基本原理

1. 操作控制基本原理

(1)控制目标。给水系统操作控制目标可以是单一的，也可以是多个的：对于取水工程，一般是BOD、DO指标上下限、水源的水位上下限等；对于处理工艺，是在满足水质指标的前提下，耗药、耗能最小；对于净水厂送(配)水泵站、管二级增压(调蓄)泵站等是满足各个配水边界的结合部位(控流站)、管末稍、在地面高程偏高或偏低处(相对水厂高程而言)、用水集中地区或用水大户附近、国家要害部门供水的干管的服务压力；对于整个给水系统，控制目标是满足服务供应及系统约束前提条件下，总费用最小。

(2)控制原理。控制机理：依据上一时段或本时段系统返回值或对下一时段不确定因素的预测值，满足控制目标及约束条件下，生成相应的决策，对系统进行控制。基本控制方式包括规则控制和反复控制。规则控制方式是直接依据前一时段系统返回的量测值或信号进行控制。它在水厂制水和配水过程中被广泛采用。

2. 数据通信的基本原理

(1)基本目标。数据通信的目标包括以下几方面：中心站与远程测站之间的数据双向通信；应付数据的突发；在一条物理链路上实现多个对话，在不打断其他对话的同时，实现站与站间的通信；具有数据转发的功能；多种信道的连接，系统能采用各种通信媒介和方式(包括超短波、扩频微波、PSDN、GPRS、光纤、局域和公用数据)。

(2)基本原理(如图1)。摩托罗拉公司将络的概念引入到SCADA系统设计理念中，提供独特的络通信协议(MDLC)能保证在极其恶劣的电磁环境中十分可靠地通信。MDLC协议被优化设计为用于SCADA系统的一种无线、有线或LAN的通信协议。保证在各种数据链路上获得可靠的和高效率的通信效果，MDLC满足ISO的七层模型的通信协议。从而优化了SCADA中的络应用。

四 MOSCAD给水调度系统的应用特点

30多年来， MOSCAD系统在城市供水行业，也树立了其独特的优势地位。其显著的应用特点，主要包括数据通信、数据处理；系统开发和调试功能；系统维护和安全。

1. 数据通信

针对城市给水行业调度模式多样化、站点分散，范围广、实时性要求高的特点，摩托罗拉的解决方案是利用其通信技术的优势，将络的概念引入到MOSCAD系统中来，其络通信协议是MDLC。使得MOSCAD的数据通信具有了