近年來(lái),隨著(zhù)信息技術(shù)的飛速發(fā)展,它已融入到各行各業(yè)。智慧水務(wù)就是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與水務(wù)技術(shù)深度融合,使水務(wù)系統的管理和運行更加智能化、數據化、精細化。
水是生命之源,而隨著(zhù)城市的發(fā)展水污染問(wèn)題愈發(fā)嚴重,城市河涌、水系受到嚴重污染的情況屢見(jiàn)不鮮,水環(huán)境、水資源監管和治理成為城市發(fā)展迫切需要解決的問(wèn)題。水質(zhì)監測缺失或不及時(shí)、暴雨或洪澇災害預警不及時(shí)更是直接關(guān)系到國計民生的問(wèn)題。而智慧水務(wù)能夠協(xié)調并及時(shí)、準確、地對此類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行監測和預警,構建城市暴雨監測、預報、內澇風(fēng)險預警、災害評估等功能于一體的防控體系,為城市防汛減災提供堅實(shí)的技術(shù)保證。同時(shí),智慧水務(wù)建設是推進(jìn)城市管理智慧化、科學(xué)化的重要舉措,結合廣州市建設國家新型智慧城市的戰略總目標,新塘鎮加快智慧排水系統建設,發(fā)揮智慧水務(wù)在智慧城市建設中的示范效應。
1 工程概況
廣州市增城區新塘鎮鎮域面積為84.86km2,污水系統包括新塘和永和兩個(gè)系統,服務(wù)人口約65萬(wàn),其中新塘污水廠(chǎng)土建規模為15萬(wàn)m3/d,永和污水廠(chǎng)土建規模為10萬(wàn)m3/d,雨水管網(wǎng)總長(cháng)544km,污水管總長(cháng)696km,雨污合流管總長(cháng)667km。鎮域有內澇點(diǎn)13個(gè),污水泵站10個(gè),防洪閘門(mén)9個(gè)。
2019年12月新塘鎮污水處理提質(zhì)增效工程正式啟動(dòng),智慧水務(wù)建設屬于本工程的一個(gè)子項工程。新塘鎮智慧水務(wù)平臺集移動(dòng)辦公、在線(xiàn)審批、過(guò)程監控、多級河長(cháng)管理和公眾參與管理等多功能于一建設全流域管控一體、全鎮域聯(lián)動(dòng)協(xié)作、全鎮資源共享的智慧管控平臺,通過(guò)“廠(chǎng)-網(wǎng)-河一體化,水務(wù)環(huán)境一體化"的建設模式[1],實(shí)現“水質(zhì)提升、防洪安全、云上護水"的建設目標。平臺軟件界面見(jiàn)圖 1。
圖1 平臺軟件界面
2 智慧水務(wù)建設內容
硬件設備安裝:本工程在污水管網(wǎng)各重要節點(diǎn)安裝液位計135個(gè)、水質(zhì)取樣器4個(gè)和流量監測儀1個(gè),實(shí)現污水系統實(shí)施監測。在雨水系統的排澇泵站、內澇點(diǎn)等處安裝電子水尺37個(gè)、雨量計5個(gè)和攝像頭11個(gè)、實(shí)現洪澇預警。
軟件平臺:主要包含排水設施一張圖、設施巡檢養護、廠(chǎng)站網(wǎng)河監測一張網(wǎng)、防澇應急調度、數據共享與集成、安全生產(chǎn)信息管理、排水設施數據管理和排水管網(wǎng)數據更新維護等模塊。
排水設施一張圖模塊:基于GIS將排水設施數據與地理信息數據、地圖數據集成,實(shí)現排水管網(wǎng)、污水處理廠(chǎng)、一體化處理設施、泵站、排水戶(hù)等的可視化以及設施的基礎信息查詢(xún)、統計、空間分析等功能,同時(shí)可疊加監測實(shí)時(shí)數據,將靜態(tài)地理數據與動(dòng)態(tài)監測數據進(jìn)行無(wú)縫結合,為污水廠(chǎng)、排水管網(wǎng)、泵站等監管業(yè)務(wù)提供實(shí)時(shí)數據支撐。實(shí)現研究范圍內所有排水設施靜態(tài)數據、動(dòng)態(tài)監測數據、關(guān)鍵考核指標的一張圖展示,主要功能摸塊有:地圖管理、排水設施專(zhuān)題圖、隱患點(diǎn)專(zhuān)題圖、運營(yíng)調度看板、管網(wǎng)問(wèn)題智能診斷等。功能包含:排水設施圖層瀏覽、查詢(xún)、定位、追溯分析、實(shí)時(shí)定位、設施定位、地圖查詢(xún)、刪除等功能。
設施巡檢養護模塊:建設設施巡檢養護模塊,建立對納入養護計劃的設施建立統一的臺賬,實(shí)現排水管網(wǎng)設施養護業(yè)務(wù)的信息化管理,借助移動(dòng)終端了解巡檢人員的巡檢軌跡和巡檢到位情況;通過(guò)設施狀態(tài)、參數等數據可掌握、分析設施運行情況。系統建設模塊包含人員管理模塊、問(wèn)題臺賬、人員出勤監測、人員軌跡播放、設施統計、工單詳情等功能。
廠(chǎng)站網(wǎng)河監測一張網(wǎng)模塊:針對城市易澇點(diǎn)建設易澇點(diǎn)水位監測與視頻監控;在排水系統中布設排水管網(wǎng)水位、流量、水質(zhì)監測儀器;在泵站及工業(yè)園區出口布設水質(zhì)監測設備,實(shí)時(shí)感知排水管網(wǎng)運行情況,掌握易澇點(diǎn)水位、管網(wǎng)關(guān)鍵節點(diǎn)水位及流量、泵站及工業(yè)園區水質(zhì)情況;支持設備基本信息、參數、位置信息管理,實(shí)現設備的動(dòng)態(tài)更新管理。功能包括:監測數據查看、提質(zhì)增效專(zhuān)題圖、監測設備預報警、液位之間關(guān)聯(lián)分析、液位雨量關(guān)聯(lián)分析、液位河道水位關(guān)聯(lián)分析、污水廠(chǎng)監測數據分析、易澇點(diǎn)液位情況分析。
防澇應急調度模塊:防澇應急調度模塊集成多部門(mén)數據,包括氣象、國土、水利、公安等部門(mén)數據,結合排水管理要素一張圖系統與排水設施運行狀態(tài)監測系統的應用,實(shí)現汛期前“應急預案制定"、汛情發(fā)生時(shí)的“執行預案、應急調度"、汛情結束后的“一雨一報"、“預案優(yōu)化"、“澇情回顧"等綜合管理。結合移動(dòng)APP與排水配套使用,可實(shí)現防澇工作人員及車(chē)輛、物資的綜合管理、結合水雨情分析提供在線(xiàn)快速調配的決策支持。功能包含:預警啟動(dòng)、應急隊伍管理、值班管理、信息報送管理、事中報告、事后報告、應急預案管理和應急隊伍調度等功能。
數據共享與集成模塊:通過(guò)標準化接口方式實(shí)現與外部系統進(jìn)行數據共享對接集成,項目將與廣州市增城區水務(wù)局對接,接入增城區已建河道水位的在線(xiàn)監測數據;與廣州市智慧排水系統對接,實(shí)現業(yè)務(wù)數據共享交換。
安全生產(chǎn)模塊:通過(guò)安全生產(chǎn)APP項目管理人員對項目安全情況進(jìn)行核查,當管理人員發(fā)現安全隱患時(shí)可通過(guò)APP上傳安全隱患至系統提示相關(guān)項目工作人員盡快處理。本模塊功能包含:項目信息、消息推送、隱患排查治理、隱患上報、隱患處理、日常工作、培訓分析、學(xué)習培訓、個(gè)人中心和資料歸檔等功能。
摸清排水設施“家底"信息,將河涌信息、流域要素、入河排口、排水管網(wǎng)、實(shí)時(shí)在線(xiàn)水質(zhì)監測等信息數據收集、整合[2];新塘鎮智慧排水管理系統的建設,集成了PLC自控系統、水質(zhì)監控系統、視頻監控系統、云端管理系統、防洪排澇模型等系統,同時(shí)新建控制室1座。
智慧水務(wù)平臺以數據為核心,包括數據采集、解析和展示,匯集數量眾多,品牌不一的監測設備到統一的平臺系統,讓管理者能夠清晰直觀(guān)地看到各種監測數據;以應用為目標,實(shí)現雨、污水管網(wǎng)信息實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控,掌握、真實(shí)的監測信息、氣象信息,通過(guò)系統制定切實(shí)有效的應急措施并能快速啟動(dòng)。
3 智慧水務(wù)應用
3.1污水系統提質(zhì)增效
經(jīng)過(guò)多年的建設,我國城鎮污水處理設施已基本實(shí)現全覆蓋,處理能力基本上可以滿(mǎn)足城鎮居民生活排水的處理需求。但排水管網(wǎng)不健全、不完善,管網(wǎng)質(zhì)量差、運行不規范、養護不及時(shí)等導致出現污水收集率低下、污水處理廠(chǎng)進(jìn)水濃度偏低等問(wèn)題。為此,住房城鄉建設部等部委聯(lián)合印發(fā)了《城鎮污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案(2019~2021年)》,提出生活污水處理的由“數量增加"向“質(zhì)量提升"轉變,挖掘提升生活污水收集處理設施的效能,要求實(shí)現城市生活污水集中收集率、污水廠(chǎng)進(jìn)水BOD濃度“雙提高"的目標,保持和鞏固水環(huán)境整治、水生態(tài)改善的工作成效。本工程的實(shí)施同樣響應了“污水處理提質(zhì)增效"的新要求。
本工程排水管網(wǎng)特點(diǎn)是:管網(wǎng)覆蓋面廣、長(cháng)度較長(cháng),管網(wǎng)錯綜復雜;同時(shí),由于新塘鎮地處東江北岸,水系發(fā)達,河涌遍布,地下水位較高,污水管網(wǎng)多次下穿河涌,污水管網(wǎng)較復雜接入點(diǎn)多且分散。
污水水質(zhì)、水量和水位是污水的三個(gè)重要指標,均可通過(guò)在線(xiàn)設備進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。監測點(diǎn)的布置,從經(jīng)濟性和可實(shí)施性角度出發(fā),優(yōu)先選取水量易發(fā)生波動(dòng)節點(diǎn)、過(guò)河涌節點(diǎn)、支管接入主管等節點(diǎn)處設置監測設備。東江是珠江的支流,其每天會(huì )出現高、低潮水位,選取2021年12月實(shí)測東江水位變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。
圖2實(shí)測東江水位波動(dòng)曲線(xiàn)圖
由圖2智慧水務(wù)平臺監測到的東江潮汐水位變化范圍為-0.07~2.6m(1985國家高程系,余同)。本工程范圍內東江北岸地勢低洼,地面實(shí)際低標高為2.81~3.05m,不能夠滿(mǎn)足50a一遇的防洪排澇標準,存在水淹風(fēng)險,并且于2020年5月22日暴雨期間被水淹,水淹深度為50~60cm,退水時(shí)間為3~4h。本工程在水力計算的基礎上提出新建排澇泵站的方案,終在東江與簍箕涌、西涌和甘涌交匯口處分別新建三座排澇泵站,解決了東江邊地勢低洼處雨季的防洪排澇問(wèn)題。
根據智慧水務(wù)平臺監測數據顯示,隨著(zhù)每天東江潮汐水位的波動(dòng),沿江路污水主管的液位呈同步正相關(guān)變化,數據選自2021年10月中下旬,見(jiàn)圖3。
圖3東江水位與污水管液位波動(dòng)曲線(xiàn)圖
這說(shuō)明有地下水入滲或江水倒灌至污水系統,同時(shí)水質(zhì)監測數據顯示水質(zhì)濃度與水位呈負相關(guān)變化,進(jìn)一步佐證了有外水進(jìn)入污水系統。
針對由于存在地下水入滲點(diǎn)和江水倒灌口導致污水管網(wǎng)“低濃度、高水位"的運行情況,采取分期實(shí)施的工程方案。近期以“擠外水"為主要目標,以截流井倒灌、雨污錯混接、管道缺陷、部分雨污分流為重點(diǎn)整治對象開(kāi)展“清污分流";遠期開(kāi)展管網(wǎng)完善、源頭雨污分流改造、溢流污染控制等,建立長(cháng)效機制,推進(jìn)源頭治理,進(jìn)一步改造優(yōu)化污水收集處理系統,持續推進(jìn)污水處理提質(zhì)增效。12月8日外水點(diǎn)整治實(shí)施完畢后,沿江路污水主管的液位保持平穩,不再隨東江水位波動(dòng),實(shí)現了污水系統的良性平穩運行,見(jiàn)圖4。
圖4外水點(diǎn)整改后東江水位與污水管液位波動(dòng)曲線(xiàn)圖
但12月21日降雨后,沿江路污水管液位快速上升甚至超過(guò)警戒及報警水位,說(shuō)明沿江路污水管上游存在錯混接點(diǎn),導致雨季大量雨水進(jìn)入污水系統,需進(jìn)一步向上游溯源并進(jìn)行錯混接改造。
通過(guò)智慧水務(wù)設置的液位計在外江潮汐水位變化時(shí)監測到污水管液位的變化,發(fā)現大量的外水點(diǎn),對新塘污水系統所有發(fā)現的江水倒灌點(diǎn)或入侵點(diǎn)進(jìn)行整改,累計擠出外水量3.7萬(wàn)m3/d,成效顯著(zhù),表現為新塘污水廠(chǎng)進(jìn)廠(chǎng)污水水質(zhì)濃度有明顯的提升,見(jiàn)圖5。
圖5新塘污水廠(chǎng)進(jìn)廠(chǎng)COD濃度變化曲線(xiàn)圖
由圖5可知,項目實(shí)施后(2020年11月~2022年3月)新塘污水廠(chǎng)水質(zhì)濃度有較為顯著(zhù)的提升,各月COD均值為193.6mg/L;與項目實(shí)施前相比(2020年1月~2020年10月)各月COD均值為102mg/L,進(jìn)廠(chǎng)C0D濃度提升89.8%。在擠出外水的同時(shí),污水濃度進(jìn)一步提升,實(shí)現了污水系統提質(zhì)增效—“擠外水、提濃度"的建設目標。
3.2雨水系統內澇風(fēng)險預警
內澇是指由于強降水或連續性降水超過(guò)城市排水能力致使城市內產(chǎn)生積水災害的現象。隨著(zhù)城市化的快速發(fā)展,城市下墊面硬化面積逐年增加,下滲量減少,導致地表徑流量增加,大幅增加了城市的內澇風(fēng)險,會(huì )造成嚴重的經(jīng)濟損失,廣州市每年由于內澇造成的經(jīng)濟損失可達數億元。
為解決洪澇災害采取了一系列措施,其中一項便是建設智慧水務(wù)內澇監測預警系統,該系統能夠實(shí)現對城區易澇及重要節點(diǎn)進(jìn)行監測預警,采用多個(gè)雨量計,提高測雨的準確性,對可能或即將產(chǎn)生洪水災害的暴雨進(jìn)行預警;對內澇現況和趨勢進(jìn)行展示和渲染,當出現超標準洪水時(shí),即進(jìn)行預警并自動(dòng)聯(lián)系布防人員現場(chǎng)處置。
2021年5月雨季,通過(guò)設置于新塘污水廠(chǎng)的雨量計監測,得到5月累計降雨為332mm,共15場(chǎng)雨,其中大雨5場(chǎng),小雨10場(chǎng),具體情況見(jiàn)圖6。
圖6新塘鎮污水處理廠(chǎng)降雨累計曲線(xiàn)圖
對于下沉隧道等監測的易澇點(diǎn),通過(guò)監控視頻、電子水尺等實(shí)現實(shí)時(shí)監測,一旦積水深度超過(guò)設定數值即聯(lián)動(dòng)LED顯示屏發(fā)布雨洪信息,并關(guān)閉道閘阻止行人及車(chē)輛進(jìn)入,且可以聯(lián)動(dòng)現場(chǎng)排水設備進(jìn)行及時(shí)排水,避免和延緩城市內澇的發(fā)生。
同時(shí),對泵站、閘門(mén)和污水廠(chǎng)進(jìn)行信息化、智慧化改造和賦能,建成智慧泵站、智慧閘門(mén)和智慧污水廠(chǎng),使其像人類(lèi)一樣具有“智慧",能夠“思考",針對不同的運行工況和突發(fā)狀況能夠采取智慧化的應對措施。
新塘鎮內澇點(diǎn)是新塘鎮長(cháng)期以來(lái)存在的內澇黑點(diǎn),其地勢較低,地形坡度較大,現狀雨水口少難以滿(mǎn)足地面雨水收集的需要,且上游匯水面積較大為0.61km2。經(jīng)水力計算復核,現狀d1650的雨水管僅能滿(mǎn)足重現期P=1a的排水需求。內澇情況表現為:小雨積水、大雨內澇,嚴重困擾了附近居民的日常生活,2021年5月31日暴雨期間,此處大水深為68cm(見(jiàn)圖7),歷時(shí)2h才退水。
圖7內澇點(diǎn)改造前降雨曲線(xiàn)
針對內澇點(diǎn),采取的工程措施如下:對上、下游雨水管網(wǎng)進(jìn)行清淤、清障;現狀雨水管網(wǎng)存在較多結構病害,如異物穿入、變形和塌陷等,進(jìn)行病害修復;新建橫截式雨水溝和雨水口,加強對雨季地面漫流雨水的收集;新建2×d1000雨水分流管對上、下游雨水進(jìn)行分流。改造實(shí)施完畢后可滿(mǎn)足重現期P=5a的排水標準。
在實(shí)施工程措施的同時(shí),進(jìn)行智慧化改造,安裝智慧排水監測和預警設備,現場(chǎng)安裝有電子水尺、雨量計、攝像頭和LED雨情預警顯示屏。
內澇點(diǎn)改造實(shí)施前,降雨重現期大于1a便會(huì )發(fā)生內澇,圖7降雨曲線(xiàn)所示,積水深為68cm。
內澇點(diǎn)改造實(shí)施完畢后,消除了內澇隱患,在暴雨期間積水深為6cm,并未發(fā)生內澇,見(jiàn)圖8。
圖8內澇點(diǎn)改造后降雨曲線(xiàn)
4 AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺
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(guò)在污水廠(chǎng)源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個(gè)關(guān)鍵節點(diǎn)安裝保護、監測、分析、治理裝置,用于監測污水廠(chǎng)能耗總量和能耗強度,監測主要用能設備能效,保護污水廠(chǎng)運行安全可靠,提高污水廠(chǎng)能效,為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細的解決方案。
2.平臺組成
AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統由變電站綜合自動(dòng)化系統、電力監控及能效管理系統組成,涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控制、設備運維等,貫穿水務(wù)能源流的始終,幫助運維管理人員通過(guò)一套平臺、一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解水務(wù)配電系統運行狀況,并且根據權限可以適用于水務(wù)后勤部門(mén)管理需要。
3.平臺拓撲圖
4.平臺子系統
4.1變電站綜合自動(dòng)化系統及電力監控
對水務(wù)配電系統中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護,實(shí)現遙測、遙信、遙控、遙調等功能,對異常情況及時(shí)預警。
監測變壓器、水泵、鼓風(fēng)機的電流、電壓、有功/無(wú)功功率、功率因數、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數據。
4.2電能質(zhì)量監測與治理
水務(wù)中大量的大功率電機、水泵變頻啟動(dòng)導致配電系統中存在大量諧波,通過(guò)監測其配電系統的諧波畸變、電壓波動(dòng)、閃變和容忍度指標分析其電能質(zhì)量,并配置對應的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。
4.3電動(dòng)機管理
馬達監控實(shí)現水務(wù)中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能,電動(dòng)機保護器能對過(guò)載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護、監測和報警。準確地反映出故障狀態(tài)、故障時(shí)間、故障地點(diǎn)、及相關(guān)信息,對電機進(jìn)行健康診斷和預防性維護。同時(shí)支持與PLC、軟啟、變頻器等配合,實(shí)現電動(dòng)機自動(dòng)或遠程控制,監視、控制各個(gè)工藝設備,保障正常生產(chǎn)。
4.4能耗管理
為水務(wù)搭建計量體系,顯示水務(wù)的能源流向和能源損耗,通過(guò)能源流向圖幫助水務(wù)分析能源消耗去向,找出能源消耗異常區域。
將所有有關(guān)能源的參數集中在一個(gè)看板中,從多個(gè)維度對比分析,實(shí)現各個(gè)工藝環(huán)節的能耗對比,幫助領(lǐng)導掌控整個(gè)工廠(chǎng)的能源消耗,能源成本,標煤排放等的情況。
能耗數據統計采集水務(wù)中污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量,同環(huán)比對比分析,能耗總量和能耗強度計算,標煤計算和CO2排放統計趨勢。
能效分析按三級計量架構,分別進(jìn)行能效分析,契合能源管理體系要求,可對各車(chē)間/職能部門(mén)的能效水平進(jìn)行分析,同比、環(huán)比、對標等。通過(guò)污水處理產(chǎn)量以及系統采集的能耗數據,在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖,并進(jìn)行同比和環(huán)比分析,同時(shí)將污水的單耗與行業(yè)/國家指標對標,以便企業(yè)能夠根據產(chǎn)品單耗情況來(lái)調整生產(chǎn)工藝,從而降低能耗。
4.5智能照明控制
系統為污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等提供了照明控制管理方案,支持單控、區域控制、自動(dòng)控制、感應控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調光控制等多種控制方式,模塊可根據經(jīng)緯度自動(dòng)識別日出日落時(shí)間實(shí)現自動(dòng)控制功能,盡量利用自然光照,實(shí)現室內、廠(chǎng)區照明的智能控制達到安全、節能的目的。
4.6電氣安全
4.6.1電氣火災監測
監測配電系統回路的漏電電流和線(xiàn)纜溫度,實(shí)現對污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站的電氣安全預警。
4.6.2消防應急照明和疏散指示
根據預先設置的應急預案快速啟動(dòng)疏散方案引導人員疏散。系統接入消防應急照明指示系統數據,通過(guò)平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。
4.6.3消防設備電源監測
監測消防設備的工作電源是否正常,保障在發(fā)生火災時(shí)消防設備可以正常投入使用。
4.6.4防火門(mén)監控系統
防火門(mén)監控系統集中控制其各終端設備即防火門(mén)監控模塊、電動(dòng)閉門(mén)器、電磁釋放器的工作狀態(tài),實(shí)時(shí)監測疏散通道防火門(mén)的開(kāi)啟、關(guān)閉及故障狀態(tài),顯示終端設備開(kāi)路、短路等故障信號。系統采用消防二總線(xiàn)將具有通信功能的監控模塊相互連接起來(lái),當終端設備發(fā)生短路、斷路等故障時(shí),防火門(mén)監控器能發(fā)出報警信號,能指示報警部位并保存報警信息,保障了電氣安全的可靠性。
4.7環(huán)境監測
污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等場(chǎng)所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體濃度展示和預警,保障污水廠(chǎng)、自來(lái)水廠(chǎng)、水泵站等安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度超標可自動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)風(fēng)機或新風(fēng)系統,排除隱患,保持良好的水處理環(huán)境。
4.8分布式光伏監測
實(shí)時(shí)監測低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數及斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài),逆變器運行監視,對逆變器直流側每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率,逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數、當前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進(jìn)行監測,以曲線(xiàn)方式繪制上述監測的各個(gè)參量的歷史數據。
平臺結合廠(chǎng)區實(shí)際分布情況,通過(guò)3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車(chē)棚的分布情況,顯示匯流箱、并網(wǎng)點(diǎn)位置,各個(gè)屋頂的裝機容量。
4.9工藝仿真監控
平臺通過(guò)2D、3D方式實(shí)時(shí)監視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設備運行狀態(tài)。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動(dòng)機控制柜或低壓饋電柜安裝電動(dòng)機保護,進(jìn)行短路、過(guò)流、過(guò)載、起動(dòng)超時(shí)、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機,與PLC、軟啟、變頻器等配合,實(shí)現電動(dòng)機自動(dòng)或遠程控制,監視、控制各個(gè)工藝設備,保障正常。
5 相關(guān)平臺部署硬件選型清單
1.電力監控、電能質(zhì)量、電動(dòng)機管理及配電室環(huán)境監控系統
應用場(chǎng)合(10KV) | 產(chǎn)品 | 型號 | 功能 | |
| 10KV進(jìn)/饋線(xiàn) |
| AM6-L | 相間電流速斷保護,相間電流速斷保護(可帶低壓閉鎖),相間過(guò)電流保護(可帶低壓閉鎖),兩段式零序過(guò)流保護,反時(shí)限相間過(guò)流保護(可帶低壓閉鎖),零序反時(shí)限過(guò)流保護,過(guò)負荷保護,控制回路異常告警。 |
10/0.4KV變壓器 | AM6-S | 分合閘位置、手車(chē)工作/試驗位置、接地刀閘位置、硬接點(diǎn)信號(保護跳閘、裝置告警、控制回路斷線(xiàn)、裝置異常、未儲能、事故總等)、報文(過(guò)流、過(guò)負荷、超溫報警、過(guò)溫報警、裝置告警、PT斷線(xiàn)、CT斷線(xiàn)、對時(shí)異常等)、遙控開(kāi)關(guān)、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、跳閘、故障電流電壓)等。 | ||
智能操控裝置 |
| ASD500 | 一次回路動(dòng)態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動(dòng)溫濕度控制及顯示(標配一路強制加熱)、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、柜內照明控制、RS485接口、高壓柜內電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫。 | |
10KV計量 |
| APM520 | 該儀表采用交流采樣技術(shù),能分別測量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數,可通過(guò)面板薄膜開(kāi)關(guān)設置倍率。帶RS-485通訊接口,采用Modbus協(xié)議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開(kāi)關(guān)量輸入/輸出,繼電器報警輸出等功能。 | |
| 弧光保護 |
| ARB5-M | 主控單元,可接20路弧光信號或4個(gè)擴展單元,配置弧光保護(8組)、失靈保護(4組)、TA斷線(xiàn)監測(4組)、11個(gè)跳閘出口; |
| ARB5-E | 擴展單元,多可以插接6塊擴展插件,每個(gè)擴展插件可以采集5路弧光信號: | ||
| ARB5-S | 弧光探頭,可安裝于中壓開(kāi)關(guān)柜的母線(xiàn)室、斷路器室或電纜室,也可于低壓柜?;」馓筋^的檢測范圍為180°,半徑0.5m的扇形區域; |
應用場(chǎng)合(0.4KV) | 產(chǎn)品 | 型號 | 功能 | |
| 0.4KV進(jìn)/出線(xiàn) |
| APView500 | 相電壓電流+零序電壓零序電流,電壓電流不平衡度,有功無(wú)功功率及電能、事件告警及故障錄波,諧波(電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子)、波動(dòng)/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點(diǎn)波形采樣、觸發(fā)及定時(shí)錄波,波形實(shí)時(shí)顯示及故障波形查看,PQDIF格式文件存儲,內存32G,16D0+22D1,通訊2RS485+1RS232+1GPS,3以太網(wǎng)接口(+1維護網(wǎng)口)+1USB接口支持U盤(pán)讀取數據,支持61850協(xié)議 |
|
| APM520 | 該儀表采用交流采樣技術(shù),能分別測量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數,可通過(guò)面板薄膜開(kāi)關(guān)設置倍率。帶RS-485通訊接口,采用Modbus協(xié)議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開(kāi)關(guān)量輸入/輸出,繼電器報警輸出等功能。 | |
電能質(zhì)量 |
| ARC | 測量I、U、Hz、cosΦ,具備過(guò)電壓保護、欠流鎖定、電網(wǎng)諧波過(guò)大保護功能,可控制電容器的投切,RS485/Modbus協(xié)議 | |
| ANSVC | ANSVC低壓無(wú)功功率補償裝置并聯(lián)在整個(gè)供電系統中,能根據電網(wǎng)中負載功率因數的變化通過(guò)控制器控制電力電容器投切進(jìn)行補償,無(wú)功功率補償裝置采用散件組成方案,主要以電容電抗、投切開(kāi)關(guān)、控制器等組成。 | ||
| ANAPF | ANAPF系列有源電力濾波器通過(guò)電流互感器采集系統諧波電流,經(jīng)控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量,產(chǎn)生諧波電流指令,通過(guò)功率執行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流,并注入電力系統中,從而抵消非線(xiàn)性負載所產(chǎn)生的諧波電流。 | ||
電動(dòng)機保護器 | 電機回路 |
| ARD3M | 智能電動(dòng)機保護器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)保護器)適用于額定電壓至660V的低壓電動(dòng)機回路,集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動(dòng)機安全運行,帶有邏輯可編程功能,可以滿(mǎn)足多種控制方式??蛇x配不同通訊模塊適應現場(chǎng)通訊需求。該產(chǎn)品采用分體式結構,由主體、顯示單元、互感器組成,可適應各種柜體的安裝。具有許昌開(kāi)普研究院有限公司、國家繼電保護及自動(dòng)化設備質(zhì)量監督檢驗中心檢測合格的型式檢驗報告證書(shū)和電磁兼容檢驗證書(shū), |
配套附件 | 0.4kV電流互感器 |
| AKH-0.66 | 測量型互感器,采集交流電流信號 |
智能網(wǎng)關(guān) |
| Anet系列 | 8個(gè)RS485串口2kV隔離,2個(gè)以太網(wǎng)接口,支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協(xié)議設備的接入,支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協(xié)議、支持多中心不同數據服務(wù)要求,支持斷點(diǎn)續傳,裝置電源:220VAC/DC。 |
應用場(chǎng)合(配電室) | 產(chǎn)品 | 型號 | 功能 | |
環(huán)境監測 | 溫濕度 |
| / | 用于配電房溫度和濕度。工作電源:AC/DC85~265V工作溫度:-40.0℃~99.9℃工作濕度:0%RH~99%RH |
煙霧 |
| / | 光電式煙霧傳感;電源正極(DC12V):+12V,繼電器輸出:常開(kāi)觸點(diǎn) | |
水侵 |
| / | 接觸式水浸傳感器,監測變電所、電纜溝、控制室等場(chǎng)所積水情況,工作電源:DC10-30V工作溫度:-20℃~+60℃工作濕度:0%RH~80%RH響應時(shí)間:1s繼電器輸出:常開(kāi)觸點(diǎn) | |
局方檢測 |
| / | 監測變壓器、開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)柜的局部放電 | |
門(mén)禁 |
| / | 常開(kāi)型;感應距離:30-50mm材質(zhì):鋅合金,銀灰色電度干接點(diǎn)輸出 | |
攝像機 |
| / | 視頻監控 | |
開(kāi)關(guān)量模塊 |
| ARTU-KJ8 | 8路開(kāi)關(guān)量輸入,8路繼電器輸出 | |
智能網(wǎng)關(guān) |
| ANet-2E4SM | 4路RS485串口,光耦隔離,2路以太網(wǎng)接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP(主、從)、104(主、從)、建筑能耗、SNMP、MQTT;(主模塊)輸入電源:DC12V~36V。支持4G擴展模塊,485擴展模塊,最多可擴展16路。 |
2.電氣火災監控系統
應用場(chǎng)合(0.4KV出線(xiàn)、工藝動(dòng)力箱) | 產(chǎn)品 | 型號 | 功能 | |
各變電所、各動(dòng)力箱 | 0.4KV出線(xiàn) |
| ARCM200系列 | 用于檢測TN-C-S、TN-S及局部TT系統中的剩余電流、溫度等電氣參數,從而預防電氣火災的發(fā)生。 |
區域 變電所 | 區域分機 |
| Acrel-6000/B3 | 接收電氣火災監控探測器信號,實(shí)現對被保護電氣線(xiàn)路的報警、監視、控制與管理,采用485通訊 |
主變點(diǎn)所 監控中心 | 控制主機 |
| Acrel-6000/B | 接收電氣火災監控探測器信號和各區域分機數據,實(shí)現對被保護電氣線(xiàn)路的報警、監視、控制與管理,可采用485通訊。 |
配套附件 | 0.4kV電流 互感器 |
| AKH-0.66 | 測量型互感器,采集交流電流信號。 |
6 結論
智慧水務(wù)在污水系統提質(zhì)增效和雨水系統內澇風(fēng)險預警方面有較大的應用空間。隨著(zhù)信息技術(shù)在水務(wù)行業(yè)的滲透與發(fā)展,其對水務(wù)行業(yè)的影響日趨顯著(zhù),利用自控、感知、智能等技術(shù)手段提升城市排水系統管理水平受到越來(lái)越多的關(guān)注[3]。智慧水務(wù)是智慧城市的重要組成部分,它使排水管網(wǎng)系統的運行和管理更加智能化、專(zhuān)業(yè)化和精細化,在信息技術(shù)的加持下,大量的管網(wǎng)數據經(jīng)收集和歸納被應用,對城市管網(wǎng)的規劃、建設和智慧城市的構建具有重要的指導意義。
參考文獻:
[1]王亮.李文濤.張海飛.鄒東豪.智慧水務(wù)在市政排水系統效能提升中的應用[J].城市橋道與防洪,2023.
[2]王凱麗.小流域綜合整治案例簡(jiǎn)析—以合肥市王建溝流域水質(zhì)提升為例[J].中國市政工程,2020(5):38-41.
[3]王鱗.深圳市龍崗區智慧水務(wù)建設及總體規劃[J].節能,2021,40(3):75-77.
. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版
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