基于GIS和SCADA集成的智慧供水在线监测系统的设计.docx

基于GIS和SCADA集成的智慧供水在线监测系统的设计苏志刚1，2，周文1，2，李进强1，2(1．山东省地理信息系统工程技术研究中心，山东济南250101;2．山东正元地理信息工程有限责任公司，山东济南250101)OnGISandSCADAIntegrationofIntelligenceＲesearchofOn-lineMonitoringSystemofWaterSupplySUZhigang，ZHOUWen，LIJinqiang摘要:根据智慧城市的发展战略，智慧供水主要是利用信息技术手段对从水源地监测到龙头水管理的整个供水过程实现实时监测管理，制定合理的信息公示制度，保障居民用水安全。本文就此提出一种基于GIS和SCADA集成的智慧供水在线监测系统，详细阐述集成模式的实施方案，达到掌握主要供水管网及重点地区的压力状况、预警预报重大水质污染事故、监督水质情况等目的。该系统具有较强的使用价值，增强了城市管网供水输配的安全性，提高了自来水公司管理和服务水平，具有良好的应用前景。关键词:GIS;SCADA;集成;智慧供水;在线监测统［1］。它的主要功能是对供水的运行设备进行实时的监控，该系统具备对供水装备实时数据采集、各种参数测量和调节、设备控制和设备运行状态预警等功能。作为供水管网实时监控的基本手段，它主要通过实时提供供水设备的压力、流量状态等信息实现对供水设备运行情况的实时监管。该系统是基于地理信息系统开发实现的，通过GIS技术，将管网空间分布信息、空间拓扑结构及关系集成为一个一体化的计算机管理系统，实现了供水管网的信息化管理。该系统支持静态信息管理、动态数据更新，能够为用户输出必要的图、表等数据［2］。GIS和SCADA系统的功能互补性是对这两种系统进行集成的主要原因。通过这两种系统数据的交互，可以实现业务数据和地图数据的一体化管理，为供水调度等决策提供更准确的信息支持，有效提高管理效率及科学管理水平。一、引言目前，我国城市的供水管网设施错综复杂，涉及人口和覆盖面积庞大，存在检测结果严重滞后，远程监控操作困难，无法完整再现水质、流量、压力等指标的时空连续动态变化的问题，严重降低了城市供水的质量。而管网老化现象严重、安全系数降低和布局欠妥的问题，不仅给管理工作带来了巨大的困难，而且还可能发生供水受到污染的情况，给城市居民的生命健康带来威胁。在我国的供水行业中，GIS和SCADA软件的应用都比较成熟，但在很多实际供水系统管理应用中，GIS和SCADA软件基本都是作为单独的软件平台参与供水管理，无法发挥两者功能互补的优势。随着供水管理对信息化水平要求的提高，结合GIS静态数据和SCADA动态数据的管理平台成为供水管理软件平台发展的趋势，如何有效地将两种数据相融合，通过GIS技术和SCADA技术的功能互补更加有效地提高供水管理系统的信息化水平是关键。结合实际应用，本文探讨了如何通过GIS和SCADA系统技术的集成实现对供水管网的在线监测。该研究对结合GIS和SCADA技术进行供水管理系统开发有一定的参考意义。三、供水管网SACDA和GIS系统的集成1．供水管网SACDA和GIS系统集成目的城市供水管网GIS和SCADA系统的功能各有特点，将这两个系统进行集成，能够实现二者的优势互补，具体体现在［3］:1)管网GIS能够向SCADA系统提供地理空间信息及空间表达手段，SCADA系统能够向GIS系统提供管网设备运行的实时业务数据。结合两者的功能，可以实现数据的实时更新及管理，并且通过GIS数据强大的地理信息管理、表达手段，使信息管理更加高效、科学。二、概述供水管网(supervisorycontrolanddataacquisi-tion，SCADA)系统，即数据采集与监视控制系统，是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系作者简介:苏志刚(1986—)，男，山东东营人，助理工程师，主要从事地理信息系统开发工作。苏志刚，等:基于GIS和SCADA集成的智慧供水在线监测系统的设计2013年增刊752)SCADA系统提供的实时监测数据与管网成方式主要通过数据共享方式实现，即两个系统相互独立运行，系统之间通过数据共享建立连接。这种方式保证了每个系统的运行稳定性、可靠性，开发成本较低，但系统时效性受数据共享过程中数据库传输和交换速率的影响较大。3)在GIS和SCADA系统的基础上构建集成平台。与上述两种简单的数据集成方式相比，通过开发一个独立的平台将两个系统同时集成在这个平台下能解决上述两种集成方式的局限性。这种集成方式从底层设计就将GIS和SCADA数据的管理及共享考虑进去，旨在开发一个同时具备GIS和SCADA系统功能的集成系统，但这种集成方式需要从底层开发，增加了系统开发的成本及风险。本文出于实际条件及应用的考虑，结合我国大多数城市