Непосредственным административным руководителем диспетчера МДП является начальник указанной группы сооружений.
Функционально диспетчер МДП подчиняется главному диспетчеру водопровода.
Диспетчеру МДП водопроводной станции функционально подчинены оператор ОП станции I подъема, оператор очистных сооружений, оператор насосной станции II подъема, эксплуатационный персонал реагентного хозяйства, оператор котельных установок, дежурный электрик, дежурные лаборанты цеховой химической лаборатории.
Диспетчер МДП следит за ходом технологического процесса обработки воды, осуществляет связь с ЦДП и управляющим вычислительным комплексом для решения задач оптимального управления технологическим процессом и руководит работой ОП.
ОП предназначены для управления отдельными сооружениями и оборудованием, участвующими в технологическом процессе. ОП ?? нижняя ступень системы сбора и передачи производственно-технологической информации и управления объектом. На ОП решаются задачи поддержания заданного технологического режима, устранения отклонений и нарушений производственного процесса и ликвидации аварийных ситуаций.
ОП оснащается приборами контроля, аппаратурой дистанционного управления и сигнализации, средствами связи. Информация на ОП поступает от датчиков, установленных на водопроводных сооружениях, от блок-контактов пусковой электроаппаратуры насосов, задвижек и др. и воспроизводится на мнемосхеме и щитах контроля. Непосредственным административным руководителем оператора ОП является начальник указанного объекта. Функционально оператор подчинен диспетчеру МДП.
Отдел АСУ включает информационно-вычислительный центр (ИВЦ) и службы технической эксплуатации телемеханики и средств связи.
ИВЦ состоит из группы обслуживания ЭВМ и группы сопровождения задач, решаемых на ЭВМ.
В зависимости от состава комплекса технических средств АСУ ТП и количества решаемых задач численность подразделений отдела АСУ может быть различной.
Диспетчерский пункт распределительных сетей (ДПРС) предназначен для оперативного управления технической эксплуатацией водопроводных сетей, насосных станций подкачки, работами по ремонту, включению и отключению трубопроводов, ликвидации аварий.
Диспетчеру функционально подчинены дежурная бригада по ремонту и эксплуатации станций подкачки, дежурные бригады по эксплуатации и ремонту водопроводов è водопроводных сетей.
В крупных городах создается двухуровневый ДПРС, в состав которого могут быть включены подчиненные диспетчерские пункты отдельных участков водопроводной сети (ДПУВС).
5.3. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА
Оñновными функциями АСУ ТП являются:
5.3.1. Централизованный контроль состояния технологического объекта управления (ТОУ)
В подсистеме ПОВ эта функция реализуется 3-4 раза в 1 ч следующим комплексом задач:
а) периодический контроль значений технологических параметров:
качества исходной воды;
качества воды на очистных сооружениях;
расхода воды через очистные сооружения;
расхода воды на собственные нужды;
расхода электроэнергии станций I подъема;
состояния насосных агрегатов станции I подъема
работы фильтров;
б) периодическое измерение технических параметров и показателей состояния оборудования;
в) оперативное отображение значений технологических параметров (по вызову);
г) обнаружение, оперативное отображение и сигнализация отклонений значений технологических параметров от установленных пределов;
д) обнаружение, îïåðàòèâíîå отображение и сигнализация изменения показателей состояния оборудования;
е) обнаружение, оперативное отображение и сигнализация об аварийных состояниях (при возникновении аварии);
ж) периодическая регистрация значения технологических параметров и состояния оборудования;
з) периодическая регистрация (отклонений значений технологических параметров;
и) оперативное отображение и регистрация результатов математических и логических операций;
к) ручной ввод информации.
В подсистеме ПРВ эта функция реализуется тем же комплексом задач, но для других значений технологических параметров:
подачи воды по водоводам;
подачи воды по станциям;
напора на выходе станции;
уровня воды в резервуарах;
расхода электроэнергии станции;
состояния насосных агрегатов станции;.
давления в контрольных точках сети.
5.3.2. оперативный учет
В подсистеме ПОВ эта функция реализуется один раз в смену решением задач учета следующих параметров:
расхода påàãåíтов;
подачи воды очистными сооружениями;
расхода воды на собственные нужды;
расхода электроэнергии станций I подъема;
времени работы оборудования.
Эти задачи решаются для каждой технологической линии обработки воды и для станции в целом.
В подсистеме ПРВ эта функция реализуется один раз в смену решением задач учета следующих параметров:
подачи воды по водоводам, станциям и по сети в целом;
запаса воды в резервуарах;
расхода электроэнергии по водопроводным сооружениям;
времени работы оборудования.
5.3.3. Расчет технико-экономических показателей
В подсистеме ПОВ эта функция реализуется один раз в сутки решением задач расчета следующих показателей:
технологической себестоимости по каждой технологической линии и по станции в целом;
фактическою расхода электроэнергии на станции I подъема;
фактического расхода реагентов;
удельного расхода реагентов;
фактической подачи воды;
удельного расхода электроэнергии на собственные нужды;
удельного расхода воды на собственные нужды.
В подсистеме ПРВ эта функция реализуется решением задачи «Расчет фактического удельного расхода электроэнергии по станциям» (один раз в сутки).
5.3.4. Диагностика технологического процесса
В подсистеме ПРВ эта функция реализуется решением задач анализа следующих отклонений от заданных условий:
фактических напоров в диктующих точках (задача решается при возникновении отклонений);
фактических расходов электроэнергии (задача решается один раз в сутки).
5.3.5. Прогнозирование хода технологического процесса
В подсистеме ПОВ эта функция реализуется один раз в сутки решением задач расчета:
графика работы насосной станции I подъема;
распределения воды по технологическим линиям;
оптимальных доз реагентов;
графика вывода фильтров на промывку.
В подсистеме ПРВ эта функция реализуется один раз в сутки решением задач расчета:
прогнозированного графика подачи воды станциями II подъема;
требуемых напоров станций II подъема;
оптимального графика работы насосных агрегатов статей II подъема;
графика заполнения и срабатывания резервуаров;
оптимальных графиков работы групп артезианских скважин;
оптимальных режимов работы систем дальнего транспортирования воды;
распределения воды между основными пользователями общего водоисточника группового водопровода.
5.3.6. Определение рационального режима технологического процесса
В подсистеме ПОВ эта функция реализуется один раз в 1 ч решением задач коррекции:
режима работы станции I подъема;
распределения воды по технологическим линиям.
В подсистеме ПРВ эта функция реализуется решением задач расчета коррекции:
режима работы станции II подъема (задача решается по инициативному сигналу);
режима заполнения и срабатывания резервуаров (задача решается один раз в 1 ч).
На первых этапах создания АСУ ТП расчет оптимальных режимов работы насосных станций предусматривается производить для нормальных условий эксплуатации. В дальнейшем состав задач АСУ ТП водоснабжения должен также включать расчет режимов работы насосных станций и водопроводных сетей в аварийных ситуациях (при отключении отдельных участков водоводов или сети, отключении некоторых насосов и т.д.).
5.4. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ
Для АСУ ТП ПОВ и АСУ ТП ПРВ сбор и обработка информации предусматриваются следующим образом:
измерение, контроль и учет текущих значений параметров ?? путем циклического опроса датчиков с последующей фильтрацией полученных показаний (для устранения резких случайных выбросов), сравнением сигнала, полученного после фильтрации, с границами допуска и выдачей сигнала диспетчеру в случае выхода показаний за допустимые пределы;
измерение, контроль и учет интегральных значений параметров ?? путем запоминания количества импульсов с выходов счетчиков и накопления их в интегрирующих устройствах телемеханики;
решение задач контроля и учета параметров, полученных с помощью телесигнализации, ?? методом логического анализа.
В задачах оперативного учета и расчета технико-экономических показателей используется метод прямого счета.
Критерием при решении задач оптимизации работы станций I подъема и очистных сооружений является технологическая себестоимость воды, поданной потребителям.
Задача расчета графика работы насосной станции I подъема, работающей на резервуар, решается методами нелинейного программирования. Для упрощения решения ее можно свести к задаче, решаемой методом прямого счета при выполнении следующих условий: на участке нарастания водопотребления в момент равенства подачи и потребления воды объем ее в резервуаре должен быть максимальным; на участке спада водопотребления в момент равенства подачи и потребления воды объем воды в резервуаре должен быть минимальным. Исходя из этих условий определяются моменты включения дополнительных насосных агрегатов.
Задача распределения воды по технологическим линиям заключается в определении подачи воды каждой линией так, чтобы минимизировать общую технологическую себестоимость обработки воды на станции при заданной общей подаче воды станцией и заданных технологических ограничениях на пропускную способность линии. Эта задача решается методом проекции градиента. Исходные данные получаются из решений задачи расчета оптимальных доз реагентов при различных величинах подачи воды.
Расчет оптимальных доз реагентов заключается в нахождении доз реагентов, обеспечивающих минимальное значение технологической себестоимости обработки воды при условиях, которые определяют связь между входами технологических звеньев, и учете технологических ограничений на производительность сооружений и качество обработанной воды. Задача решается методом линейного программирования. Для корректировки модели применен релаксационный алгоритм идентификации (алгоритм Качмажа).
Расчет оптимального режима работы фильтров заключается в определении подачи воды каждым фильтром так, чтобы суммарный расход воды на нужды станции за заданное время был минимальным при заданных технологических ограничениях и общей подаче воды станцией. Задача решается методом проекции градиента. Расчет производится по математическим моделям фильтров. Коэффициенты моделей корректируются с помощью алгоритма Качмажа.
Решение задачи прогнозирования суточного графика вoдoпoтpeблeний в различных проектах ЛСУ ТП может осуществляться несколькими методами: построением моделей авторегрессии или проинтегрированного скользящего среднего, методом „предельных циклов" и др.
Для расчета оптимальных режимов работы насосных станций используются математические модели, связывающие напор и подачу насосных станций и давления в диктующих точках сети. Такие модули имеют вид полиномов, коэффициенты которых определяют на основе статистической обработки данных о параметрах работы системы за прошедшие две-три педели.
Для расчета оптимальных режимов работы систем с несколькими насосными станциями могут быть использованы методы линейного программирования.
Задача оптимального управления группами артезианских скважин (колодцев) предусматривает расчет для каждого часа суток необходимого числа работающих артезианских скважин с учетом их экономичности, длительности работы и уровня воды в скважинах. При увеличении водопотребления предусматривается включение наиболее экономичных скважин, а при уменьшении — отключение наименее экономичных. Задача решается методом логического анализа.
Взаимосвязь задач АСУ ТП, последовательность, периодичность и обусловленность их решения определяются общим алгоритмом функционирования, который отражает принятую стратегию оперативного управления.
Задачи централизованного контроля должны решаться круглосуточно-непрерывно. Учетные задачи, как правило, решаются ежечасно, тогда как расчет технико-экономических показателей должен проводиться один раз в смену или один раз в сутки.
Оперативное планирование режимов производится один раз в сутки, а также при резком изменении водопотребления или условий работы водопровода. Задачи коррекции режимов решаются по мере возникновения необходимости изменения расчетного плана работы сооружений.
Управление сооружениями производится в соответствии с расчетным оперативным планом-графиком оптимального режима или в результате решения задач коррекции режима.
На блок-схеме общего алгоритма функционирования АСУ ТП водоснабжения показана взаимосвязь задач.
5.4.1. Задачи централизованного оперативного контроля
Комплекс этих задач предусматривает непрерывный контроль технологических параметров и состояния оборудования на насосных станциях, водоочистных сооружениях и на водопроводной сети с помощью датчиков и телемеханической аппаратуры или других средств сбора и передачи информации.
Алгоритмы решения задач достаточно просты и во многом зависят от характеристик используемых технических средств передачи данных. Общей чертой этих алгоритмов являются использование операций усреднения, линеаризации или интегрирования измеряемых величин, сравнение контролируемых параметров с предельно допустимыми значениями и т.д.
