ГИС водоснабжения и водоотведения

ГИС – это уникальные по своей эффективности программные продукты для организаций с территориально удаленными объектами.

Предприятия коммунальной инфраструктуры содержат тысячи подконтрольных объектов, которые могут располагаться как в границах города, так и за его пределами. Водоснабжение и водоотведение – это десятки тысяч км трубопроводов, сотни колодцев, насосных и напорных станций. Данные по этим объектам ВКХ содержатся в разных источниках – в бумажных архивах, которым десятки лет; в электронных базах данных, которые ведутся специалистами для нужд своих подразделений. Текущая работа и планирование развития сетей затруднено, поскольку поиск необходимой информации занимает много времени. Зачастую еще больше сил и времени отнимает проверка актуальности найденных данных.

Опыт разработчиков компании DATUM Soft позволяет настроить функционал и интерфейс базового программного комплекса DATUM GIS под нужды отрасли. ГИС водоснабжения и водоотведения от DATUM Soft представляет собой единую комплексную информационную модель имущественных объектов предприятия, визуально представляющую в режиме “одного окна” информацию из всех баз данных организации.

Благодаря тесному сотрудничеству с пользователями ГИС также появились программные решения для отдельных подразделений предприятий сферы ВКХ. Система регистрации аварийных заявок «Горячая линия» и ее подсистема «Электронная диспетчерская» — продукты, которые позволяют упорядочить, упростить, а главное – ускорить! – работу АДС, ПТО и служб благоустройства.

Автоматизация и диспетчеризация систем водоснабжения

А. Т. Шагапов, генеральный директор ООО «ЭКОГИДРОПРОЕКТ»

Процессы автоматизации и диспетчеризации инженерных сетей и сооружений не только обеспечивают контроль над работой систем водоснабжения, но также являются основой для формирования единой информационно-управляющей системы, которая позволяет значительно снизить энергопотребление систем водоснабжения, а также повысить надежность их работы. В данной статье рассматриваются основные понятия, используемые при автоматизации и диспетчеризации инженерных систем.

Автоматизация – применение специальных технических средств, приспособлений, устройств и систем, осуществляющих контроль и управление технологическими процессами на различных объектах систем водоснабжения.

Средствами автоматики решаются различные задачи, возникающие в процессе эксплуатации объектов систем водоснабжения.

1. Обеспечивается поддержание на заданном уровне различных технологических параметров: количественных (давление, расход, уровень, температура и др.) и качественных (рН, концентрация остаточного хлора, щелочность, мутность, цветность и др.).
2. Включаются и отключаются насосные агрегаты при достижении заданных технологических параметров (уровней воды в резервуарах, давления и расхода в трубопроводе и др.).
3. Соблюдается заданная последовательность операций (включение и отключение пускателей и выключателей, открытие и закрытие задвижек и затворов, подача охлаждающей воды на подшипники и т. д.) при пуске и останове насосных агрегатов, промывке фильтров или вращающихся сеток и прочих устройств и механизмов.
4. Отключаются поврежденные агрегаты и включаются резервные в случае возникновения аварийной ситуации или неисправности оборудования.
5. Изменяется количество работающих насосов и регулируется их подача при изменении водопотребления или уровня воды в резер-вуарах.
6. Поддерживаются необходимое давление в системе трубопроводов и уровень воды в резервуарах.
7. Включаются или отключаются вспомогательные устройства, механизмы и системы (насосы технической воды, дренажные насосы, системы отопления и вентиляции, освещения и др.).
8. Осуществляется дозирование реагентов (коагулянта, хлора и т. д.).

Диспетчеризация – централизованный контроль и управление территориально разобщенными объектами водоснабжения, связанными общим технологическим процессом. Система диспетчеризации должна предусматриваться для систем водозабора, водоочистки, водоподачи и распределения воды между потребителями.

Диспетчеризация неавтоматизированных объектов (небольших насосных станций и очистных сооружений с дежурным персоналом) может осуществляться с помощью телефонной связи.

Диспетчеризация более крупных и автоматизированных объектов осуществляется, как правило, средствами телемеханики. Системы телемеханики (ТМ) по характеру выполняемых функций делятся на телесигнализацию (ТС), телеизмерение (ТИ) и телеуправление (ТУ).

Системы телесигнализации (ТС) передают на диспетчерский пункт (ДП) сигналы о положении и состоянии оборудования и систем: работает агрегат или не работает, закрыта задвижка или открыта, находится фильтр в работе или на промывке, или он пребывает в нерабочем состоянии (в ремонте).

Системы телеизмерения передают на ДП информацию об измеряемых параметрах: о давлении на коллекторе насосных станций, расходе воды в водоводах и магистралях, об уровне воды в резервуарах, мутности или цветности воды, дозы коагулянта и хлора и т. д.

Системы телеуправления передают с диспетчерского пункта на объекты (насосные станции, очистные сооружения) команды: остановить или пустить в работу насосный агрегат, открыть или закрыть задвижку, включить фильтр на промывку и т. д.

Для сбора информации на объектах водоснабжения и передачи ее на ДП, а также для передачи на объект команды с ДП оборудуются контрольные пункты (КП). Передача информации осуществляется по каналам связи. Каналами связи могут быть специальные контрольные кабели, телефонные пары проводов, а также радиоканалы.

Многопроводный канал связи соединяет каждый объект управления (насосный агрегат, задвижку) с органом управления (кнопкой, ключом) или устройством, воспринимающим информацию (табло, сигнальная лампа, измерительный прибор). Многопроводная система связи неэкономична, используется при небольшом количестве объектов управления, находящихся на небольшом расстоянии от диспетчерского пункта.

При большом количестве объектов управления, находящихся на значительном расстоянии от диспетчерского пункта, предпочтительней использование малопроводной системы передачи информации, осуществляемой или по проводам, или по телефонным парам. В этом случае система телемеханики оснащается устройствами для разделения сигналов (шифраторами и дешифраторами кода, фильтрами, распределителями сигналов). Аналогичные устройства необходимы при использовании радиоканалов.

В настоящее время в системах автоматизации и диспетчеризации широкое применение находит микропроцессорная и компьютерная техника, что позволяет значительно сократить количество аппаратуры диспетчеризации (передающих, преобразующих и сигнальных устройств, в том числе громоздких мнемосхем, табло и т. д.), что сокращает площади диспетчерских пунктов.

Применение микропроцессоров и компьютеров обеспечивает высокую гибкость систем управления при изменении режимов работы отдельных объектов и вводе в эксплуатацию новых объектов путем перепрограммирования структуры систем управления, повышает надежность систем управления и оперативность управления, обеспечивает более четкую визуализацию схем объектов и параметров технологических процессов.

При создании систем автоматизации и диспетчеризации соблюдается ступенчатая иерархия:

• системы автоматизации, имеющие местное значение и схемы автоматизации отдельных механизмов и устройств (дренажные насосы, вращающиеся сетки, вентиляция, отопления и т. п.), строятся как локальные, независимые друг от друга и от систем, имеющих более общее значение. В отдельных случаях из локальных систем подаются информационные сигналы в системы автоматизации более высокого уровня;
• системы автоматизации основных насосных агрегатов, очистных сооружений и других объектов, влияющих на процесс водоснабжения в целом, строятся как локальные системы, функционирующие самостоятельно, но в то же время они входят в автоматизированную систему технологического процесса (АСУ ТП) предприятия, напри-мер водопроводной станции.

АСУ ТП представляет высший этап автоматизации, обеспечивающий оптимальный режим работы предприятия. Локальные системы автоматизации, входящие в состав АСУ ТП, выдают необходимые информационные сигналы в АСУ ТП и получают соответствующие команды из АСУ ТП.

Команды могут выдаваться в виде задания определенных технических параметров (дозы реагента, давления, уровня и т. д.) или команд на включение/отключение различных агрегатов или механизмов (основных насосов, затворов и задвижек и др.), а также на включение определенных программ действия (промывка фильтров, вращающихся сеток и др.).

В крупных системах водоснабжения, состоящих из нескольких водопроводных станций, регулирующих узлов, станций подкачки, сложной системы водоводов, магистралей и водопроводных сетей, создаются АСУ ТП города (промышленного предприятия), в состав которых входят АСУ ТП водопроводных станций и других предприятий водоканалов. АСУ ТП водоснабжения представляет собой систему, в которой диспетчер с помощью специальных технических средств осуществляет управление процессом водоснабжения.

В условиях функционирования АСУ ТП создается диспетчерская служба, имеющая, в зависимости от специфики конкретной системы водоснабжения, одно-, двух- или трехступенчатую систему управления.

Верхней иерархической ступенью оперативного управления является центральный диспетчерский пункт (ЦДП) Управления водоканала города (промышленного объекта). ЦДП этого уровня предназначается для контроля и оперативного управления ходом технологического процесса всей системы водоснабжения, включая водозаборы, насосные станции, очистные сооружения, водоводы, резервуары, регулирующие узлы, магистрали и распределительные сети.

Следующая ступень управления – ЦДП предприятия водопроводно-канализационного хозяйства (водопроводной станции, куста артезианских скважин, каскада насосных станций территориального водопровода и др.). ЦДП предприятия предназначается для контроля и управления технологическим процессом сооружений водопроводной станции (водозабора, насосных станций, водоводов, очистных и других сооружений данного предприятия).

Более низкая ступень управления – МДП цехов и отдельных производств, предназначается для контроля и оперативного управления технологическими процессами конкретных объектов: насосных станций первого подъема, второго подъема, очистных сооружений, здания фильтров и других.

Нижней ступенью управления является оперативный пункт (ОП), предназначенный для управления отдельными сооружениями и процессами. ОП оснащается приборами контроля, аппаратурой дистанционного управления и сигнализации, средствами связи. Информация на ОП поступает от технологических датчиков, блок-контактов пусковой аппаратуры и воспроизводится на щитах контроля или экранах компьютеров. Информация от ОП по каналам связи передается на МДП и ЦДЛ, где она обрабатывается соответ-ствующим образом и служит основой для принятия вышестоящим диспетчером решений по управлению технологическим процессом водоснабжения.

Выводы

Автоматизация и диспетчеризация систем водоснабжения:

• повышают надежность систем управления и оперативность управления;
• обеспечивают более четкую визуализацию схем объектов и параметров технологических процессов.

Применение микропроцессоров и компьютеров обеспечивает высокую гибкость систем управления при изменении режимов работы отдельных объектов и вводе в эксплуатацию новых объектов.

ИГС CityCom-ГидроГраф — решение задач водоснабжения и водоотведения

CityCom-ГидроГраф — это специализированная ГИС с комплексом подсистем для создания электронных моделей систем водоснабжения/водоотведения и решения производственных задач водоснабжающих предприятий

Базовый комплекс ИГС «CityCom-ГидроГраф»:
паспортизация сетей и оборудования водоснабжения/водоотведения

Базовый комплекс ИГС CityCom-ГидроГраф» состоит из двух компонент:

1. Специализированной ГИС-платформы, разработанной для эффективного решения задач эксплуатации городских инженерных сетей: теплоснабжения. водоснабжения, водоотведения. электроснабжения, газоснабжения и т. д.
2. Базы знаний, справочников и классификаторов предметных областей «водоснабжение» и «водоотведение», необходимых для паспортизации водопроводных и канализационных сетей и их оборудования

Базовый комплекс ИГС «CityCom-ГидроГраф» содержит всю функциональность, необходимую для графического представления и описания водопроводных и канализационных сетей на масштабном или условно-масштабном плане местности, включая базу данных паспортизации сетей и оборудования систем водоснабжения/водоотведения и инструментарий для ввода и корректировки данных.

В состав Базового комплекса включены также все необходимые виды тематических раскрасок, графических выделений, справочных и отчетных документов, формируемых на основании информации, содержащейся в базе данных паспортизации.

ИГС «CityCom — ГидроГраф». Базовый комплекс.

Для получения дополнительных материалов и организации демо-доступа к подсистеме CityCom-ГидроГраф для систем водоснабжения и водоотведения необходимо отправить запрос

Подсистема существует в двух суботраслевых релизах: для напорных систем водоснабжения и для напорных и самотечных систем водоотведения. Каждый из суботраслевых релизов включает в себя полный набор функциональных компонент и соответствующих им информационных структур базы данных, необходимых для гидравлического расчета и моделирования сетей и систем водоснабжения/водоотведения любой сложности.
Успешно используется как для повседневной эксплуатации в водоснабжающих предприятиях, так и в качестве инструмента создания электронной модели в процессе разработки и актуализации схем водоснабжения городов (в соответствии с Федеральным законом 416-ФЗ «О водоснабжении»)

Размерность рассчитываемых сетей, степень их закольцованности, а также количество источников и насосных станций, работающих на общую сеть – не ограничены.

«Локализация аварий» — это одна из наиболее востребованных подсистем CityCom для систем водоснабжения, предназначенная для моделирования аварийных ситуаций, а также формирования и выдачи рекомендаций по переключениям с целью локализации и последующей ликвидации аварий.

Использование данной подсистемы вместе с подсистемой «Гидравлика» обеспечивает мощный производственный инструмент для создания и использования электронного диспетчерского тренажера для отработки навыков реагирования на аварийные ситуации.

Инструмент для автоматического построения продольного профиля трассы трубопроводов вдоль выбранного пути. На графическом документе изображается профиль земной поверхности, линия глубины заложения трубопроводов, уклоны и контруклоны, геометрические размеры колодцев, другая необходимая справочная информация.

Подсистема позволяет построить дерево стоков (зону канализования) для произвольного узла сети при возникновении засоров и подпоров, с созданием произвольного набора аналитических отчетов по найденному дереву стоков, образующих зону подпора.

Данный инструмент предназначен для ведения и обработки архива дефектов и повреждений на водопроводных и канализационных сетях. Каждая запись электронного журнала повреждений связана с конкретным участком или узлом сети, изображенным на схеме.

Повреждения могут быть изображены в графическом виде на схеме сетей специальными условными обозначениями, что дает возможность визуально оценить их территориальную распределенность и выявить зоны концентрации.

Вся история повреждения и дефектов сохраняется в журнале и накапливается. Это дает широкие возможности для анализа. Наличие данных в сочетании с используемыми в этой и других подсистемах алгоритмами их анализа, позволяют добиться заметного экономического эффекта от снижения аварийности.

Подсистема позволяет составить график первоочередных планово-предупредительных ремонтов, основанный на многофакторном анализ, включающем срок службы, степень физического износа, фактические показатели надежности (повреждаемость), гидравлические характеристики, данные технической диагностики.

Использование данного инструментария при планировании ремонтных кампаний обеспечивает наиболее эффективное использование доступных материальных ресурсы и ведет к устойчивому снижению аварийности и текущих затрат на ликвидацию повреждений, дефектов и аварий.

Подсистема «Переключения» предназначена для эксплуатации в диспетчерской службе водоснабжающего предприятия (водоканала) и позволяет вести электронный журнал фактических переключений на сетях.

На основании записей журнала переключений можно строить произвольные отчетные документы. Например:отчет диспетчера по переключениям за смену; отчет по всем переключениям за период, разрешенным данным диспетчером, либо осуществленным данной бригадой, и т. п.

Подсистема «Заявки» — один из основных элементов диспетчерской функциональности CityCom, одновременно являющийся наиболее естественным средством перманентной актуализации информационной модели эксплуатируемых сетей.

Подсистема «Заявки» реализует функционал диспетчерского документооборота и позволяет не только фиксировать и отслеживать все заявки с визуализацией объектов на схеме сети, но и контролировать ведение ремонтных работ, использование бригад, машин и механизмов.

Сопряжение «CityCom-ГидроГраф» с системами сбора данных телеметрии и данных, полученных с приборов учета, обеспечивает полный контроль работы водопроводной сети и поддержку принятия технологических и управленческих решений. Датчики и приборы учета порождают множество данных, SCADA собирают их в единый массив, CityCom умеет превращать данные в знания, необходимые для принятия обоснованных решений.

Подсистема «Абоненты» позволяет обеспечить единый источник данных об абонентах и не допустить расхождения информации в различных службах предприятия. Это важная для информатизации подсистема регламентного обмена данными позволяет существенно упростить работу различных служб предприятия.

В рамках ИГС «CityCom» возможно создание специального механизма автоматизированного регламентного обмена «абонентской» информацией с обособленными информационными системами, эксплуатируемыми в соответствующих службах водоканала.

Полное название данной подсистемы: «Анализ технико-экономических показателей режимов работы системы водоснабжения». Назначение — внедрение «безбумажной» технологии работы диспетчерской службы и обеспечение экономичных режимов работы источников, насосных станций, резервуаров чистой воды и регулирующих узлов.

Оценка экономического эффекта снижения аварийности в сетях водоснабжения

Фрагмент вебинара «Снижение эксплуатационных и производственных затрат водоснабжающего предприятия»

Как добиться снижения рабочих давлений в сетях водоснабжения

Фрагмент вебинара «Снижение эксплуатационных и производственных затрат водоснабжающего предприятия»

О выявлении и «расшивании» узких мест на примере ЗАО «Челныводоканал»

Фрагмент вебинара «Снижение эксплуатационных и производственных затрат водоснабжающего предприятия»

О расстановке регуляторов давления и разработке режимных карт для регулирования насосов с ЧРП

Фрагмент вебинара «Снижение эксплуатационных и производственных затрат водоснабжающего предприятия»

Пути и способы снижения затрат на примере водоканала Нижнего Новгорода

Фрагмент вебинара «Снижение эксплуатационных и производственных затрат водоснабжающего предприятия»

Паспортизация сетей водоснабжения/водоотведения

В Базовый комплекс входят процедуры технологического ввода, позволяющие корректно заполнить базу данных характеристик узлов и участков водопроводной или канализационной сети. Среди этих характеристик есть как необходимые для проведения гидравлического расчета и решения иных расчетно-аналитических задач, так и чисто справочные: материал колодца, балансовая принадлежность, телефон абонента и т.д. В рамках каждого информационного проекта имеется собственная классификация типов узлов, состоящая не менее чем из 4 позиций (источники водоснабжения, узлы присоединения объектов водопотребления, водопроводные колодцы, насосные станции). Количество типов узлов не ограничено, в среднем оно составляет 8-12. Участки сети водоснабжения, соединяющие смежные узлы, также могут быть классифицированы (например: внутридворовые, квартальные и магистральные водоводы).

У узлов и участков сети водоснабжения для каждого из классифицируемых типов имеется свой набор паспортных характеристик, согласуемых с заказчиком на этапе разработки технического задания. Паспорт узла или участка водопроводной сети может содержать несколько десятков параметров.

Практически все необходимые справочники и технологические классификаторы (материалы труб и колодцев, виды прокладки трубопроводов, типы арматуры и агрегатов и т. п.) также согласуются с заказчиком и поставляются в составе инструментария, что значительно упрощает и формализует ввод паспортов. Исключение составляют такие параметры, значения которых не могут быть выбраны из классифицированного ряда (нагрузки, длины, геодезические отметки и т. д.) и должны заноситься непосредственным заданием в соответствующие поля экранных форм.

Помимо семантической информации об объектах системы водоснабжения, паспортизация подразумевает и возможность создания графических детализированных схем узлов и участков сетей, содержащих информацию о коммутации трубопроводов внутри узлов, запорно-регулирующей арматуре, привязкам к местности, наличии и расположении технологического оборудования узлов тепловой сети (сальников, спускников, воздушников, компенсаторов и др.). Для этой цели служит специализированный графический редактор с набором всех необходимых примитивов. Особенность этого графического редактора состоит в том, что при создании изображения внутренней схемы узла он автоматически создает и включает в модель сети топологическую структуру связности второго (вложенного) уровня. Кроме того, имеется возможность одновременной паспортизации технологического оборудования, изображенного на этих схемах.

Имеется возможность включения в паспорта объектов произвольных документов, формат которых поддерживается операционной системой и установленными приложениями, например: фотоизображение объекта, видеофрагмент связанного с объектом события, договор с абонентом и т. п.