Luận văn thạc sĩ – ngành môi trường Ứng dụng Scada vào hệ thống cấp nước
GVHD: TS. Phạm Tuấn Hùng. 1
Học viên: Ngô Thu Hiền.
MỤC LỤC:
MỤC LỤC: 1
DANH MỤC HÌNH ẢNH: .............................................................................................. 3
DANH MỤC SƠ ĐỒ: ...................................................................................................... 5
DANH MỤC BẢNNG BIỂU: ........................................................................................ 5
MỞ ĐẦU. 6
1. Sự cấp thiết của đề tài. .................................................................................... 6
2. Mục đích của đề tài ......................................................................................... 8
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................... 8
4. Các phương pháp nghiên cứu. ......................................................................... 8
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VIỆC ÁP DỤNG SCADA TRONG HỆ THỐNG CẤP
NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM .............................................................. 9
1.1. Khái niệm chung về SCADA: ......................................................................... 9
1.1.1. Những đặc điểm cơ bản của hệ thống: ................................................... 10
1.1.2. Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống: ............................................ 10
1.2. Cấu hình cơ bản mạng SCADA cho doanh nghiệp sản xuất và cung cấp
nước sạch ................................................................................................................... 11
1.2.1. Trung tâm điều độ: ................................................................................. 13
1.2.2. Phòng điều độ xí nghiệp: ........................................................................ 13
1.2.3. Phòng điều độ nhà máy: ......................................................................... 13
1.2.4. Tram vận hành van : ............................................................................... 13
1.2.5. Thiết bị ghép nối (Modem) .................................................................... 13
1.2.6. Thiết bị chuyển đổi truyền thông ADP: ................................................. 14
1.2.7. Bộ phận thu nhận dữ liệu: ...................................................................... 14
1.3. Một số thiết bị thu thập dữ liệu điển hình: ................................................... 15
a.Đo lưu lượng (Flow): .......................................................................................... 15
Nguyên lý hoạt động: ............................................................................................ 15
b. Đo áp lực (AP): .................................................................................................. 16
Luận văn thạc sĩ – ngành môi trường Ứng dụng Scada vào hệ thống cấp nước
GVHD: TS. Phạm Tuấn Hùng. 2
Học viên: Ngô Thu Hiền.
c. Đo độ đục (NTU) và độ lắng cặn (TDS): .......................................................... 17
d,đo nồng độ ôxy hòa tan: ..................................................................................... 18
1.4. Ứng dụng SCADA trong ngành cấp nước hiện nay...................................... 24
1.4.1. SCADA trong trạm bơm nước thô ......................................................... 26
1.4.2. SCADA trong Trạm xử lý nước sạch ..................................................... 27
1.4.3. SCADA trong trạm bơm cấp II .............................................................. 27
1.4.4. SCADA trên mạng lưới đường ống cấp nước ........................................ 31
1.5. Các đơn vị đã áp dụng hiệu quả SCADA vào sản xuất tại Việt Nam. .......... 32
Chương 2: THỰC TIỄN ÁP DỤNG SCADA TRONG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TẠI
MỘT SỐ ĐÔ THỊ MIỀN BẮC VIỆT NAM ................................................................. 36
3.1 Hiện trạng áp dụng SCADA trong quản lý MLCN tại công ty kinh doanh nước
sạch Hà Nội: ............................................................................................................... 36
3.1.1. Hiện trạng cấp nước tại thủ đô Hà Nội: ................................................. 36
3.1.3. Áp dụng SCADA trong Quản lý mạng lưới cấp nước của công ty nước
sạch Hà Nội: .......................................................................................................... 41
3.1.4. Giới thiệu về thiết bị đo xa GSM được sử dụng trên mạng lưới cấp nước
Hà Nội: 43
3.1.5. Các tính năng kỹ thuật chung của Cello ................................................. 43
3.1.6. Nguyên lý hoạt động của Cello .............................................................. 44
Tuy nhiên tại nhà máy nước sạch Hà Nội mới chỉ lắp đặt : ................................ 46
3.1.7. Ưu điểm .................................................................................................. 56
3.1.8. Nhược điểm ............................................................................................ 56
3.2 Dự án nâng cấp áp dụng SCADA cho nhà máy nước Phúc Yên –Vĩnh Phúc . 57
3.2.1. Dự án nâng cấp nhà máy nước Phúc Yên – Vĩnh Phúc. ........................ 59
3.2.2. Phương án kỹ thuật hệ thống điều khiển - giám sát tư
xa hê
thông bơm
giêng nươc thô nhà máy nước Phuc Yên – Công ty cấp thoát nước & môi trương
vp2 .............................................................................................................60
3.2.3. Áp dụng SCADA biến tần tiêt kiê
m năng lương - ta
i tra
m bơm câp 2-
nhà máy nước Phuc Yên ........................................................................................ 66
Luận văn thạc sĩ – ngành môi trường Ứng dụng Scada vào hệ thống cấp nước
GVHD: TS. Phạm Tuấn Hùng. 3
Học viên: Ngô Thu Hiền.
3.2.4 Những vấn đề còn tồn tại trong công tác quản lý mạng lưới tại nhà máy
nước Phúc Yên. ..................................................................................................... 70
Ưu điểm ................................................................................................................. 70
Nhược điểm ........................................................................................................... 70
Chương 4: ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO SỬ DỤNG SCADA VÀ
ÁP DỤNG CÁC DẠNG TRUYỀN TRONG SCADA VÀO HỆ THỐNG CẤP NƯỚC.
....................................................................................................................71
4.1. Giải pháp về công nghệ, thiết bị ................................................................ 72
4.2. Giải pháp về tổ chức triển khai áp dụng: ................................................... 73
Kết Luận và Kiến Nghị: ................................................................................................. 75
1. Kết luận: ........................................................................................................ 75
2. Kiến nghị: ...................................................................................................... 76
DANH MỤC HÌNH ẢNH:
Hình 1. đồng hồ đo lưu lượng. ................................................................................ 15
Hình 2. Thiết bị đo áp lực của hãng ENDESS-HAUSER ...................................... 16
Hình 3. thiết bị đo độ đục ....................................................................................... 17
Hình 4. thiết bị đo nồng độ oxy hòa tan ................................................................. 18
Hình 5. Thiết bị cầm tay của công nhân trợ giúp việc ghi số liệu từ đồng hồ đo
nước của các hộ tiêu thụ ................................................................................................. 19
Hình 6. Bảng thể hiện số liệu về lưu lượng tiêu thu trong ngày theo từng giờ của
phần mềm Pmac ............................................................................................................. 21
Hình 7. Biểu đồ đo lưu lượng sử dụng của phần mềm PMAC ............................... 22
Hình 8. File lưu dữ liệu về áp lực và lưu lượng. ..................................................... 22
Hình 9. Màn hình thể hiện số liệu được truyền về từ nhà máy nước ..................... 23
Hình 10. phần mềm ứng dụng SCADA trong một nhà máy nước. .......................... 25
Hình 11. Mô hình SCADA áp dụng cho trạm bơm cấp 2: ...................................... 28
Hình 12. Hình 15:Trong giờ dùng nước thấp chỉ cần 2 bơm hoạt động áp lực trên
mạng vấn đảm bảo 2bar ................................................................................................. 29
Luận văn thạc sĩ – ngành môi trường Ứng dụng Scada vào hệ thống cấp nước
GVHD: TS. Phạm Tuấn Hùng. 4
Học viên: Ngô Thu Hiền.
Hình 13. hệ SCADA gọi 4 bơm làm việc ................................................................. 30
Hình 14. Tổng công ty
c
ấp n
ư
ớc Sài gòn ................................................................. 33
Hình 15.
Tổng cty cấp nước Sài Gòn - Sawaco : Xuất data ra file Excel theo form
mẫu
.................................................................................................................... 33
Hình 16. Công ty cấp n
ư
ớc Trà Vinh :
D
ữ l
i
ệu
C
ello trên
p
hần
m
ềm g
i
ám sát và vận
hành .................................................................................................................... 34
Hình 17. Công ty cấp n
ư
ớc Phú
M
ỹ - Vũng Tàu : .................................................... 34
Hình 18. Công ty cấp n
ư
ớc Bà Rịa – Vũng Tàu : ..................................................... 35
Hình 19. Công ty nước sạch Hà Nội buổi sơ khai .................................................... 37
Hình 20. Sơ đồ tổ chức Công ty nước sạch Hà Nội.................................................. 38
Hình 21. Hiện trạng hệ thống mạng lưới cấp nước thành phố Hà Nội. .................... 40
Hình 22. Sơ đồ bố trí các đồng hồ đo xa trên mạng lưới cấp nước Hà Nội. ............ 42
Hình 23.
Cello
........................................................................................................... 43
Hình 24. Kênh thu thập các chỉ tiêu chất lượng nước: Các ngõ vào của Cello ........ 45
Hình 25. Các ngõ vào của thiết bị đo Cello hãng Datalog ....................................... 46
Hình 26. Hình28: Công tác lắp đặt thiết bị phục vụ công tác đo từ xa..................... 47
Hình 27. Hình29: Tổng thể một điểm đo và truyền số liệu từ xa trên mạng. ........... 47
Hình 28. Hình 30: Bộ phận thu nhận tín hiệu đo và truyền về trung tâm ................ 48
Hình 29. Vị trí lắp thẻ sim cho thiết bị đo xa. .......................................................... 49
Hình 30. Lắp đặt các phần cứng tại trung tâm thu nhận tín hiệu từ các đồng hồ trên
mạng gửi về. ................................................................................................................... 50
Hình 31. tthiết bị đo xa Newlink............................................................................... 52
Hình 32.
Đồ thị áp lực và lưu lượng tai nút đo Trần Duy Hưng – Trung Kính
........ 54
Hình 33.
áp lực và lưu lượng tai nút đo Trần Duy Hưng – Trung Kính được thể hiện
dạng bảng
.................................................................................................................... 55
Hình 34.
Đồ thị áp lực và lưu lượng tai nút đo Cầu Giấy – Láng
............................ 55
Hình 35.
áp lực và lưu lượng tai nút đo Trần Duy Hưng – Trung Kính được thể hiện
dạng bảng
56
Luận văn thạc sĩ – ngành môi trường Ứng dụng Scada vào hệ thống cấp nước
GVHD: TS. Phạm Tuấn Hùng. 5
Học viên: Ngô Thu Hiền.
Hình 37: phần mềm của hãng DELTA giám sát quản lý các bể lọc nước trong nhà máy
nước Phúc Yên - Vĩnh Phúc .......................................................................................... 66
Hình 36. phần mềm của hãng DELTA giám sát quản lý trạm bơm cấp 2 có sử dụng
biến tần trong nhà máy nước Phúc Yên - Vĩnh Phúc .................................................... 69
DANH MỤC SƠ ĐỒ:
Sơ đồ 1. Cấu trúc khối hệ SCADA. ........................................................................... 9
Sơ đồ 2. Cấu hình cơ bản mạng SCADA cho một "nhánh" công ty cấp nước. ....... 12
Sơ đồ 3. sơ đồ một hệ SCADA đo thông số của mạng lưới cấp nước ..................... 24
Sơ đồ 4. Bảng1:Một số đơn vị đã áp dụng hiệu quả SCADA vào sản xuất tại Việt
Nam. 32
Sơ đồ 5. Sơ đồ tổ chức Công ty nước sạch Hà Nội.................................................. 38
Sơ đồ 6. hoạt động của SCADA dùng mạng GSM .................................................. 43
Sơ đồ 7. :Nguyên lý hoạt động của Cello như mô tả trong hình sau ....................... 44
Sơ đồ 8. Nguyên lý hoạt động của thiết bị đo xa ..................................................... 51
Sơ đồ 9. Mô hình hoạt động của hệ thống đo và truyền dữ liệu từ xa theo đường
điện thoại bằng thiết bị Newlink ................................................................................... 53
Sơ đồ 10. phương án truyền dữ liệu từ các giếng khoan về trạm trung tâm bằng tín
hiệu radio...................... .................................................................................................. 62
Sơ đồ 11. :sơ đồ lắp đặt sensor báo người ................................................................. 64
Sơ đồ 12. Sơ đồ 9 :sơ đồ khối hệ giám sát và điều hành bơm giếng ......................... 64
Sơ đồ 13. Sơ đồ 10:SCADA điều khiển giám sát hệ thống van điều phối nước sạch73
DANH MỤC BẢNNG BIỂU:
bảng 1. Bảng1:Một số đơn vị đã áp dụng hiệu quả SCADA vào sản xuất tại Việt
Nam................................................................ ................................................................ 32
bảng 2. : DANH SÁCH ĐỒNG HỒ XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC VÀO CÁC XN
KDNS .................................................................................................................... 41