О проекте

Цель и задачи проекта

Целью проекта является внедрение частично автоматизированной системы регулирования и оперативного контроля за водораспределением для обеспечения потребителей водой в необходимом количестве и нужные сроки, создание системы мониторинга по каналу за головным водозабором, боковой приточностью, балансовыми гидропостами и водозаборными сооружениями.

Задачей автоматизации и мониторинга является создание системы управления и контроля за работой канала, которая позволит:

• повысить реальность выполнения плана водопользования;
• создать условия для устойчивого, равноправного, справедливого вододеления, гарантирующего стабильность и равномерность водоподачи, и исключения непродуктивных затрат воды.

Достижение указанной цели предполагается осуществить применением системы „SCADA“ на головном и узловых сооружениях, балансовых гидропостах и диспетчеризацией всех объектов управления, созданием телекоммуникационных связей и компьютеризацией получения, обработки и хранения информации, а также применением мониторинга по балансовым участкам, проводимого наблюдателями, которые будут оснащены средствами связи и транспортом.

Сложившееся положение

Пионерные каналы, подлежащие автоматизации, имеют разные источники питания:

• Южный Ферганский канал питается из системы Андижанского водохранилища многолетнего регулирования;
• Араван-Акбуринский канал берет воду из р Акбура, сток которой зарегулирован Папанским водохранилищем сезонного регулирования;
• Ходжибакирганский канал забирает воду из незарегулированного стока одноименной реки.

Существующее состояние водораспределения на каналах и стохастический характер колебаний расходов воды притоков затрудняют равномерное обеспечение водой потребителей и соблюдение установленных лимитов.

Оперативное управление водораспределением не обеспечено техническими средствами управления и контроля, в связи, с чем водообеспеченность потребителей по длине каналов колеблется от 67 до 160 %.

Ошибки измерения расходов и уровней воды, из-за отсутствия или недостаточной точности измерительных устройств; несвоевременность и недостоверность информации, получаемой на гидропостах создают непроизводительные организационные сбросы воды.

Получение стабильного водораспределения с устойчивым и равнозначным по всей длине каналов удовлетворением требований потребителей намечается путем автоматизации узловых сооружений, автоматизации сбора информации по балансовым гидропостам и системой мониторинга по балансовым участкам, проводимого наблюдателями, которые будут оснащены средствами связи и транспортом.

В порядке подготовки каналов к автоматизации созданы единые Управления каналов, определены объемы ремонтно-восстановительных работ, выполняемых за средства соответствующих республиканских Министерств, графики выполнения работ согласованы с Управлениями каналов.

Система управления процессом водораспределения

В управлении водными ресурсами системы пионерных каналов принципиальных различий нет, в каждой республиканской системе имеется три уровня:

• бассейновый уровень, управление на котором осуществляется БВО „Сырдарья“ и Управления водным хозяйством республиканских Министерств. На этом уровне установленные МКВК лимиты водных ресурсов распределяются по ирригационным системам, и осуществляется контроль за их соблюдением;
• уровень Бассейновых управлений ирригационными системами и Управления магистральными каналами Ферганской долины (в Узбекистане) или Областные управления (в Киргизии и Таджикистане). На этом уровне с учетом установленных лимитов и заявок потребителей утверждаются планы водопользования с распределением водных ресурсов по конкретным каналам;
• уровень Управления каналами, на этом уровне производится подекадное распределение воды в соответствии с утвержденным планом и контроль за соответствием водоподачи потребителям плану водопользования, подекадная корректировка при необходимости подаваемых расходов.

В системе оперативного управления водораспределением на каждом канале имеется головной диспетчерских пункт (ГДП) и балансовые участки с местными диспетчерскими пунктами (МДП). При Управлении каналом имеется Центральный диспетчерский пункт (ЦДП), который является центральным звеном в управлении водораспределением по каналу.

Принцип водораспределения по каналам

Основным принципом водораспределения по каналам является плановость водопользования, в основу которого положена стабильность с устойчивым и справедливым по всей длине канала удовлетворением требований потребителей.

Планы формируются в Управлениях оросительных систем на основании заявок водопотребителей и лимитов, получаемых от Управлений водного хозяйства Министерств. Планы водопользования утверждаются при совместном рассмотрении Управлений оросительных систем (либо областных Управлений), Управлений каналов, Водных комитетов каналов и представителей водопользователей. Планы водопользования являются основой планов водозабора и водоподачи потребителям, которые составляются подекадно и корректируются в течении сезона в зависимости от погодных условий, общей водохозяйственной обстановки в бассейне и заявок потребителей.

Степень автоматизации и диспетчеризации основных узловых сооружений и мониторинга по балансовым гидропостам

Головные сооружения пилотных каналов оборудуются приборами системы SCADA, на всех регуляторах устанавливаются датчики положения затворов, датчики уровней воды верхнего и нижнего бьефов.

Диспетчерские пункты головных сооружений оснащаются компьютерами и оборудованием системы телекоммуникационной связи, обеспечивающей бесперебойную связь с Центральным и местными диспетчерскими пунктами и автоматическую передачу информации в заданном режиме.

В автоматическом режиме работают:

• головные регуляторы каналов по поддержанию заданного расхода по уровню горизонту воды на головных гидропостах;
• сбросные отверстия по уровням воды верхнего бьефа;
• вся информация с датчиков отображается на мнемосхемах;
• предусмотрена защита от нештатных ситуаций (заклинивание затворов, превышение максимальных уровней, отключение электропитания, открытие силовых щитов посторонними лицами и т.п.).

Оборудование системы SCADA для узловых сооружений включает:

• Компьютеры;
• Программируемые контроллеры;
• Модули ввода и вывода;
• Датчики уровня и положения затворов;
• Радиостанции с антеннами.

Узловые сооружения оборудуются приборами системы SCADA, на всех регуляторах устанавливаются датчики положения затворов, датчики уровней воды верхнего и нижнего бьефов.

Диспетчерские пункты узловых сооружений оснащаются компьютерами и оборудованием системы телекоммуникационной связи, обеспечивающей бесперебойную связь с Центральным и местными диспетчерскими пунктами и автоматическую передачу информации в заданном режиме.

Сооружения узла работают в автоматическом режиме (функции аналогичны головному):

• регуляторы отводов по поддержанию заданного расхода по горизонту воды на гидропостах отводов;
• сбросные отверстия по уровням воды верхнего бьефа;
• вся информация с датчиков отображается на мнемосхемах;
• предусмотрена защита от нештатных ситуаций (заклинивание затворов, превышение максимальных уровней, отключение электропитания, открытие силовых щитов посторонними лицами и т.п.).

Автоматизации подлежат:

• на Южном Ферганском канале – 7 узловых сооружений и объекты Каркидонского водохранилища (всего 67 затворов, 14 диспетчерских пунктов);
• на Араван-Акбуринском канале – 3 узловых сооружения (17 затворов, 7 диспетчерских пунктов).

На Ходжибакирганском канале автоматизация узловых сооружений не предусматривается из-за неудовлетворительного технического состояния.

По объектам БВО «Сырдарья» оснащается системой SCADA 4 – комплекса сооружений с общим количеством затворов – 46 шт., 5 диспетчерских пунктов.

Балансовые гидропосты оснащаются системой SCADA с датчиками уровней воды.

Оборудование системы SCADA для балансовых гидропостов включает:

• Программируемые контроллеры;
• Модули ввода и вывода и радиостанции с антеннами.

Информации об уровнях и расходах воды оперативно по радиосвязи передается в МДП гидроучастка, к которому относится этот балансовый гидропост.

Автоматизации подлежат:

• на Южном Ферганском канале – 9 гидропостов (1 – головной, 8 – балансовых);
• на Араван-Акбуринском канале – 4 гидропоста (1 – головной, 3 – балансовых);
• на Ходжибакирганском канале – 3 гидропоста (1 – головной, 2 – балансовых) и 7 диспетчерских пунктов.

Мониторинг по балансовым участкам

Объекты автоматизации и автоматизированного мониторинга на пилотных каналах не превышают 10 % от объектов, участвующих в водораспределении, поэтому основная роль в достижении стабильного водораспределения с устойчивым и равнозначным по всей длине канала удовлетворением требований потребителей возлагается на управление и мониторинг водовыпусками на балансовых участках, проводимыми наблюдателями.

В целях оперативности управления каналы разделены на балансовые (эксплуатационные) участки, которые являются низовым звеном в иерархии управления.

На каждом балансовом участке имеется Местный диспетчерский пункт, который будет оснащен компьютером и средствами телекоммуникационных связей. На МБП выводится информация с узловых сооружений и балансовых гидропостов, и имеется штат наблюдателей, которые осуществляют мониторинг водораспределения по всем водовыделам (водовыпускам и насосным станциям).

Мониторинг по балансовым участкам организовывается на неавтоматизированном принципе на основе визуального съема информации наблюдателями, передачи ее диспетчеру МДП с помощью индивидуальных радиотелефонных средств связи, ввода вручную в компьютер.

Водовыделы на балансовых участках подразделены на управляемые и учитываемые.

• К управляемым отнесены водовыпуски и насосные станции, отключение или внеплановое включение которых как-то может сказаться на режиме работы канала:
  • на ЮФК к таковым отнесены водовыделы с Q > 100 л/с;
  • на ААБК и ХБК – водовыделы с Q > 10 л/с;
    Величина водозабора такими выделами может регулироваться в течение декады, водозабор водовыделами с расходами меньше указанных, в течение декады не корректируется.
• Учитываемыми являются все водовыделы. Учет забираемого расхода учитывается по водомерным устройствам. Мелкие водозаборы с Q < 5 л/с и чархпалаки учитываются по факту водозабора и номинальной пропускной способности.

Контроль расхода, забираемого насосными станциями, учитывается по числу работающих агрегатов, их паспортной характеристике и проверяется по показаниям счетчика расхода электроэнергии.

Количество циклов наблюдений устанавливается в зависимости от продолжительности светового дня: в вегетационный период – 4 раза в сутки, вневегетационный период – 3 раза в сутки.

Режим наблюдений для всех участков принимается одинаковым:

• в вегетационный период: начало первого цикла – 5 часов, второго – 9-30, третьего – 14-00, четвертого 18-30;
• вневегетационный период: первый в 7-30, второй – 12-00 и третий – 16-30.

Время, затрачиваемое наблюдателем на объекте наблюдения (15 минут), оценено на основании виртуальной оценки продолжительности каждого элементарного процесса:

• на водовыпусках снятие показаний УГВ с рейки ВБ водовыпуска, снятие показаний с рейки водомерного устройства, определение по графику величины проходящего расхода, передача данных диспетчеру и производство записи в журнале наблюдений;
• на насосных станциях визуальное определение числа работающих агрегатов, снятие со счетчика показаний о расходе электроэнергии, передача данных диспетчеру и производство записи в журнале наблюдений.

Наблюдатели обеспечиваются транспортом и средствами радиотелефонной связи.

Количество наблюдателей определено, исходя из длины участка, количества водовыделов и нормативной продолжительности рабочего дня.

В проекте предусматривается приобретение и опытная эксплуатация 5 приборов учета воды с автономными маломощными источниками питания, которые автоматически измеряют, регистрируют и накапливают среднечасовую информацию об уровнях, расходах и стоках воды гидропоста. Такие устройства в своем составе имеют датчик измерения уровня воды, блок вычисления и питания, а также логгеры для хранения измеренных и вычисленных параметров. В настоящее время налажено производство таких устройств, но они еще не прошли испытания в натурных условиях и не сертифицированы. Предлагается разработка модификации переносного аналогичного прибора для наблюдателей, который позволял бы производить автоматизированный съем информации при установке его на специально подготовленное место, что исключало бы ошибки возможные при визуальном съеме информации.

Функциональные задачи мониторинга, достоверность и обмен информацией

Четкое водораспределение на основе предлагаемой системы автоматизации и мониторинга должно базироваться на достоверном водоучете. С этой целью проектом предусматривается проведение градуировки и метрологическое обеспечение всех узловых сооружений, балансовых гидропостов, переаттестация водомерных устройств и их паспортизация.

Вторым условием является четкость взаимодействия звеньев управленческой иерархии между собой.

В проекте определены функциональные задачи участников управления и мониторинга.

Первичным звеном сбора, обработки и анализа поступающей информации является диспетчер МДП. Получаемые данные от наблюдателей позволяют установить равномерность обеспечения потребителей на балансовом участке, соответствие водоподачи плановому заданию и на основании баланса величину непродуктивных потерь.

Основными функциональными задачами участников мониторинга являются:

1. Наблюдатели на балансовых участках:

• строгое соблюдение установок диспетчера по величине подачи расхода воды потребителям;
• наблюдение и учет забираемого расхода всеми учитываемыми водовыпусками и насосными станциями;
• наблюдение и учет расходов воды в притоках и сбросах;
• передача в интерактивном режиме по радиотелефону диспетчеру МДП значения уровней и расходов воды на водовыпусках, насосных станциях, сбросах и боковых притоках;
• обязательное соблюдение времени и последовательности в проведении циклов наблюдений;
• регулярное ведение журнала наблюдений;
• предотвращение возможности вмешательства в управление затворами водовыпусков посторонних лиц;
• обеспечение охраны и поддержание в рабочем состоянии проточной части сооружений, механического и водомерного оборудования.

2. Диспетчеры местных диспетчерских пунктов (МДП):

• уточнение установленных расходов воды для всех водовыпусков и насосных станций в пределах балансовых участков принятых от ЦДП в течении декады;
• сбор и контроль информации о фактических расходах воды на неавтоматизированных водовыпусках от своих наблюдателей четыре раза в сутки в интерактивном режиме по радиотелефону.
• анализ ежесуточного баланса водных ресурсов на балансовых участках, уточнение КПД балансового участка и непроизводительных затрат воды;
• регулярное ведение базы данных мониторинга наблюдений;
• определение среднесуточных фактических расходов и стоков по всем водовыпускам гидроучастка и балансовым гидропостам, и передача их в виде отчета о фактическом режиме ЦДП;

3. Диспетчеры Центральных диспетчерских пунктов (ЦДП):

• выдача заданий диспетчерам МДП по расходам на балансовых гидропостах и всех водовыпусках;
• реализация заданного режима через команды МДП и периодический контроль срочных расходов по отводам и стоков за прошедшие периоды;
• ежесуточная сверка с ДП Бассейновых управлений ирригационных систем отчетных и фактически поданных расходов воды водопользователям;
• сверка информации между балансовыми участками;
• анализ ежесуточного баланса водных ресурсов на балансовых участках и каналу в целом;
• строгий контроль за равномерностью водообеспечения потребителей по всему каналу;
• анализ потерь воды и показателей водного баланса по участкам и в целом по каналу.

Проектом предполагается следующее прохождение отчетной и распорядительной информации от наблюдателей до Управления водного хозяйства соответствующих министерств:

• отчетная информация
  • наблюдатели передают на МДП данные замеров уровней воды в канале, на водомерном устройстве и полученные по номограмме величины расходов по каждому водовыпуску, боковому притоку и сбросу;
  • диспетчер МДП обрабатывает данные, полученные от наблюдателей за предыдущие сутки, до среднесуточных величин и передает их в виде суточного отчета диспетчеру ЦДП;
  • диспетчер ЦДП полученные от МДП данные сверяет с установленными планами водопользования и передает в виде суточного отчета ДП Областных Управлений оросительных систем (ДП Бассейновых управлений и ДП Управления магистральными каналами в РУз);
  • диспетчер ДП Областных Управлений оросительных систем (ДП Бассейновых управлений и Управления магистральными каналами в РУз) по установленному регламенту представляет данные о водозаборе и объемах водоподачи потребителям ДП. Управления водного хозяйства соответствующих министерств.
• распорядительная информация
  • ДП Управления водного хозяйства соответствующих министерств передает ДП Областных управлений (ДП Бассейновых управлений и ДП Управления магистральными каналами в РУз) изменения лимитов водозаборов в магистральные каналы, принимаемые на основании уточнения наличия водных ресурсов и решений МКВК;
  • ДП Областных управлений (ДП Бассейновых управлений и ДП Управления магистральными каналами в РУз) проводит перераспределение уточненных лимитов между потребителями и передает уточненные лимиты ЦДП каналов;
  • ЦДП каналов с участием Водных комитетов и представителей АВП перераспределяет измененные лимиты по потребителям балансовых участков и передает изменения МДП;
  • МДП измененные планы декадного водораспределения передает наблюдателям для реализации и контроля.

Каждый диспетчер в соответствии с установленным регламентом передает информацию начальник соответствующего управления.

Такая система взаимоинформированности и корректировки планов водопользования создает гибкость и оперативность управления, прозрачность и доступность результатов мониторинга, справедливость по всей длине канала водораспределения.

Проектом предусматривается разработка компьютерной программы решения технологических задач.