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前言：
水是人类赖以生存和社会经济发展必不可少的、难以替代的重要物质要素。随着社会经济的快速发展和城市化进程的不断加快，水资源短缺已经成为我国许多城市或地区的重要制约因素。水资源保护及合理节约使用是实现水资源永续利用，保证社会、经济与环境可持续发展的重要条件。地下水资源作为一种有限的、极为宝贵的水资源，尤其在西部缺水地区在保证社会经济发展中扮演着极为重要的角色。
乌鲁木齐是水资源极度短缺的地区，宝贵的水资源保护和合理利用极其重要。目前乌鲁木齐城市使用的地表水源主要来自泉水和天山冰川融化水，由于地处欧亚大陆腹地，气候干旱少雨；社会经济的快速发展；地表水资源日益缺乏。为缓解供水矛盾，经专家充分论证，我市建设了多处地下水水源地。他们和泉水、地表水一同担负着城市现在和未来的发展重任，对他们的研究和实施观测控制可以更好地掌握地下水的可抽取水量、补给水量、地下水位变化、地下水水质情况、供水区域内供水平衡状态等等。
目前国外发达国家对水源的监控非常重视，计算机日常自动监测已十分广泛的应用，我国自改革开放以来经济飞速发展，城市建设及工业建设等各方面快速发展，要求水、电等基础能源产业也要跟上发展的要求，我单位集群井水源地就是本着节约能源，长期安全稳定供给，及时掌握各种参数，努力为发展作好工作。
对集群井水源地的监控，主要包括：控制方案的设计和控制策略的实现。
为了更合理优化生产过程，提高生产效率和经济效益，使生产水量——集水池水位——供水量——管网压力——各调蓄水池水位——用户用水量，能达到一个自动运行在稳定合理的参数范围内；作到集中监控，现场无人调节、无人看管，全自动运行的状态。为减少人为错误操作和人工操作速度慢、调节不精确等因素，为此考虑采用计算机模糊控制，自动指令调节，将各种设备自动运行到一个较佳的状态组合中。
一、全系统的考虑
供水有三大主要环节：生产水——管网供水——用户用水。因此本控制系统的中心思想就是：1.根据末端用户用水量的变化（电磁流量计流量变化）和集水池水位的变化来控制设备运行的投入量，防止集水池溢流和拉空；2.监测调蓄水池的水位变化，由水位来控制进池阀门的开度，防止调蓄水池溢流和拉空；3.监测调蓄水池进口和管道末端压力表读数的变化，防止管道局部拉空；4.监测集水池出水电磁流量计，如流量过大，超过某一给定值，应能自动关闭总出水阀门；5.水源地内部抽水设备和供电设备的安全监测和报警；6地下水位的监测与报警；7.厂区较远泵房视频监控；8.数据处理；9.自动化程序结构等。
全系统示意图如下：
二、其自动过程控制运行如下
1、管网和集水池、下部调蓄水池压力监测及水位调节
（1）管网压力。集水池、下部调蓄水池进口处和管网末端安装有压力表。在正常的情况下，压力分别为N1公斤、N2公斤、N3公斤。如果某压力表达不到上述值，说明某段管道发生局部异常现象，应调节该段管道的流量，使之达到正常。
（2）当计算机检测到集水池、下部调蓄水池水位高于或低于设定值时，通过运算比较，下达流量调节指令，自动调节集水池、下部调蓄水池进水阀门的开度。如水位超过最高给定值，在调小阀门时，为防止一次调节量过大造成管网水锤，每次调节量不超过一个给定值，一次调节不到位时，自动分多次调节。在调节过程中，如回测的进池流量值小于出池的流量值，水位呈缓慢下降趋势，则停止减小调节，保持现状态不变，如果不是，则直至调节到缓慢下降趋势为止。如果水位低于最低给定值，则需调大进池阀门的开度，使进池水量大于出池水量，并水位呈缓慢上升趋势为准。
由于用户的用水量在任何时间都不是一个稳定状态，为防止用户水量稍有变化计算机就频繁指令调节，为此设有时间等待参数和在一定值上升、下降的比例范围内变化时进行保持的模糊运算。
（3）根据某阶段用户用水量，设置管网最大流量限定：当管网流量超过最大限定值时，意味着可能发生爆管或其它异常事故，计算机应紧急报警或自动关闭集水池总出水阀门。
2、水源地内部系统自动运行
对水源地集水池水位进行模糊运算，通过供水量和进水量以及水位变化量的比较运算，按特定条件进行加减设备投入量的控制。使进出水量达到一个相对平衡的状态，使水池水位保持在规定的状态。
水源地供水有五個状态：
（1）高水位——当池水位是高水位时，如果进水量小于出水量则保持状态不变；如果进水量大于出水量，此时计算机通过对进水量和出水量的比较，自动选择关闭一个或几个供水设备，达到按一定量保持或缓慢下降的目的。
（2）低水位——当池水位是低水位时，如果进水量大于出水量则保持状态不变，可以让池水位继续上升到高水位；如果进水量小于出水量，此时计算机通过对进水量和出水量的比较，自动选择打开一个或几个供水设备，达到按一定量缓慢上升的目的。
（3）快速上升——如果计算机通过运算比较可以达到缓慢上升的目的，则指令减设备运行。如果运算减设备运行后水位是缓慢上升趋势，且此时是低水位线则保持现状态不变。如果集水池是高水位线则计算机继续指令减设备，减设备运行后水位是缓慢下降趋势后保持现状态不变。
（4）快速下降——如果计算机通过运算比较可以达到缓慢下降的目的，则指令加设备运行。如果运算加设备运行后水位是缓慢下降趋势，且此时集水池是高水位线则保持现状态不变。如果集水池是低水位线则计算机继续指令加设备，增加设备运行后水位是缓慢上升趋势后保持现状态不变。
（5）平衡状态——一般不容易达到，如有此状态，则保持运行。
3、水源地设备有六个状态：
（1）高压停电（掉电）状态——指高压供电正常停电或非正常停电，或者失压、欠压、闪落停电。 报警：并指出故障原因，人工干预。
（2）
报警：并指出故障原因，人工干预。
（3）
报警：并指出故障原因，人工干预。
（4）过载（过负荷）——指出现各种故障时。
报警：并指出故障原因，人工干预。
（5）正常运行状态——保持。
（6）
三、设备的运行
根据生产供水逻辑运算，当得到开启或关闭设备的指令后，开启或关闭继电动作。如果启动或关闭成功，进行流量或开启反馈确认后，开始此台泵的运行时间累计，并开始此地区的动态或静态地下水位记录存档。如果一次操作不成功则进行N次（设定参数）操作，N次操作均不成功则从自动序列中切除该设备并报警（该设备需维修），同时依次转入下一台设备进行操作。
四、数据的存档
将各种必要的数据建数据库，以备计算机调出比较运算、存档输出，按规定的格式，按规定的时间日期输出规定的各种资料。
五、数学模型的建立
数学模型是将生产过程的客观规律用数学的语言加以描述，如数学公式，表格及曲线等.
a）通过现场测试获得完整可靠的原始数据，将这些数据进行回归分析，得出近似表达式.
b）利用各种经验公式.
c）利用理论公式.
（1）：输出量Qo和输入量Qi的关系公式：[W+Qo（Q1T1+Q2T2+Q3T3+....QnTn）]*To=[Qi（Qi1Ti1+Qi2Ti2+...+QinTin）]*Tm.W为库（池）存量，Qo*To=（Q1T1+Q2T2+Q3T3+....QnTn），Qi*Tm=（Qi1Ti1+Qi2Ti2+...+QinTin）。
即根據不同的输出量状态给出最佳的输入量的集合状态。
（2）：输出量段Ko和输入设备Pn的关系公式：[Ko（K1，K2，K3....Kn）]*Tn=[Pn（P1+P2+...+P9）]*Tm.
即根据不同的输出量状态循环加减启动相应设备以对应输出量的集合状态.
（3）：库（池）存量@L和输入量Qi的关系公式：[Qo+@L（L1，L2，L3....Ln）]*Tn=[Qi（Q1+Q2+...+Q9）]*Tm.
水是人类赖以生存和社会经济发展必不可少的、难以替代的重要物质要素。随着社会经济的快速发展和城市化进程的不断加快，水资源短缺已经成为我国许多城市或地区的重要制约因素。水资源保护及合理节约使用是实现水资源永续利用，保证社会、经济与环境可持续发展的重要条件。地下水资源作为一种有限的、极为宝贵的水资源，尤其在西部缺水地区在保证社会经济发展中扮演着极为重要的角色。
乌鲁木齐是水资源极度短缺的地区，宝贵的水资源保护和合理利用极其重要。目前乌鲁木齐城市使用的地表水源主要来自泉水和天山冰川融化水，由于地处欧亚大陆腹地，气候干旱少雨；社会经济的快速发展；地表水资源日益缺乏。为缓解供水矛盾，经专家充分论证，我市建设了多处地下水水源地。他们和泉水、地表水一同担负着城市现在和未来的发展重任，对他们的研究和实施观测控制可以更好地掌握地下水的可抽取水量、补给水量、地下水位变化、地下水水质情况、供水区域内供水平衡状态等等。
目前国外发达国家对水源的监控非常重视，计算机日常自动监测已十分广泛的应用，我国自改革开放以来经济飞速发展，城市建设及工业建设等各方面快速发展，要求水、电等基础能源产业也要跟上发展的要求，我单位集群井水源地就是本着节约能源，长期安全稳定供给，及时掌握各种参数，努力为发展作好工作。
对集群井水源地的监控，主要包括：控制方案的设计和控制策略的实现。
为了更合理优化生产过程，提高生产效率和经济效益，使生产水量——集水池水位——供水量——管网压力——各调蓄水池水位——用户用水量，能达到一个自动运行在稳定合理的参数范围内；作到集中监控，现场无人调节、无人看管，全自动运行的状态。为减少人为错误操作和人工操作速度慢、调节不精确等因素，为此考虑采用计算机模糊控制，自动指令调节，将各种设备自动运行到一个较佳的状态组合中。
一、全系统的考虑
供水有三大主要环节：生产水——管网供水——用户用水。因此本控制系统的中心思想就是：1.根据末端用户用水量的变化（电磁流量计流量变化）和集水池水位的变化来控制设备运行的投入量，防止集水池溢流和拉空；2.监测调蓄水池的水位变化，由水位来控制进池阀门的开度，防止调蓄水池溢流和拉空；3.监测调蓄水池进口和管道末端压力表读数的变化，防止管道局部拉空；4.监测集水池出水电磁流量计，如流量过大，超过某一给定值，应能自动关闭总出水阀门；5.水源地内部抽水设备和供电设备的安全监测和报警；6地下水位的监测与报警；7.厂区较远泵房视频监控；8.数据处理；9.自动化程序结构等。
全系统示意图如下：
二、其自动过程控制运行如下
1、管网和集水池、下部调蓄水池压力监测及水位调节
（1）管网压力。集水池、下部调蓄水池进口处和管网末端安装有压力表。在正常的情况下，压力分别为N1公斤、N2公斤、N3公斤。如果某压力表达不到上述值，说明某段管道发生局部异常现象，应调节该段管道的流量，使之达到正常。
（2）当计算机检测到集水池、下部调蓄水池水位高于或低于设定值时，通过运算比较，下达流量调节指令，自动调节集水池、下部调蓄水池进水阀门的开度。如水位超过最高给定值，在调小阀门时，为防止一次调节量过大造成管网水锤，每次调节量不超过一个给定值，一次调节不到位时，自动分多次调节。在调节过程中，如回测的进池流量值小于出池的流量值，水位呈缓慢下降趋势，则停止减小调节，保持现状态不变，如果不是，则直至调节到缓慢下降趋势为止。如果水位低于最低给定值，则需调大进池阀门的开度，使进池水量大于出池水量，并水位呈缓慢上升趋势为准。
由于用户的用水量在任何时间都不是一个稳定状态，为防止用户水量稍有变化计算机就频繁指令调节，为此设有时间等待参数和在一定值上升、下降的比例范围内变化时进行保持的模糊运算。
（3）根据某阶段用户用水量，设置管网最大流量限定：当管网流量超过最大限定值时，意味着可能发生爆管或其它异常事故，计算机应紧急报警或自动关闭集水池总出水阀门。
2、水源地内部系统自动运行
对水源地集水池水位进行模糊运算，通过供水量和进水量以及水位变化量的比较运算，按特定条件进行加减设备投入量的控制。使进出水量达到一个相对平衡的状态，使水池水位保持在规定的状态。
水源地供水有五個状态：
（1）高水位——当池水位是高水位时，如果进水量小于出水量则保持状态不变；如果进水量大于出水量，此时计算机通过对进水量和出水量的比较，自动选择关闭一个或几个供水设备，达到按一定量保持或缓慢下降的目的。
（2）低水位——当池水位是低水位时，如果进水量大于出水量则保持状态不变，可以让池水位继续上升到高水位；如果进水量小于出水量，此时计算机通过对进水量和出水量的比较，自动选择打开一个或几个供水设备，达到按一定量缓慢上升的目的。
（3）快速上升——如果计算机通过运算比较可以达到缓慢上升的目的，则指令减设备运行。如果运算减设备运行后水位是缓慢上升趋势，且此时是低水位线则保持现状态不变。如果集水池是高水位线则计算机继续指令减设备，减设备运行后水位是缓慢下降趋势后保持现状态不变。
（4）快速下降——如果计算机通过运算比较可以达到缓慢下降的目的，则指令加设备运行。如果运算加设备运行后水位是缓慢下降趋势，且此时集水池是高水位线则保持现状态不变。如果集水池是低水位线则计算机继续指令加设备，增加设备运行后水位是缓慢上升趋势后保持现状态不变。
（5）平衡状态——一般不容易达到，如有此状态，则保持运行。
3、水源地设备有六个状态：
（1）高压停电（掉电）状态——指高压供电正常停电或非正常停电，或者失压、欠压、闪落停电。 报警：并指出故障原因，人工干预。
（2）
报警：并指出故障原因，人工干预。
（3）
报警：并指出故障原因，人工干预。
（4）过载（过负荷）——指出现各种故障时。
报警：并指出故障原因，人工干预。
（5）正常运行状态——保持。
（6）
三、设备的运行
根据生产供水逻辑运算，当得到开启或关闭设备的指令后，开启或关闭继电动作。如果启动或关闭成功，进行流量或开启反馈确认后，开始此台泵的运行时间累计，并开始此地区的动态或静态地下水位记录存档。如果一次操作不成功则进行N次（设定参数）操作，N次操作均不成功则从自动序列中切除该设备并报警（该设备需维修），同时依次转入下一台设备进行操作。
四、数据的存档
将各种必要的数据建数据库，以备计算机调出比较运算、存档输出，按规定的格式，按规定的时间日期输出规定的各种资料。
五、数学模型的建立
数学模型是将生产过程的客观规律用数学的语言加以描述，如数学公式，表格及曲线等.
a）通过现场测试获得完整可靠的原始数据，将这些数据进行回归分析，得出近似表达式.
b）利用各种经验公式.
c）利用理论公式.
（1）：输出量Qo和输入量Qi的关系公式：[W+Qo（Q1T1+Q2T2+Q3T3+....QnTn）]*To=[Qi（Qi1Ti1+Qi2Ti2+...+QinTin）]*Tm.W为库（池）存量，Qo*To=（Q1T1+Q2T2+Q3T3+....QnTn），Qi*Tm=（Qi1Ti1+Qi2Ti2+...+QinTin）。
即根據不同的输出量状态给出最佳的输入量的集合状态。
（2）：输出量段Ko和输入设备Pn的关系公式：[Ko（K1，K2，K3....Kn）]*Tn=[Pn（P1+P2+...+P9）]*Tm.
即根据不同的输出量状态循环加减启动相应设备以对应输出量的集合状态.
（3）：库（池）存量@L和输入量Qi的关系公式：[Qo+@L（L1，L2，L3....Ln）]*Tn=[Qi（Q1+Q2+...+Q9）]*Tm.