Система за ККВР

ПРОЕКТ 

Система за картографиране и контрол на водните ресурси

Документация на проекта във връзка с участието в Национален есенен турнир “ Джон Атанасов“, 2016

ПРОЕКТ разширен вариант

      Рекламна диплянка

Категоризация на водните ресурси

    • Източници на питейна вода
    • Основен водоизточник на питейна вода – язовири
    • Подземни сондажи
    • Резервоари на база извори
    • Източници на питейна вода от морето
    • Технологии за пречистване на вода със влошени биохимически показатели
    • Минерални и геотермални извори 
  • Източници на вода за промишлени и земеделски цели

 

  • Язовири
  • Реки
  • Подземни кладенци
  • Преработена морска вода 
  • Цел на проектаПоследните години в следствие на неблагоприятни климатични условия и субективизъм при вземане на управленчески решения при управление на водното богатство на Република България се получиха трайно негативни последствия на територията на държавата, както следва : човешки жертви, значителни материални щети на сградния фонд и обработваемите земеделски площи. Бяха съсипани хиляди човешки съдби.  

Това ни подтикна да направим опит да създадем „Система за картографиране и контрол на водните ресурси“ с която да бъдат избегнати  всички тези ужасни последици за населението.

  • Основни проблеми при наличните водоизточници
  • Намаляване на ефективния обем –обезлесяване, обилни валежи и др.С развитието на един водоизточник като основен проблем се явява намаляване на неговия ефективен обем в следствие на механическо замърсяване в резултат на промяна на екологическата обстановка като:
  • Замърсяване  – биологическо и химическо в следствие на човешка намеса
  • Климатични промени – периоди на засушаване и периоди на силни валежи
  • Насилствена промяна на екосистемата от човешкият фактор
  • Прогноза за необходимото количество вода, което ще бъде консумирано от съответното населено място – Осъществява се на база на статистика
  • Основни технически решения / Приложение 1/

%d0%bf%d1%80%d0%b8%d0%bb%d0%be%d0%b6%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b5-1

Функционално описание на решението /Приложение 2/

%d0%bf%d1%80%d0%b8%d0%bb%d0%be%d0%b6%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b5-2

Функционално-технологична система

Системата за управление на технологичния процес представлява комплекс от технически средства за контрол и регулиране на технологичните процеси при различни режими с определени технико-икономически показатели. Тя определя структурата на взаимодействие на оператора с обекта чрез разполагаемите технически средства. Ефективността на системата за управление зависи главно от два фактора – индивидуалните качества на човека и техническите показатели на обекта.

Системата за автоматизиран контрол и управление създава следните възможности:

  • свързване на водопреносните съоръжения, възли и уредби в единен и непрекъснат технологичен процес;
  • централизирано управление с незначителен брой  персонал;
  • безопасност на управление на водопреносните съоръжения и уредби   при неблагоприятна околна среда;
  • бързодействие и достатъчна надежност при управление на големи и сложни  съоръжения и уредби.

Системата за управление и контрол има две основни функции – информационна и командна, които се реализират чрез следните функционално-технологични подсистеми:

Информационна подсистема

Извършва събиране, обработка, съхраняване, предаване и представяне на необходимата техническа и икономическа информация за работата на водните обекти. Извършва контрол на технологичните процеси и съоръжения чрез многобройни и всеобхватни измервания.

Видове контрол

а/ паспортизация

  • пряк визуален контрол и атестация на състоянието на язовира и водопреносните дерета и канали. Уточняване на коефицент к1…кN за функционалността им. Постъпват в централен команден център в писмен вид под формата на доклад и подлежат на актуализиране.
  • информационна обвързаност с местните структури на НИХМ(Национален институт по хидрология и метеорология) за прогназните количества  валежи и метерологична обстановка.
  • б/ електрически контрол
  • следене величините на нивото и количеството на постъпващитите и изпускани води в язовира.
  • компютърен анализ на постъпилата информация в база данни.
  • автоматично сигнализиране на местната власт и населението за критично състояние и опасност от наводнение.

Командна подсистема

Командната подсистема задейства електрическите задвижвания на  техническите съоръжения – помпени станции и саваци, които са териториално разпръснати във водопреносната система

Видове кoмандвани съоръжения:

  • комутационни електрически апарати, чрез които се управляват основните съоръжения  и  машинните агрегати;
  • регулиращи устройства – система от сензори  за подържане на нивото на водите в нормално състояние.

           Видове управление в командния пункт:

  • ръчно  – изваршва се от оператор,
  •  автоматичното – извършва се  от дистанционно управление на специализираните автоматични устройства.

Регулираща подсистемa

Регулиращата подсистема е предназначена за непрекъснато поддържане на оптимални условия за протичане на технологичния процес.

Основни функции на регулиращата подсистема:

  • подържане на определени технически и икономически параметри  на необходимите нива  с оптимални стойности.
  • изменение на регулируемите величини в съответсвие с други величини  и по определени закони след анализ на база данни.

Функциите на регулиращата подсистема се осъществяват чрез автоматични електронни регулатори, които се разделят на 3 групи:

  • режимни – чрез тях се постига нормално протичане на технологичните процеси;
  • пускови – служат за пускане на агрегатите с определени параметри;
  • резервни съоръжения – с тях се регулира аварийното състояние на основните уредби и съоръжения.

Сигнална подсистемa

Сигналната подсистема представя информация за нормалното и аварийно  състояние на техническите съоръжения и на технологичните процеси. Тя е изходна база за командната подсистема

Основни функции на сигналната подсистема:

  • автоматично подаване на общи звукови сигнали чрез електрически сирени и звънци, които да привличат вниманието на местните власти, обслужващият персонал и населението при поява на риск от наводнение;
  • показване на причините за настъпилите изменения от нормалното състояние на средата чрез индивидуални оптични сигнали, които биват светлинни и апаратни.

            Индивидуалните сигнали се различават по цветове, които имат кодово        предназначение:

  • зелен цвят – предизвиква успокоение и указва  нормална обстановка ;
  • жълт цвят – изпраща съобщения за намаляване на водата във водоема под критичната стойност /изисква минаване в икономичен режим/;
  • червен цвят – действа при увеличаване на нивото на водите и фиксира риск от наводнение; 

Вторични схеми

Вторичните схеми определят електрическите връзки между техническите средства на системите за управление.

Квалификация

а) в зависимост от функционалното предназначение:

  • за измерване;
  • за командване;
  • за сигнализация;
  • за автоматизация.

б) според източниците на захранване:

  • електроразпределителна мрежа;
  • автономно захранване/генератори,соларни панели,ветрогенератори/
  • захранване от GSM оператор;
  • за постоянно напрежение – акумулаторни батерии;
  • за изправено напрежение – силови изправителни устройства и захранващи блокове
  • за променливо напрежение – трансформатори за собствени нужди.

в) по общо предназначение:

принципни;

монтажни;

пълни.                                                                                    

Основни принципи за структуриране на вторичните схеми 

Системата за управление играе основна роля за надежната, безопасната и икономичната работа на системата за ранно предупреждение. Затова се изисква висока експлоатационна надежност, която се постига при спазване на следните принципи за изграждане:

 

  • Използване на надежни независими източници за електрозахранването на системите за управление;
  • Избиране на надежни централизирани електрически схеми с дълбоко секциониране на захранващата мрежа при осигуряване на работно и резервно електроснабдяване на всяка секция;
  • Максимална автономност на функционалните подсистеми, при което неизправностите в една подсистема не нарушават работата на останалата част от системата за управление;
  • Пълно разделяне на вторичните схеми за управление на отделните монтажни единици, при което повредите в управлението на една монтажна единица не смущават нормалната работата на другите основни съоръжения;
  • Непрекъснат контрол за изправността на вторичните схеми, който обхваща главно командните вериги за включване и изключване на комутационните апарати;
  • Максималната яснота на построяване на схемите за бързо ориентиране и лесно откриване на неизправностите и грешната работа в нормални и аварийни режими;
  • Възможност за дистанционна проверка на състоянието на вторичните схеми по функционално предназначение в рамките на отделните монтажни единици;
  • Предвиждане на  съоръжения за максимална локализация на неизправностите и подаване на информация чрез сигнална система;
  • Недопускане на фалшиви вериги, които водят до неправилна работа на системата за управление.                                                                       

 Управляващи сигнали 

Управляващите сигнали са функционално-технологична основа за действие на системата за управление.

Всеки подаван сигнал преминава през следните три етапа:

  • формиране от източник
  •  предаване чрез електрическа верига
  • междинни устройства и приемане от приемник

Видове източници за формиране на управляващи сигнали

  • ръчни- към тях спадат командни пултове,ключове, бутони и др.

като  задействат пряко или дистанционно системите на автоматичен контрол на нивото на водата във водоемите, както и сигналните устройства на комутационните апарати.

  • автоматизирани – при обработка база данни и състоянието на сензорите във възловите места на водосбора.

 Междинните устройства

 Служат за предаване на управляващи сигнали според отделните функционално-технологочески условия за действие на подсистемите за управление.

Приемници

Електрически задвижвания на комутационните и регулиращите съоръжения, измервателните и сигналните апарати и др.

 Те заработват от управляващите сигнали и извършват  действия с комутационните апарати.                                                                                    

Класификация на управляващите сигнали

а) според броя на източниците и приемниците на даден сигнал:

  • еднообектни – на всеки сигнал отговаря по един източник и приемник;
  • многообектни – един сигнал се формира от един източник за няколко приемника и обратното – даден сигнал се подава от няколко източника за един приемник;

б) според метода на снемане:

  • с ръчно снемане;
  • с автоматично снемане;

в) в зависимост от наличието на междинни приемници:

  • преки;
  • косвени;

г) според времето на предаване:

  • без времезакъснение;
  • с времезакъснение;

д) съгласно времетраенето на действие върху приемника:

  • кратковременни;
  • продължителни;
  • ограничено продължителни;
  •  пулсиращи;

е) според начина на подаване на многообектните сигнали:

  • едновременни;
  • последователни.

Демонстрационен модел  

Вход

а/ сензори за ниво на входни води, комуникатори с автономно захранване със слънчев панел

б/ система за предпазване от механическо  замърсяване при буйни валежи (пясък сипица,чакъл и каменни блокове)

в/ система за биологическо пречистване на водата ( водарасли и треви (marsh)

Язовир

а/ сензори за ниво, комуникатори с многовариантно захранване

б/ система за биологично пречистване на водата

в/ управляваща станция за команда на съоръженията за контрол на нивото на водата

г/ система за сигнализация на местната власт и населението

    • червен сигнал – опастност от преливане
    • зелен сигнал – нормално ниво
  • жълт сигнал – сигнализира населението да мине на режим на икономия на вода – ниско ниво на наличните количества

 

Изход

а/ сензори за ниво на изходни води, комуникатори с автономно захранване със слънчев панел

б/ система за предпазване от механическо  замърсяване при буйни валежи (пясък сипица,чакъл и каменни блокове)

в/ система за биологическо пречистване на водата ( водарасли и треви (marsh)

г/ при червена сигнализация от комуникатора – високи изходни води(източва се по-голямо количество вода, отколкото може да пренесе речното корито) 

База данни – Приложение 3.1 и 3.2 

Очаквани резултати

Системата разрешава на модулен принцип да се осъществи паспортизация на водния ресурс и въвеждане на ясни икономически критерии за създаване на устойчива система при различни неблагоприятни атмосферни условия: засушаване , наводнения, замърсяване.

BD1

BD2