1、前言

　　隨著城市建設的發(fā)展，高樓大廈越來越多，而市政管網(wǎng)的供水壓力偏低，不能滿足高層樓房的供水要求，樓房的供水離不開二次加壓泵站。

　　對于二次加壓泵站，無論是物業(yè)小區(qū)自管泵站，還是供水公司統(tǒng)一管理的泵站，目前大多數(shù)還是采取傳統(tǒng)的管理方式，定期由巡檢人員進行巡視和檢查，這種管理方式存在的問題是在出現(xiàn)隱患時不能及時發(fā)現(xiàn)并維修，往往釀成較大的事故。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　1、巡檢周期長,管理者不能及時知道泵站狀況。出現(xiàn)故障,直至業(yè)主報修,管理者才知道。

　　2、巡檢人員責任心不強，專業(yè)水平不高，不能及時發(fā)現(xiàn)設備隱患。

　　3、缺乏一套的管理機制。

　　解決上述問題的最好的方法就是要建立一套小區(qū)二次加壓泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)。

　　CANTECHS自來水加壓泵站遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)利用現(xiàn)代化高科技管理手段，實現(xiàn)對泵站設備及各種運行數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)控，管理人員可以在控制中心實時了解和掌握設備的運行狀態(tài)，及時進行控制和管理，保障設備安全運行，確保給人們提供安全可靠的自來水。

　　2、系統(tǒng)概述及系統(tǒng)構成

　　2.1概述

　　CANTECHS自來水加壓泵站遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)的智能感知技術(傳感、視頻監(jiān)控等)無線通信技術、互聯(lián)網(wǎng)技術，通過在總公司和各營業(yè)處(或值班泵站)建設監(jiān)控中心，在每個加壓泵站安裝視頻監(jiān)控設備和感知測控終端設備，實現(xiàn)在每個監(jiān)控中心的值班人員可以通過大屏幕遠程監(jiān)視所轄區(qū)域內任何一個二次加壓泵站的現(xiàn)場視頻圖像，水池水位，出站流量、壓力、泵站供應電流、電壓，泵的開關狀態(tài)、工作電流、電壓 、頻率;值班人員可以遠程控制水泵組的啟停。每個監(jiān)控中心可按管理范圍授予相應管理權限。并將數(shù)據(jù)保存在系統(tǒng)軟件中。

　　2.2系統(tǒng)構成

　　2.2.1系統(tǒng)硬件：

　　監(jiān)控中心：大屏幕、服務器、客戶端、GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊、交換機、路由器、硬件防火墻、UPS電源等硬件設備;

　　泵站現(xiàn)場：感知測控終端、攝像機等設備。

　　數(shù)據(jù)傳輸：與電信或移動公司合作，租用專線或購買GPRS無線SIM卡。

　　2.2.2系統(tǒng)軟件：數(shù)據(jù)庫軟件、泵站遠程監(jiān)控及管理系統(tǒng)軟件。

　　3、主要硬件設備功能描述

　　3.1、感知測控終端(GPRS通信方式)

　　對于不具備光纖接入條件的泵站，工程設計按GPRS無線方式來進行數(shù)據(jù)監(jiān)測。

　　泵站現(xiàn)場安裝設備列表如下：

　　設備名稱 規(guī)格 單位 數(shù)量 安裝位置

　　無負壓供水設備 臺 1 泵站內，已安裝

　　變頻控制柜 臺 1 泵站內，已安裝

　　泵站感知測控終端 臺 1 泵站內，需安裝

　　管材及線纜 組 1 用于現(xiàn)場走線

　　3.1.1感知測控終端的主要功能

　　(1)采集功能

　　• 采集泵站水泵運行的總電壓、總電流、電能;

　　• 采集每臺水泵的單相運行電流;

　　• 采集每臺水泵的啟停狀態(tài);

　　• 采集每臺水泵的故障狀態(tài);

　　• 采集變頻器的故障狀態(tài);

　　• 采集進出水壓力值;

　　• 采集水箱液位;

　　• 采集出水水質;

　　• 采集出水流量;

　　• 采集變頻器的頻率;

　　(2)顯示功能

　　• 顯示泵站水泵運行的總電壓、總電流、電能;

　　• 顯示每臺水泵的單相運行電流;

　　• 顯示每臺水泵的啟停狀態(tài);

　　• 顯示每臺水泵的故障狀態(tài);

　　• 顯示變頻器的故障狀態(tài);

　　• 顯示進出水壓力值;

　　• 顯示水箱液位;

　　• 顯示出水水質;

　　• 顯示出水流量;

　　• 顯示變頻器的頻率;

　　(3)設置功能

　　感知測控終端內可設置進出水壓力、電流、電壓等監(jiān)測數(shù)據(jù)的上下限報警值。

　　(4)報警功能

　　• 當進水或者出水壓力超限時，感知測控終端立即將報警信息上報到監(jiān)控中心。

　　• 當泵站內水泵電源出現(xiàn)故障時(如過電壓、過電流、欠電壓、欠電流、缺相)，感知測控終端立即將報警信息上報到監(jiān)控中心;

　　• 當變頻器出現(xiàn)保護、當單泵出現(xiàn)保護狀態(tài)時，感知測控終端立即將報警信息上報到監(jiān)控中心;

　　(5)無線遠傳功能

　　感知測控終端內放入一張開通GPRS功能的手機卡，手機卡登錄GPRS網(wǎng)絡，將泵站內的數(shù)據(jù)無線發(fā)送到中心。

　　(6)遠程控制功能

　　• 支持監(jiān)控中心遠程控制水泵機組的啟停。

　　• 支持監(jiān)控中心遠程控制進水電動閥門的開閉。

　　• 支持監(jiān)控中心可以遠程控制地面排水泵的啟停。

　　(7) 遠程維護功能

　　終端的工作參數(shù)支持遠程設置、修改，方便用戶遠程維護終端設備。

　　3.1.2泵站感知測控終端功能框圖

　　3.1.3 GPRS網(wǎng)絡運行介紹

　　GPRS網(wǎng)絡是中國移動公司提供的數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡，只要有GPRS信號的地方就能夠支持數(shù)據(jù)無線傳輸，具有實時在線、覆蓋面廣、使用方便、按流量收費等優(yōu)點。

　　鑒于整個城市加壓站分布面比較廣，數(shù)量比較多，推薦使用INTERNET公網(wǎng)組網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸。公網(wǎng)專線通信網(wǎng)絡采用中國移動公司GPRS網(wǎng)絡和Internet公網(wǎng)。要求監(jiān)測中心具備寬帶(類型：光纖、ADSL等)，并具有一個Internet網(wǎng)絡上的固定IP。每個泵站的感知測控終端內安裝一張開通GPRS功能的手機卡，通過登錄GPRS網(wǎng)絡與監(jiān)控中心進行數(shù)據(jù)傳輸。

　　上級領導可以直接在IE地址欄里面輸入監(jiān)控中心的固定IP來訪Internet監(jiān)控中心軟件，直接查看各個泵站的情況。值班員可以按調度中心管理員所分配的權限管理所轄泵站。

　　3.2小區(qū)自來水加壓泵站感知測控終端(光纖通信方式)

　　有些分公司加壓泵站，附近有電信或者網(wǎng)通的光纖網(wǎng)絡接口，可以直接租用電信或者網(wǎng)通的光纖。租用費用可由水司相關人員與網(wǎng)絡運營商直接協(xié)商。

　　通過光纖網(wǎng)絡可以將泵站內所有設備的運行數(shù)據(jù)等傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，還可以將泵站內安裝的攝像頭采集到的視頻信息傳輸?shù)街行摹?/P>

　　泵站現(xiàn)場安裝設備列表如下：

　　設備名稱 規(guī)格 單位 數(shù)量 安裝位置

　　無負壓供水設備 臺 1 泵站內，已安裝

　　變頻控制柜 臺 1 泵站內，已安裝

　　泵站感知測控終端 臺 1 泵站內，需安裝

　　視頻服務器 臺 1

　　高清大變焦攝像頭 臺 2

　　云臺 臺 2

　　管材及線纜 組 1 用于現(xiàn)場走線

　　3.2.1感知測控終端(光纖)的主要功能如下

　　(1)采集功能

　　• 采集泵站水泵運行的總電壓、總電流、電能;

　　• 采集每臺水泵的單相運行電流;

　　• 采集每臺水泵的啟停狀態(tài);

　　• 采集每臺水泵的故障狀態(tài);

　　• 采集變頻器的故障狀態(tài);

　　• 采集進出水壓力值;

　　• 采集水箱液位;

　　• 采集出水水質;

　　• 采集出水流量;

　　• 采集變頻器的頻率;

　　(2)顯示功能

　　• 顯示泵站水泵運行的總電壓、總電流、電能;

　　• 顯示每臺水泵的單相運行電流;

　　• 顯示每臺水泵的啟停狀態(tài);

　　• 顯示每臺水泵的故障狀態(tài);

　　• 顯示變頻器的故障狀態(tài);

　　• 顯示進出水壓力值;

　　• 顯示水箱液位;

　　• 顯示出水水質;

　　• 顯示出水流量;

　　• 顯示變頻器的頻率;

　　(3)設置功能

　　感知測控終端內可設置進出水壓力、電流、電壓等監(jiān)測數(shù)據(jù)的上下限報警值

　　(4)報警功能

　　• 當進水或者出水壓力超限時，感知測控終端立即將報警信息上報到監(jiān)控中心;

　　• 當泵站內水泵電源出現(xiàn)故障時(如過電壓、過電流、欠電壓、欠電流、缺相)，感知測控終端立即將報警信息上報到監(jiān)控中心;

　　• 當變頻器出現(xiàn)保護、當單泵出現(xiàn)保護狀態(tài)時，感知測控終端立即將報警信息上報到監(jiān)控中心;

　　(5)視頻傳輸功能

　　加壓泵站內可安裝兩路攝像頭，將泵站的重要工位與泵房設備情況通過光纖網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

　　(6)遠程控制功能

　　• 支持監(jiān)控中心遠程控制水泵機組的啟停;

　　• 支持監(jiān)控中心遠程控制進水電動閥門的開閉;

　　• 支持監(jiān)控中心可以遠程控制地面排水泵的啟停;

　　(7)遠程維護功能

　　終端的工作參數(shù)支持遠程設置、修改，方便用戶遠程維護終端設備。

　　3.2.2泵站感知測控終端功能框圖

　　3.3加壓泵站感知測控終端技術指標

　　(1)適用環(huán)境

　　工作電壓：AC220V±20%;

　　溫度范圍：-25-70℃;

　　濕度范圍：相對濕度≤90%，無凝露≤95%;

　　(2)工作環(huán)境

　　① 無導電塵埃、無爆炸性、腐蝕性氣體、無激烈震動、無液體噴濺;

　　② 附近無強磁場、電場干擾;

　　③ 無線通訊信號良好的地方;

　　(3)數(shù)據(jù)傳輸信道

　　通信介質：GSM、GPRS無線網(wǎng)絡;

　　傳輸誤碼率：10-4;

　　傳輸延時：GPRS方式：3～5秒;

　　短消息方式：10～15秒;

　　(4)串行通信接口(RS232/485)

　　接口類型：RS232/RS485可選;

　　串口速率：300～19200bit/S;

　　(5)數(shù)據(jù)格式

　　8位數(shù)據(jù)位;1位停止位;1位起始位;無校驗/奇校驗/偶校驗可設。

　　(6)開關量輸入回路

　　輸入信號類型：輸入為不帶電的開/合切換觸點;

　　測量精度：0.01%;

　　(7)模擬量輸入回路

　　輸入信號類型：①4-20mA電流信號;②0-5V電壓信號。

　　(8)采樣頻率：50Hz

　　(9)最大不損壞輸入范圍

　　① 輸入電流：-20-30mA;

　　② 輸入電壓：-0.5-7V;

　　(10)測量精度：±0.5%

　　3.4監(jiān)控中心

　　3.4.1監(jiān)控中心的建設

　　監(jiān)控中心配置服務器，客戶端計算機，路由器1臺，交換機1臺，硬件防火墻1臺，UPS不間斷電源1臺，建立小型局域網(wǎng)，保證整個城市小區(qū)加壓泵站現(xiàn)場傳回的數(shù)據(jù)在整個辦公局域網(wǎng)內共享。

　　同時在監(jiān)控中心安裝大屏幕或投影儀，大小以辦公室的墻壁為基準大小確定，將重要泵站的現(xiàn)場數(shù)據(jù)及畫面在大屏幕或投影儀上顯示。

　　3.4.2、系統(tǒng)安裝環(huán)境

　　硬件配置要求：

　　◆服務器：

　　CPU：Intel 雙核2.0G 或更高;

　　內存：推薦2G以上;

　　◆客戶端監(jiān)控計算機

　　CPU：Intel 雙核2.0G 或更高;

　　內存：>1GB;

　　硬盤：普通硬盤>20GB;

　　軟件配置要求：

　　服務器操作系統(tǒng)軟件：Windows 2003 Server with sp2;

　　監(jiān)控客戶端操作系統(tǒng)軟件：winXP sp3;

　　數(shù)據(jù)庫軟件：Microsoft SQL Server 2000 SP4;

　　上位機軟件：加壓泵站監(jiān)控與管理系統(tǒng) ;

　　3.4.3、加壓泵站監(jiān)控與管理系統(tǒng)軟件功能簡介

　　(1)權限管理功能：該軟件登錄權限為管理員用戶、單位級用戶、普通用戶，管理員具備軟件操作的所有權限，單位級用戶只有操作本單位的設備的權限，普通用戶只能瀏覽，不能進行開停泵等操作。

　　(2)主界面——地圖顯示

　　• 主界面以整個市區(qū)地圖為背景，顯示所有監(jiān)測點位置分布情況;

　　• 用戶可以通過鼠標拖動自行編輯監(jiān)測點的位置;

　　• 將鼠標置于監(jiān)測點上，可以顯示監(jiān)測點的基本信息及最新監(jiān)測數(shù)據(jù)，單擊測點可進入該測點的實時監(jiān)測界面，查看詳細數(shù)據(jù);

　　(3)數(shù)據(jù)采集與處理

　　• 界面可顯示泵站總電壓、每臺水泵的單相電流;

　　• 界面可顯示泵站內各臺水泵的運行狀態(tài)、運行電流、故障狀態(tài);

　　• 界面可顯示通信設備或通道的運行狀態(tài);

　　• 遙控：①監(jiān)控中心可以遠程開啟或者關閉進水電動閥;

　　②監(jiān)控中心遠程控制水泵機組的啟停;

　　③監(jiān)控中心可以遠程控制地面排水泵的啟停;

　　④上位機軟件可以遠程控制攝像頭云臺進行移位變焦控制。

　　(4)數(shù)據(jù)分析信息處理

　　根據(jù)適時數(shù)據(jù)刷新監(jiān)控畫面狀態(tài)及數(shù)據(jù);根據(jù)報警信息，進行故障處理;記錄報警、設備狀態(tài)變化、用戶注冊登陸等運行信息;運行趨勢分析;定時存入數(shù)據(jù)庫。

　　(5)報警管理

　　分級管理：系統(tǒng)區(qū)分報警的類型，確定不同的級別，采用不同的方式進行處理。數(shù)據(jù)越初限處理：調整相應的工藝設備，并提示值班人員;數(shù)據(jù)越極限處理：停止相關設備的運行，并提示值班人員;設備故障報警：停止相關設備的運行，并提示值班人員;提示信息包括：報警內容，計算機處理內容，處理結果，維護提示，處理預案等系統(tǒng)軟件按級別采用不同的方式提示值班人員，報警方式包括：顏色變化、閃爍、彈出文字信息、聲音提示等。

　　(6)人機聯(lián)系及操作

　　監(jiān)控、操作、權限、實時曲線等功能。

　　(7) 報表功能

　　系統(tǒng)可以對各遙測量自動做出日報、月報、年報，不同的時間段自動進行對比分析，通過分析歷史數(shù)據(jù)，進而對未來做出數(shù)據(jù)預測。用戶可以根據(jù)需要選擇時間和類別，然后按預覽/打印按鈕，打印有關報表。打印包括定時打印和召喚打印，召喚打印包括實時打印和歷史打印，事故、故障時自動打印。打印的表格有：操作記錄統(tǒng)計表，包括泵站機組開、停機時間和次數(shù)等;事故和故障統(tǒng)計表;越限和變位報警報表;事件順序記錄報表;日、旬、月、年排水量統(tǒng)計表;歷史報表;機組檢修時間和次數(shù);設備運行狀態(tài)統(tǒng)計報表。日報： 按設定的時間間隔，制作并打印某一天所需數(shù)據(jù)的報表。

　　(8)擴展

　　本應用軟件在完成既定監(jiān)控任務的前提下，可以實現(xiàn)監(jiān)控對象需要改變時(有所增加，減少和更改)，監(jiān)控軟件可以方便的在現(xiàn)場隨之更改，而不需做二次開發(fā)。

　　(9)數(shù)據(jù)交換接口

　　監(jiān)控軟件中，可以將使用的數(shù)據(jù)導出，導出為其他相應的數(shù)據(jù)文件，可以提供給其他的應用程序使用。如：導出成為EXCEL表。并且提供友好的數(shù)據(jù)接口程序。