1、前言

　　隨著城市建設的發展，高樓大廈越來越多，而市政管網的供水壓力偏低，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，無論是物業小區自管泵站，還是供水公司統一管理的泵站，目前大多數還是采取傳統的管理方式，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隱患時不能及時發現并維修，往往釀成較大的事故。具體體現在以下幾個方面：

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

　　2、巡檢人員責任心不強，專業水平不高，不能及時發現設備隱患。

　　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二次加壓泵站遠程監控系統。

　　CANTECHS自來水加壓泵站遠程監控管理系統利用現代化高科技管理手段，實現對泵站設備及各種運行數據的遠程監控，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，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、系統概述及系統構成

　　2.1概述

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

　　2.2系統構成

　　2.2.1系統硬件：

　　監控中心：大屏幕、服務器、客戶端、GPRS數據傳輸模塊、交換機、路由器、硬件防火墻、UPS電源等硬件設備;

　　泵站現場：感知測控終端、攝像機等設備。

　　數據傳輸：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系統軟件：數據庫軟件、泵站遠程監控及管理系統軟件。

　　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無線方式來進行數據監測。

　　泵站現場安裝設備列表如下：

　　設備名稱 規格 單位 數量 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;

　　• 采集每臺水泵的故障狀態;

　　• 采集變頻器的故障狀態;

　　• 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;

　　• 顯示每臺水泵的故障狀態;

　　• 顯示變頻器的故障狀態;

　　• 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、電壓等監測數據的上下限報警值。

　　(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控中心。

　　• 當泵站內水泵電源出現故障時(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控中心;

　　• 當變頻器出現保護、當單泵出現保護狀態時，感知測控終端立即將報警信息上報到監控中心;

　　(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網絡，將泵站內的數據無線發送到中心。

　　(6)遠程控制功能

　　• 支持監控中心遠程控制水泵機組的啟停。

　　• 支持監控中心遠程控制進水電動閥門的開閉。

　　• 支持監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網絡運行介紹

　　GPRS網絡是中國移動公司提供的數據無線傳輸網絡，只要有GPRS信號的地方就能夠支持數據無線傳輸，具有實時在線、覆蓋面廣、使用方便、按流量收費等優點。

　　鑒于整個城市加壓站分布面比較廣，數量比較多，推薦使用INTERNET公網組網進行數據傳輸。公網專線通信網絡采用中國移動公司GPRS網絡和Internet公網。要求監測中心具備寬帶(類型：光纖、ADSL等)，并具有一個Internet網絡上的固定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網絡與監控中心進行數據傳輸。

　　上級領導可以直接在IE地址欄里面輸入監控中心的固定IP來訪Internet監控中心軟件，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，附近有電信或者網通的光纖網絡接口，可以直接租用電信或者網通的光纖。租用費用可由水司相關人員與網絡運營商直接協商。

　　通過光纖網絡可以將泵站內所有設備的運行數據等傳輸到監控中心，還可以將泵站內安裝的攝像頭采集到的視頻信息傳輸到中心。

　　泵站現場安裝設備列表如下：

　　設備名稱 規格 單位 數量 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;

　　• 采集每臺水泵的故障狀態;

　　• 采集變頻器的故障狀態;

　　• 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;

　　• 顯示每臺水泵的故障狀態;

　　• 顯示變頻器的故障狀態;

　　• 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、電壓等監測數據的上下限報警值

　　(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控中心;

　　• 當泵站內水泵電源出現故障時(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控中心;

　　• 當變頻器出現保護、當單泵出現保護狀態時，感知測控終端立即將報警信息上報到監控中心;

　　(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絡傳輸到監控中心。

　　(6)遠程控制功能

　　• 支持監控中心遠程控制水泵機組的啟停;

　　• 支持監控中心遠程控制進水電動閥門的開閉;

　　• 支持監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)數據傳輸信道

　　通信介質：GSM、GPRS無線網絡;

　　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)數據格式

　　8位數據位;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監控中心

　　3.4.1監控中心的建設

　　監控中心配置服務器，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，保證整個城市小區加壓泵站現場傳回的數據在整個辦公局域網內共享。

　　同時在監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，將重要泵站的現場數據及畫面在大屏幕或投影儀上顯示。

　　3.4.2、系統安裝環境

　　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：

　　服務器操作系統軟件：Windows 2003 Server with sp2;

　　監控客戶端操作系統軟件：winXP sp3;

　　數據庫軟件：Microsoft SQL Server 2000 SP4;

　　上位機軟件：加壓泵站監控與管理系統 ;

　　3.4.3、加壓泵站監控與管理系統軟件功能簡介

　　(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

　　• 主界面以整個市區地圖為背景，顯示所有監測點位置分布情況;

　　• 用戶可以通過鼠標拖動自行編輯監測點的位置;

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

　　(3)數據采集與處理

　　• 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、運行電流、故障狀態;

　　• 界面可顯示通信設備或通道的運行狀態;

　　• 遙控：①監控中心可以遠程開啟或者關閉進水電動閥;

　　②監控中心遠程控制水泵機組的啟停;

　　③監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)數據分析信息處理

　　根據適時數據刷新監控畫面狀態及數據;根據報警信息，進行故障處理;記錄報警、設備狀態變化、用戶注冊登陸等運行信息;運行趨勢分析;定時存入數據庫。

　　(5)報警管理

　　分級管理：系統區分報警的類型，確定不同的級別，采用不同的方式進行處理。數據越初限處理：調整相應的工藝設備，并提示值班人員;數據越極限處理：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)人機聯系及操作

　　監控、操作、權限、實時曲線等功能。

　　(7) 報表功能

　　系統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，通過分析歷史數據，進而對未來做出數據預測。用戶可以根據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：操作記錄統計表，包括泵站機組開、停機時間和次數等;事故和故障統計表;越限和變位報警報表;事件順序記錄報表;日、旬、月、年排水量統計表;歷史報表;機組檢修時間和次數;設備運行狀態統計報表。日報： 按設定的時間間隔，制作并打印某一天所需數據的報表。

　　(8)擴展

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

　　(9)數據交換接口

　　監控軟件中，可以將使用的數據導出，導出為其他相應的數據文件，可以提供給其他的應用程序使用。如：導出成為EXCEL表。并且提供友好的數據接口程序。