自來水供水遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)的建設與實踐

摘要：介紹了該系統(tǒng)的結構和功能，水質監(jiān)測的主要監(jiān)測項目，數(shù)據(jù)終端主要技術參數(shù)和系統(tǒng)性能指標等?？偨Y了建設體會，并淺談了自來水供水實時監(jiān)控系統(tǒng)今后完善的方向。

關鍵字：供水安全 預警 遠程監(jiān)控

一、前言：
         供水安全是關系到居民生活、生產安全的大事，為了解決自來水安全供水問題，很多地方自來水建設小型水廠，采集地下水或地表水輸送到水廠，在水廠中進行處理，達到飲用標準后通過加壓泵輸送到主管道，再由分支管道把水送到每個用水點。
為了提高生產效率、提高供水管理水平，自來水管理者希望建立一套供水遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)，基本要求如下：
1、 取水設備遠程監(jiān)控，一般包括：采集取水泵工作電壓、電流、啟停狀態(tài)、取水點水位、取水流量；根據(jù)水廠水池水位情況自動啟停取水泵；就地或遠程啟停取水設備。
2、 水處理設備及儲水設施遠程監(jiān)控，一般包括：采集加藥設備、加氯設備、PH監(jiān)測設備的工作狀態(tài)及加藥加氯數(shù)量；監(jiān)測水池水位、出口余氯、PH值及其它需要數(shù)據(jù)。
3、 加壓設備遠程監(jiān)控，一般包括：采集加壓水泵工作電壓、電流、啟停狀態(tài)、出口壓力、出口流量；根據(jù)出口壓力變頻控制水泵工作頻率，實現(xiàn)恒壓供水；就地或遠程啟停加壓泵。
4、 供水管網遠程監(jiān)測，一般包括：供水管網的壓力、流量。
用水戶監(jiān)控，一般包括：用水戶供水流量、壓力監(jiān)測；IC卡控制閥門供水或遠程控制閥門供水
5、 用水戶監(jiān)控，一般包括：用水戶供水流量、壓力監(jiān)測；IC卡控制閥門供水或遠程控制閥門供水
6、 源水井房和加壓泵房開門紅外報警或視頻監(jiān)控。

        該系統(tǒng)采用一系列新的監(jiān)測設備和通訊傳輸技術，來提高對自然災害、人為事故的預防預報水平和防災能力，有效建立供水安全保障體系。

二、系統(tǒng)組成：
系統(tǒng)由監(jiān)控中心、通信平臺、測控終端設備、計量測量控制設備組成。
通信平臺：中國移動公司GPRS-VPN網絡、信號線、RS485總線。
現(xiàn)場測控終端設備：、智能取水泵啟動柜、智能加壓泵啟動柜、水質監(jiān)測終端、管網監(jiān)測終端、用水控制終端。
計量測量控制設備：流量計、水位變送器、壓力變送器、電動閥門。
2.1監(jiān)控中心：硬件主要由服務器、工作站、GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊。
軟件為B/S結構主要由操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、供水遠程實時監(jiān)控軟件組成。
所有數(shù)據(jù)傳到自來水公司中心調度室的服務器，作為監(jiān)控和分析之用。管理員只要上網就可以獲得供水安全方面的信息。所有數(shù)據(jù)最終匯入數(shù)據(jù)庫存檔，數(shù)據(jù)庫中存有完整的數(shù)據(jù)，以便進行較詳盡的數(shù)據(jù)分析。
2.2通信平臺：
數(shù)據(jù)終端通過GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊與無線運營中心（中國移動）進行連接，采集的數(shù)據(jù)進入GPRS-VPN網絡后由無線GPRS轉入互聯(lián)網，自來水公司監(jiān)控中心通過互聯(lián)網接收數(shù)據(jù)，系統(tǒng)結構見下圖：

2.3現(xiàn)場測控終端設備：
1、智能取水泵啟動柜
◆ 根據(jù)客戶工藝需求和被控制水泵的功率選擇啟動模式：自藕降壓啟動、軟啟動、變頻動。
◆ 控制柜上有手動、自動、就地、遠程轉換開關，方便控制。
◆ 遠程控制模式時，啟動柜接收監(jiān)控中心的控制命令后控制水泵啟停；
就地自動控制模式下，根據(jù)水池水位信號自動控制水泵的啟停。
◆ 距離監(jiān)控中心近時，通過RS485與中心通信；距離監(jiān)控中心遠時，通過GPRS網通信。
◆ 可采集出水流量、壓力、水池水位、工作電流、工作電壓等數(shù)據(jù)。
◆ 可存儲現(xiàn)場數(shù)據(jù)。
◆ 取水點為多臺水泵集中使用，選用變頻啟動模式時，可選用一帶多模式。
2、智能加壓泵啟動柜
◆ 根據(jù)客戶工藝需求和被控制水泵的功率選擇啟動模式：自藕降壓啟動、軟啟動、變頻啟動。
◆ 控制柜上有手動、自動、就地、遠程轉換開關，方便控制。
◆ 遠程控制模式時，啟動柜接收監(jiān)控中心的控制命令后控制水泵啟停；
就地自動控制模式下，根據(jù)出水主管道壓力、水池水位信號自動控制水泵的啟停。
◆ 該啟動柜一般安裝在水廠，距離監(jiān)控中心很近，通過RS485總線與中心通信。
◆ 可采集出水流量、出水壓力、水池水位、工作電流、工作電壓等數(shù)據(jù)。
◆ 可存儲現(xiàn)場數(shù)據(jù)。
◆ 多臺水泵集中使用，選用變頻啟動模式時，可選用一帶多模式。
3、水質監(jiān)測終端
◆ 該終端一般安裝在水廠，監(jiān)測加藥設備狀態(tài)、加藥量、余氯、PI值等。
◆ 通過RS485總線與監(jiān)控中心通信。
4、管網監(jiān)測終端
◆ 該終端一般安裝在供水管網監(jiān)測點，監(jiān)測管網壓力、流量等信息。
◆ 通過GPRS網絡與監(jiān)控中心通信。
5、用水控制終端
◆ 該終端一般安裝在管網末端，監(jiān)測管網壓力、用水流量等信息。
◆ IC卡控制、遠程控制電動閥門的開閉。
◆ 通過GPRS網絡與監(jiān)控中心通信。
6、終端設備主要技術指標
適用環(huán)境：溫度：-25～+70℃
濕度：≤95%
無導電塵埃、無爆炸性、腐蝕性氣體。
需要GPRS方式通信時，GPRS信號良好。
設備精度：模擬量采集：≤0.5%
開關量采集：≤1‰
通信誤碼率：≤10-4
7、計量測量控制設備介紹
◆ 計量設備
參考使用大連海峰公司生產的TDS-100超聲波流量計。
該流量計計量精度高，性能穩(wěn)定。
安裝方式插：入式，不停產安裝。
測量管井范圍：DN80-6000mm
準確度 ：優(yōu)于1%
自動記憶前64日、前64個月、前5年的累積流量。
數(shù)據(jù)接口：出廠配置為RS-232方式。
◆ 測量設備
水位、壓力變送器參考使用江蘇昆山雙橋變送器，該變送器
材質：不銹鋼材料
水位量程：0～200m
壓力量程：0～1MPa
準確度： 0.5%F.S
電源電壓：DC24V
使用溫度：-20～80℃
輸出信號：4～20MA

三、系統(tǒng)功能特點：
整套供水安全遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)建立在WINDOWS操作系統(tǒng)上，具備下列功能：
— 監(jiān)測取水點水源井或河道水位、水泵開關狀態(tài)信息、供電狀態(tài)、通信狀態(tài)、出水流量、取水泵工作電流、電壓等數(shù)據(jù)。
— 遠程手工/自動控制取水泵的啟動/停止。
— 監(jiān)測水池的水位。
— 監(jiān)測加壓泵工作狀態(tài)、加壓泵出口管道壓力、流量、供電狀態(tài)、通信狀態(tài)、加壓泵工作電流、電壓等數(shù)據(jù)。
— 遠程手動/自動控制加壓水泵的啟動/停止。
— 監(jiān)測水廠加藥設備的運行狀態(tài)、加藥量、監(jiān)測余氯、PH值等水質信息。
— 監(jiān)測用水戶的瞬時流量、累計流量、閥門狀態(tài)、供電狀態(tài)、通信狀態(tài)等信息。
— 遠程為用水戶充值水費、IC卡充值水費。
— 支持遠程控制閥門的開閉。
— 接收現(xiàn)場報警數(shù)據(jù)，如水位過低、儀表故障、水費不足等。支持聲音、圖文告警。
— 顯示、存儲監(jiān)控數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)、操作信息，存儲時間不少于2年
— 可查詢監(jiān)控數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)、操作信息。


— 支持各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析、對比、輸出、打印。
— 數(shù)據(jù)按日、月、年、任意時間段生成報表，生成曲線、對比曲線。
— 軟件支持遠程設置、修改現(xiàn)場設備的工作參數(shù)。
— 軟件支持人工錄入水質數(shù)據(jù)。
— 軟件支持GPRS、無線、短信、有線多種通信模式。
— 軟件支持不同廠家生產的遠程測控終端。
— 軟件支持不同廠家生產的水表、流量計、水位變送器、電動閥門、啟動柜。
— 軟件采用B/S結構，支持局域網和INTERNET網上瀏覽、操作。
— 軟件支持多工作站同時工作。
— 軟件支持授權管理，授予不同的使用者不同的權限。
— 軟件支持問詢和主動上報模式。
— 采用地圖界面顯示，直觀、方便。
— 預留與其它監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。
— 軟件功能模塊化設計，滿足不同客戶需求。

四、實踐體會與建議：
         唐山平升電子技術開發(fā)有限公司的自來水供水遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)是在不斷拓展內涵，不斷采用系技術中逐漸建立和完善起來的。從最初的流量監(jiān)測，逐漸延伸到壓力、流量、水質等多參數(shù)監(jiān)測，技術上也從模擬技術向數(shù)字技術過渡。
        在采用新技術、新設備過程中，總的指導思想是要把可靠性放在首位。但在技術方案的設計過程中也走過一些彎路，先采用的GPRS-VPN網絡作為信號傳輸平臺，該系統(tǒng)由于采用工業(yè)級的通訊模塊，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的安全性。同時，系統(tǒng)基于無線公網系統(tǒng)，具備了組網靈活，大范圍、大規(guī)模監(jiān)控能力，縮短了系統(tǒng)建設周期，降低了系統(tǒng)維護工作量。
通過實踐和摸索，體會到供水遠程實時監(jiān)控在以下兩方面還需要進一步完善：
（1） 現(xiàn)有的系統(tǒng)還不能實現(xiàn)同上、下游相關企業(yè)的信息共享，以及同環(huán)保管理部門和公用事業(yè)監(jiān)管