農村飲水安全工程遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究

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1工程概況

內黃縣水利局下屬17個農村安全飲水供水廠，分布于全縣7個鎮(zhèn)、10個鄉(xiāng)，供水管網達上百公里,各水廠的運營情況均不相同，一直無法有效的掌握，給上層決策帶來了諸多不便。為此提出，利用現(xiàn)代化的電子計算機技術、通信技術，建設一套覆蓋所有供水廠的局中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)。主要實現(xiàn)以下功能:監(jiān)控系統(tǒng)能覆蓋全縣所有供水廠，并為后期建設的水廠預留接口；各水廠分別上傳1路視頻到局監(jiān)控中心；上傳各水廠的總電耗、送水量、瞬時流量、出口壓力、池液位、各泵的開停狀態(tài)、電壓電流等數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)實時上傳，電耗、送水量1h記錄1次，其它數(shù)據(jù)15min記錄1次；上傳各水廠的深井液位數(shù)據(jù)，形成覆蓋全縣的地下水監(jiān)測子系統(tǒng)；每個水廠安裝5套管網壓力監(jiān)測設備，將管網壓力上傳至局中心；再依據(jù)水廠出口壓力、供水時段做管網漏水預警；總電耗、送水量做到日、月、年統(tǒng)計查詢；分別實現(xiàn)各水廠的日、月、年報表統(tǒng)計，查詢；實現(xiàn)各水廠電耗、送水量數(shù)據(jù)的日、月、年匯總統(tǒng)計報表；實現(xiàn)數(shù)據(jù)越限報警功能；實現(xiàn)1個中心，多個子系統(tǒng)并行運行（水廠運行監(jiān)控子系統(tǒng)、地下水監(jiān)測子系統(tǒng)、管網壓力監(jiān)測子系統(tǒng)、水廠視頻子系統(tǒng)）。

2總體方案

依據(jù)系統(tǒng)的技術功能要求，將整個系統(tǒng)劃分為：局監(jiān)控中心、水廠遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控、水廠遠程視頻監(jiān)控、管網測壓、局辦公網查詢、通信平臺等多個部分。

2.1系統(tǒng)拓撲圖

整個監(jiān)控系統(tǒng)以監(jiān)控中心為核心，通信平臺為技術手段，連接管網和水廠設備，形成雙向數(shù)據(jù)收發(fā)通道，將所需的數(shù)據(jù)傳到局監(jiān)控中心；監(jiān)控中心對數(shù)據(jù)進行計算處理、存儲，形成歷史數(shù)據(jù)和報表，供相關領導、調度人員、水廠管理人員進行分析查詢。

2.2通信平臺

局監(jiān)控中心采用20M光纖接入（含公網固定IP一個），不能與局辦公網共用寬帶出口，以保證監(jiān)控中心出口有足夠的帶寬。各水廠采用4MADSL寬帶接入。水廠上傳視頻主要占用上行帶寬，按最低CIF格式，能傳輸1路視頻信號。管網測壓采用移動GPRS網絡傳輸，只要有手機信號的地方就可以傳輸數(shù)據(jù)，非常適合小量、分散的數(shù)據(jù)采集、傳輸。

3局監(jiān)控中心

局監(jiān)控中心可監(jiān)控全縣所有供水廠的電耗、流量、壓力、液位、泵的工作狀態(tài)等；監(jiān)測所有測壓點的壓力；查看各水廠的視頻圖像；存儲查詢所有監(jiān)測及操作信息；指揮各水廠科學供水。局監(jiān)控中心主要有拼接大屏、服務器、操作站、操作軟件、金屬多聯(lián)操作臺、路由器、交換機、UPS電源、機柜、光纖專線等組成。

3.1拼接大屏

液晶拼接大屏幕顯示系統(tǒng)是將國際最先進的液晶高清晰度數(shù)碼顯示技術、液晶窄縫拼接技術（物理拼縫<5.50mm）、多屏圖像處理技術、信號切換技術、網絡技術等的應用綜合為一體，形成一個擁有高清晰度、高穩(wěn)定性、高智能化控制、操作方法先進的大屏幕投影顯示系統(tǒng)。通過這套液晶大屏幕顯示系統(tǒng)可以實現(xiàn)對生產、調度系統(tǒng)計算機圖像和視頻圖像信息的綜合顯示，形成一套功能完善、技術先進的信息顯示管理控制系統(tǒng)，滿足生產、調度監(jiān)控的各種需要，為監(jiān)控、管理提供一個交互式的靈活系統(tǒng)，以適應不斷發(fā)展的會議、生產、調度工作。以便及時做出判斷和處理，實現(xiàn)實時監(jiān)控和集中控制的目的。

3.2數(shù)據(jù)服務器

數(shù)據(jù)服務器是整個綜合監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲、處理中心，7×24h不間斷運行，其穩(wěn)定性、處理速度都至關重要；要求具有較高的計算速度和安全的存儲方案。

3.3通訊服務器

通訊服務器通過TCP/IP方式與所有前端設備進行通訊，按照約定的通訊協(xié)議格式讀取所有設備的數(shù)據(jù)，控制遠端水泵的啟動停止。不要求有很快的處理速度，但需要一定的數(shù)據(jù)帶寬。

3.4Web服務器

Web服務器為前端用戶提供數(shù)據(jù)操作、查詢服務，是整個系統(tǒng)的信息訪問門戶。后端與數(shù)據(jù)服務器、通訊服務器、視頻服務器進行交互，前端與用戶進行交互，提供可視化的操作界面。要求具有雙端口千兆網卡，一個端口連接到局監(jiān)控中心交換機，另一個連接到局辦公網交換機，起到隔離兩個網路的作用，保護局監(jiān)控中心網絡不受辦公網的干擾。

3.5系統(tǒng)軟件功能

本系統(tǒng)不僅要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遙測、遙信、遙控功能，還要為自來水公司的生產調度人員提供便捷的查詢和有效的統(tǒng)計分析，友好的工藝圖顯示，多種格式的報表統(tǒng)計輸出等功能，同時還有為各級主管領導提供外部和內部網數(shù)據(jù)查詢功能。

4遠程水廠數(shù)據(jù)監(jiān)控

通過ADSL寬帶上傳泵開停狀態(tài)、控制泵的啟動停止、采集電耗、流量、液位等數(shù)據(jù)。在水廠內配置1塊多功能電表、1個協(xié)議轉換器、1個總線轉換器、2個總線轉發(fā)器，安裝1路ADSL寬帶，配備1臺UPS電源，3臺電磁流量計（各水廠出口管路不一致，有3路有4路，按3路設計）。各水廠自控系統(tǒng)由不同的廠商提供，PLC協(xié)議均不相同，需各自控系統(tǒng)供應商提供通訊協(xié)議文件或PLC源代碼。對不存在或無法提供的，通過排查線路，重寫PLC程序。

5遠程水廠視頻監(jiān)控

遠程水廠視頻監(jiān)控是在水廠原有視頻監(jiān)控的基礎上，通過追加設備來實現(xiàn)的。對于在建設時沒有安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，或安裝的已經長時間癱瘓沒法使用的，建議增加本地的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。遠程水廠視頻監(jiān)控主要有1個2路的視頻編碼服務器、1進2出視頻分配器1個組成。

6管網壓力監(jiān)測

因為管網分布非常廣泛，如果用傳統(tǒng)的有線通信方式來傳送現(xiàn)場數(shù)據(jù)，則需耗費極大的人力物力來施工和維護。所以應該選擇無線通信方式，而傳統(tǒng)的數(shù)傳電臺存在功耗大、選址困難、不易組網、成本高等缺點。綜合考慮后我們選擇了移動GPRS通信方案，它同時具有組網方便、建設和維護成本低、通信可靠迅速等優(yōu)點，是本系統(tǒng)的理想通信方式。管網壓力監(jiān)測主要由水壓傳感器、GPRS管網采集設備組成。

7結語

農村飲水安全工程供水遠程監(jiān)控系統(tǒng)，使水廠操作人員可以在局控制室遠程監(jiān)測廠內水池水位、進廠流量、出廠流量、出廠壓力、水質等信息，遠程監(jiān)測加壓泵組、配電設備及其它自動化設備的工作情況，可以遠程控制加壓泵的啟停，完成對供水工程水源水質、供水管網運行狀況實時監(jiān)測，對水廠凈水設備、應急備用水源井等關鍵部位自動化控制，對水廠安防視頻遠程監(jiān)控。使農村供水工程實現(xiàn)了實時監(jiān)測運行狀況，科學統(tǒng)一調配供水資源，提高供水工程保證率，使有限水資源發(fā)揮最大效益。

作者：劉百靈 劉芳業(yè) 周敏 單位：河南省豫北水利勘測設計院