1、前言

　　随着城市建设的发展，高楼大厦越来越多，而市政管网的供水压力偏低，不能满足高层楼房的供水要求，楼房的供水离不开二次加压泵站。

　　对于二次加压泵站，无论是物业小区自管泵站，还是供水公司统一管理的泵站，目前大多数还是采取传统的管理方式，定期由巡检人员进行巡视和检查，这种管理方式存在的问题是在出现隐患时不能及时发现并维修，往往酿成较大的事故。具体体现在以下几个方面：

　　1、巡检周期长,管理者不能及时知道泵站状况。出现故障,直至业主报修,管理者才知道。

　　2、巡检人员责任心不强，专业水平不高，不能及时发现设备隐患。

　　3、缺乏一套的管理机制。

　　解决上述问题的最好的方法就是要建立一套小区二次加压泵站远程监控系统。

　　CANTECHS自来水加压泵站远程监控管理系统利用现代化高科技管理手段，实现对泵站设备及各种运行数据的远程监控，管理人员可以在控制中心实时了解和掌握设备的运行状态，及时进行控制和管理，保障设备安全运行，确保给人们提供安全可靠的自来水。

　　2、系统概述及系统构成

　　2.1概述

　　CANTECHS自来水加压泵站远程监控管理系统采用物联网的智能感知技术(传感、视频监控等)无线通信技术、互联网技术，通过在总公司和各营业处(或值班泵站)建设监控中心，在每个加压泵站安装视频监控设备和感知测控终端设备，实现在每个监控中心的值班人员可以通过大屏幕远程监视所辖区域内任何一个二次加压泵站的现场视频图像，水池水位，出站流量、压力、泵站供应电流、电压，泵的开关状态、工作电流、电压 、频率;值班人员可以远程控制水泵组的启停。每个监控中心可按管理范围授予相应管理权限。并将数据保存在系统软件中。

　　2.2系统构成

　　2.2.1系统硬件：

　　监控中心：大屏幕、服务器、客户端、GPRS数据传输模块、交换机、路由器、硬件防火墙、UPS电源等硬件设备;

　　泵站现场：感知测控终端、摄像机等设备。

　　数据传输：与电信或移动公司合作，租用专线或购买GPRS无线SIM卡。

　　2.2.2系统软件：数据库软件、泵站远程监控及管理系统软件。

　　3、主要硬件设备功能描述

　　3.1、感知测控终端(GPRS通信方式)

　　对于不具备光纤接入条件的泵站，工程设计按GPRS无线方式来进行数据监测。

　　泵站现场安装设备列表如下：

　　设备名称 规格 单位 数量 安装位置

　　无负压供水设备 台 1 泵站内，已安装

　　变频控制柜 台 1 泵站内，已安装

　　泵站感知测控终端 台 1 泵站内，需安装

　　管材及线缆 组 1 用于现场走线

　　3.1.1感知测控终端的主要功能

　　(1)采集功能

　　• 采集泵站水泵运行的总电压、总电流、电能;

　　• 采集每台水泵的单相运行电流;

　　• 采集每台水泵的启停状态;

　　• 采集每台水泵的故障状态;

　　• 采集变频器的故障状态;

　　• 采集进出水压力值;

　　• 采集水箱液位;

　　• 采集出水水质;

　　• 采集出水流量;

　　• 采集变频器的频率;

　　(2)显示功能

　　• 显示泵站水泵运行的总电压、总电流、电能;

　　• 显示每台水泵的单相运行电流;

　　• 显示每台水泵的启停状态;

　　• 显示每台水泵的故障状态;

　　• 显示变频器的故障状态;

　　• 显示进出水压力值;

　　• 显示水箱液位;

　　• 显示出水水质;

　　• 显示出水流量;

　　• 显示变频器的频率;

　　(3)设置功能

　　感知测控终端内可设置进出水压力、电流、电压等监测数据的上下限报警值。

　　(4)报警功能

　　• 当进水或者出水压力超限时，感知测控终端立即将报警信息上报到监控中心。

　　• 当泵站内水泵电源出现故障时(如过电压、过电流、欠电压、欠电流、缺相)，感知测控终端立即将报警信息上报到监控中心;

　　• 当变频器出现保护、当单泵出现保护状态时，感知测控终端立即将报警信息上报到监控中心;

　　(5)无线远传功能

　　感知测控终端内放入一张开通GPRS功能的手机卡，手机卡登录GPRS网络，将泵站内的数据无线发送到中心。

　　(6)远程控制功能

　　• 支持监控中心远程控制水泵机组的启停。

　　• 支持监控中心远程控制进水电动阀门的开闭。

　　• 支持监控中心可以远程控制地面排水泵的启停。

　　(7) 远程维护功能

　　终端的工作参数支持远程设置、修改，方便用户远程维护终端设备。

　　3.1.2泵站感知测控终端功能框图

　　3.1.3 GPRS网络运行介绍

　　GPRS网络是中国移动公司提供的数据无线传输网络，只要有GPRS信号的地方就能够支持数据无线传输，具有实时在线、覆盖面广、使用方便、按流量收费等优点。

　　鉴于整个城市加压站分布面比较广，数量比较多，推荐使用INTERNET公网组网进行数据传输。公网专线通信网络采用中国移动公司GPRS网络和Internet公网。要求监测中心具备宽带(类型：光纤、ADSL等)，并具有一个Internet网络上的固定IP。每个泵站的感知测控终端内安装一张开通GPRS功能的手机卡，通过登录GPRS网络与监控中心进行数据传输。

　　上级领导可以直接在IE地址栏里面输入监控中心的固定IP来访Internet监控中心软件，直接查看各个泵站的情况。值班员可以按调度中心管理员所分配的权限管理所辖泵站。

　　3.2小区自来水加压泵站感知测控终端(光纤通信方式)

　　有些分公司加压泵站，附近有电信或者网通的光纤网络接口，可以直接租用电信或者网通的光纤。租用费用可由水司相关人员与网络运营商直接协商。

　　通过光纤网络可以将泵站内所有设备的运行数据等传输到监控中心，还可以将泵站内安装的摄像头采集到的视频信息传输到中心。

　　泵站现场安装设备列表如下：

　　设备名称 规格 单位 数量 安装位置

　　无负压供水设备 台 1 泵站内，已安装

　　变频控制柜 台 1 泵站内，已安装

　　泵站感知测控终端 台 1 泵站内，需安装

　　视频服务器 台 1

　　高清大变焦摄像头 台 2

　　云台 台 2

　　管材及线缆 组 1 用于现场走线

　　3.2.1感知测控终端(光纤)的主要功能如下

　　(1)采集功能

　　• 采集泵站水泵运行的总电压、总电流、电能;

　　• 采集每台水泵的单相运行电流;

　　• 采集每台水泵的启停状态;

　　• 采集每台水泵的故障状态;

　　• 采集变频器的故障状态;

　　• 采集进出水压力值;

　　• 采集水箱液位;

　　• 采集出水水质;

　　• 采集出水流量;

　　• 采集变频器的频率;

　　(2)显示功能

　　• 显示泵站水泵运行的总电压、总电流、电能;

　　• 显示每台水泵的单相运行电流;

　　• 显示每台水泵的启停状态;

　　• 显示每台水泵的故障状态;

　　• 显示变频器的故障状态;

　　• 显示进出水压力值;

　　• 显示水箱液位;

　　• 显示出水水质;

　　• 显示出水流量;

　　• 显示变频器的频率;

　　(3)设置功能

　　感知测控终端内可设置进出水压力、电流、电压等监测数据的上下限报警值

　　(4)报警功能

　　• 当进水或者出水压力超限时，感知测控终端立即将报警信息上报到监控中心;

　　• 当泵站内水泵电源出现故障时(如过电压、过电流、欠电压、欠电流、缺相)，感知测控终端立即将报警信息上报到监控中心;

　　• 当变频器出现保护、当单泵出现保护状态时，感知测控终端立即将报警信息上报到监控中心;

　　(5)视频传输功能

　　加压泵站内可安装两路摄像头，将泵站的重要工位与泵房设备情况通过光纤网络传输到监控中心。

　　(6)远程控制功能

　　• 支持监控中心远程控制水泵机组的启停;

　　• 支持监控中心远程控制进水电动阀门的开闭;

　　• 支持监控中心可以远程控制地面排水泵的启停;

　　(7)远程维护功能

　　终端的工作参数支持远程设置、修改，方便用户远程维护终端设备。

　　3.2.2泵站感知测控终端功能框图

　　3.3加压泵站感知测控终端技术指标

　　(1)适用环境

　　工作电压：AC220V±20%;

　　温度范围：-25-70℃;

　　湿度范围：相对湿度≤90%，无凝露≤95%;

　　(2)工作环境

　　① 无导电尘埃、无爆炸性、腐蚀性气体、无激烈震动、无液体喷溅;

　　② 附近无强磁场、电场干扰;

　　③ 无线通讯信号良好的地方;

　　(3)数据传输信道

　　通信介质：GSM、GPRS无线网络;

　　传输误码率：10-4;

　　传输延时：GPRS方式：3～5秒;

　　短消息方式：10～15秒;

　　(4)串行通信接口(RS232/485)

　　接口类型：RS232/RS485可选;

　　串口速率：300～19200bit/S;

　　(5)数据格式

　　8位数据位;1位停止位;1位起始位;无校验/奇校验/偶校验可设。

　　(6)开关量输入回路

　　输入信号类型：输入为不带电的开/合切换触点;

　　测量精度：0.01%;

　　(7)模拟量输入回路

　　输入信号类型：①4-20mA电流信号;②0-5V电压信号。

　　(8)采样频率：50Hz

　　(9)最大不损坏输入范围

　　① 输入电流：-20-30mA;

　　② 输入电压：-0.5-7V;

　　(10)测量精度：±0.5%

　　3.4监控中心

　　3.4.1监控中心的建设

　　监控中心配置服务器，客户端计算机，路由器1台，交换机1台，硬件防火墙1台，UPS不间断电源1台，建立小型局域网，保证整个城市小区加压泵站现场传回的数据在整个办公局域网内共享。

　　同时在监控中心安装大屏幕或投影仪，大小以办公室的墙壁为基准大小确定，将重要泵站的现场数据及画面在大屏幕或投影仪上显示。

　　3.4.2、系统安装环境

　　硬件配置要求：

　　◆服务器：

　　CPU：Intel 双核2.0G 或更高;

　　内存：推荐2G以上;

　　◆客户端监控计算机

　　CPU：Intel 双核2.0G 或更高;

　　内存：>1GB;

　　硬盘：普通硬盘>20GB;

　　软件配置要求：

　　服务器操作系统软件：Windows 2003 Server with sp2;

　　监控客户端操作系统软件：winXP sp3;

　　数据库软件：Microsoft SQL Server 2000 SP4;

　　上位机软件：加压泵站监控与管理系统 ;

　　3.4.3、加压泵站监控与管理系统软件功能简介

　　(1)权限管理功能：该软件登录权限为管理员用户、单位级用户、普通用户，管理员具备软件操作的所有权限，单位级用户只有操作本单位的设备的权限，普通用户只能浏览，不能进行开停泵等操作。

　　(2)主界面——地图显示

　　• 主界面以整个市区地图为背景，显示所有监测点位置分布情况;

　　• 用户可以通过鼠标拖动自行编辑监测点的位置;

　　• 将鼠标置于监测点上，可以显示监测点的基本信息及最新监测数据，单击测点可进入该测点的实时监测界面，查看详细数据;

　　(3)数据采集与处理

　　• 界面可显示泵站总电压、每台水泵的单相电流;

　　• 界面可显示泵站内各台水泵的运行状态、运行电流、故障状态;

　　• 界面可显示通信设备或通道的运行状态;

　　• 遥控：①监控中心可以远程开启或者关闭进水电动阀;

　　②监控中心远程控制水泵机组的启停;

　　③监控中心可以远程控制地面排水泵的启停;

　　④上位机软件可以远程控制摄像头云台进行移位变焦控制。

　　(4)数据分析信息处理

　　根据适时数据刷新监控画面状态及数据;根据报警信息，进行故障处理;记录报警、设备状态变化、用户注册登陆等运行信息;运行趋势分析;定时存入数据库。

　　(5)报警管理

　　分级管理：系统区分报警的类型，确定不同的级别，采用不同的方式进行处理。数据越初限处理：调整相应的工艺设备，并提示值班人员;数据越极限处理：停止相关设备的运行，并提示值班人员;设备故障报警：停止相关设备的运行，并提示值班人员;提示信息包括：报警内容，计算机处理内容，处理结果，维护提示，处理预案等系统软件按级别采用不同的方式提示值班人员，报警方式包括：颜色变化、闪烁、弹出文字信息、声音提示等。

　　(6)人机联系及操作

　　监控、操作、权限、实时曲线等功能。

　　(7) 报表功能

　　系统可以对各遥测量自动做出日报、月报、年报，不同的时间段自动进行对比分析，通过分析历史数据，进而对未来做出数据预测。用户可以根据需要选择时间和类别，然后按预览/打印按钮，打印有关报表。打印包括定时打印和召唤打印，召唤打印包括实时打印和历史打印，事故、故障时自动打印。打印的表格有：操作记录统计表，包括泵站机组开、停机时间和次数等;事故和故障统计表;越限和变位报警报表;事件顺序记录报表;日、旬、月、年排水量统计表;历史报表;机组检修时间和次数;设备运行状态统计报表。日报： 按设定的时间间隔，制作并打印某一天所需数据的报表。

　　(8)扩展

　　本应用软件在完成既定监控任务的前提下，可以实现监控对象需要改变时(有所增加，减少和更改)，监控软件可以方便的在现场随之更改，而不需做二次开发。

　　(9)数据交换接口

　　监控软件中，可以将使用的数据导出，导出为其他相应的数据文件，可以提供给其他的应用程序使用。如：导出成为EXCEL表。并且提供友好的数据接口程序。