水厂供水自动化远程监控系统

一、系统概述

为提高供水效率及安全，降低生产运行的成本，水厂将建立一套自动化监控辅助调度系统，使其成为具有国内领先水平的、具有自动化监测、实时生产调度、系统化管理和规范化服务的供配水工程。
通过建设现代化供水调度系统，建立管线设备监测网与控制通信网，保证供水系统关键点的实际监测值遥测采集到调度中心，显示在职能授权的各部门的电脑上，使各部门实时了解生产情况。完成对供水管线与设备运行状态的实时监测、供水系统数据资料的及时汇总整理，保证对系统异常情况的迅速反应以及对供水量的及时调配，然后遥控调整水厂的供水（或控制阀门），使供水系统的关键点达到要求的水质、水量保证值。供水系统通过集中管理和控制，在有效的状态运行，降低能耗，减少资源浪费，提高经济效益。在供水系统发生爆管、漏水等事故时，可以进行分析做出合理的处理决策，以保证供水系统安全、经济的运营。

二、系统设计原则
 ♦ 先进性原则 
    采用先进的设计思想，选用先进的传输设备，使系统传输在今后一定时期内保持技术上的先进性。
 ♦ 开放性原则
    系统设计及系统设备选型遵从国际标准及工业标准，使系统具有高度的开放性和所提供设备在技术上的兼容性。

 ♦ 可伸展性原则
    系统设计在充分考虑当前情况的同时，考虑到今后较长时期内业务发展的需要，留有充分的升级和扩充的可能性。充分利用现有通讯资源，为以后扩充到更高速率提供充分的余地。另一方面，还为系统规模的扩展留有充分的余地。
   ♦ 安全性原则
    加强系统安全建设，从系统安全性、数据安全性、网络传输安全性等多方面来保障系统的长期稳定和可靠运行。系统设计具有严格的安全保密性，能够保证内部信息不被窃取，充分利用开发工具所具有的网络级、数据库级、文档级、文档区域段级、以及文档内域级安全保密机制，实现数据加密，保障数据安全性
   ♦ 可靠性原则
     系统的设计贯彻可靠性原则，使传输系统具有很高的可用性。可靠性原则体现在以下方面：
     A．选用技术先进、成熟高可靠性的传输设备
     B．系统增益储备高
     C．链路的可维护性好
     D．可扫描周围磁场，为设备及时调整频率提供依据
 ♦ 管理性原则
    系统应具有良好的可管理性，使得系统管理人员能方便及时地掌握诸如传输系统拓扑结构、系统信号分析覆盖率统计、系统故障提示等信息，能简便地对传输系统进行配置和调整，确保系统工作在良好状态。
 ♦ 经济实用性
    充分利用当前先进、成熟和高起点的主流现代信息技术，引进和开发技术可靠、性能稳定的硬件平台，构建良好的体系结构、系统界面、信息处理技术方法和系统运行机制；使系统具有良好的适应性、较高的先进性和较长的生命周期。同时还考虑了经济性和实用性，充分利用和保护系统的现有资源，提高资源利用率。
 ♦ 标准规范性
    信息定义统一，编码统一，执行国家行业标准和规范。
三、设计范围
    水厂自动化远程监控系统的设计，包括水源井远程监控、水厂加压站、清水池远程监控、管网远程监控；目前，水源井泵房使用软启控制水泵，水厂加压泵站使用变频器控制水泵，现场设备已经配备。现需要设计远程监控系统，采集现场设备各监测点的数据和重要点视频数据上传至监控中心。
四、自动化监控辅助调度系统情况说明

 ♦ 工程系统组成

 水厂自动化监控辅助调度系统软件：调度室计算机网络系统、水厂及加压站监控系统、水源井监控系统、管网监测系统等。

 视频监控及显示系统：水源井视频监控系统、调度中心大屏显示系统等。

 站网布设：水源井监测站、水厂监测站、管网监测站；

 通讯网络：固定IP互联网接入（ADSL宽带）、GPRS通讯网络、4G通讯网络；
   ♦ 总体方案解决架构
    整个系统从层次上可以划分为三个层次：设备层、信息集成层、管理决策层；包括两个支撑系统平台：一是以太网络系统平台；二是数据库管理系统平台。以太网络是系统的传输平台；数据库是所有决策管理的基础数据平台。这两个平台的先进性、高效性、可靠性、安全性就决定了整个系统的性能。

    信息层和设备层构成了整个系统的主体，用来实现系统的核心功能，其服务的对象是负责生产和调度的职能部门。决策层是系统窗口，使该系统和其他部门有机地联系起来，服务于水厂的管理层。数据中心是系统的数据存储中心，网络平台是系统的连接通道。
 ♦ 系统特点
    1）网络＋现场总线
    系统由水务局监控中心、现场分站数据中心、信息传输介质、网络通信接口设备组成，以实现先进的、统一的自动化控制网络平台，使整个系统配置合理，信息共享，安全可靠，提高指挥效率和生产率。
    2）异构系统的互联互通
    在网络级和串口级提供多种符合国际主流标准的接口方式，便于各种数据的接入，实现最大限度的信息共享；能够集成不同厂家的硬件设备和软件产品，实现各系统间信息互通，并将各系统数据集成。
    3）先进的体系结构
    采用B/S模式设计三层网络体系结构，便于及时、准确地采集各个子系统的工况、生产和安全参数，方便管理层实时查询、分析和决策。

   4）实时信息数据集成
    以网络平台为核心，将实时数据流按照统一数据标准集成起来，同时，针对统一平台开发各种综合应用，形成集成化、网络化应用。各种图形、图像、报表信息都可以通过Web的方式在任何一台终端统一浏览，统一界面。

  5）统一的数据仓库
  在集成化的数据管理中，所有的数据是在一个数据库中进行管理，数据一旦被输入，在整个系统中都可以使用。
  6）友好的人机界面
    实现从设计、编程、硬件组态、测试到操作诊断和远程维护的全过程组态应用。所有的部件都可以有一个软件进行组态，采用统一化的图形界面和面向对象的设计，使用起来轻松自如。
 ♦ 系统的核心功能
    （1）通过建立管线设备监测网与控制通信网，采集保证供水系统的关键点的实时数据传输到分站数据中心和水务局监控中心，便于水厂和水务局各部门了解现场实时监测情况；水务局监控中心可以定时的向分站数据中心请求上传历史数据存储，现场数据中心直接将数据发送到水务局数据中心，不经过第三方服务器转发，保证了数据资料的安全保密性。
    （2）系统决策功能：系统可以通过一段时间内对各个水厂用水量状况做趋势分析，总结用水规律，方便调度员在用水高峰期或低潮期提前调配供水量；应对突发情况（如用水量加大），可以设定水量预测值和范围，

超过设定值，系统可以显示告警信号或声音告警（需连接音响设备）。
    （3）供水管线与设备运行状态的自动实时监测，供水系统数据资料及时汇总形成报表，对系统异常的情况迅速反应，对供水量及时调配，调度员能够根据管网压力情况调度实现就地控制水厂的供水（或控制阀门），以使供水系统的关键点达到要求的水质、水量保证值。
    （4）供水系统运行在最有效的状态，结合水池水位和电力负荷信息，以“移峰填谷”原则确定开、停水泵的时间，降低能耗，减少资源浪费，提高经济效益。
    （5）水泵系统控制程序如下图所示。

（6）实时监测水泵各工况参数，包括水位、电压、电流、压力、温度等。
 （7）加压站采用集中控制器对水泵房设备运行实行在线监控，自动、手动控制水泵的启停及闸阀的开、关，并具有自诊断功能，可实现水泵房的无人值守。

在现场数据中心可以实现的具体功能如下：

 ♦ 显示功能
    1.动态显示井下泵房运行的工况，以及水流量的大小。
    2.实时显示各水泵的工作状态，并对过电流、流量开关、水位超限等故障类型进行诊断分析显示。
    3.显示各水源井水位、清水池水位数据。
    4.显示各管网监测信息，如管道压力、流量等数据。
 ♦ 控制功能

 具有远程控制水泵的开/停功能，以及泵房其他设备的远程控制功能。

五.监控中心

监控中心是整个系统建设的目的和核心，为各职能工作人员提供相关信息服务的系统，对各设施设备进行实时动态数据统一监管，并可对各项监测内容进行分析、存储、报警与报表曲线管理，以及对系统各级别管理人员、泵站设备运维信息的建档管理。
中心机房信息汇集平台
信息汇集平台，基于通信、计算机网络、数据库应用等技术，通过通信网络汇集泵站数据信息，建立统一的数据库管理系统，为远程监控提供强大的数据服务功能，是整个项目建设的基础。
远程监控与管理系统软件
Web访问模式设计，方便不同职能部门的工作人员应用。
实现对泵站供水设施设备运行情况、相关运行参数以及供水流量、压力、水质等信息实时显示与远程控制；泵站出现异常事件（如：设备故障等）可及时向维护人员发出通知；
实现对全部数据的存储、查询与报表统计、曲线分析和决策功能。
实现对测点各种机电设备设施情况、维护情况规范化建档管理。
实现系统权限管理、安全管理、日志记录管理功能。
调度工作站配置
办公设备配置：应用计算机、打印机、操作台等。