農(nóng)村飲水安全工程遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究論文
1工程概況
內(nèi)黃縣水利局下屬17個(gè)農(nóng)村安全飲水供水廠，分布于全縣7個(gè)鎮(zhèn)、10個(gè)鄉(xiāng)，供水管網(wǎng)達(dá)上百公里,各水廠的運(yùn)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(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)，建設(shè)一套覆蓋所有供水廠的局中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)。主要實(shí)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(shè)的水廠預(yù)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(shí)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(shí)時(shí)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(gè)水廠安裝5套管網(wǎng)壓力監(jiān)測設(shè)備，將管網(wǎng)壓力上傳至局中心；再依據(jù)水廠出口壓力、供水時(shí)段做管網(wǎng)漏水預(yù)警；總電耗、送水量做到日、月、年統(tǒng)計(jì)查詢；分別實(shí)現(xiàn)各水廠的日、月、年報(bào)表統(tǒng)計(jì)，查詢；實(shí)現(xiàn)各水廠電耗、送水量數(shù)據(jù)的日、月、年匯總統(tǒng)計(jì)報(bào)表；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)越限報(bào)警功能；實(shí)現(xiàn)1個(gè)中心，多個(gè)子系統(tǒng)并行運(yùn)行（水廠運(yùn)行監(jiān)控子系統(tǒng)、地下水監(jiān)測子系統(tǒng)、管網(wǎng)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(shù)功能要求，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為：局監(jiān)控中心、水廠遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控、水廠遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、管網(wǎng)測壓、局辦公網(wǎng)查詢、通信平臺(tái)等多個(gè)部分。
2.1系統(tǒng)拓?fù)鋱D
整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)以監(jiān)控中心為核心，通信平臺(tái)為技術(shù)手段，連接管網(wǎng)和水廠設(shè)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(jìn)行計(jì)算處理、存儲(chǔ)，形成歷史數(shù)據(jù)和報(bào)表，供相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、調(diào)度人員、水廠管理人員進(jìn)行分析查詢。
2.2通信平臺(tái)
局監(jiān)控中心采用20M光纖接入（含公網(wǎng)固定IP一個(gè)），不能與局辦公網(wǎng)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(wǎng)測壓采用移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸，只要有手機(jī)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(diǎn)的壓力；查看各水廠的視頻圖像；存儲(chǔ)查詢所有監(jiān)測及操作信息；指揮各水廠科學(xué)供水。局監(jiān)控中心主要有拼接大屏、服務(wù)器、操作站、操作軟件、金屬多聯(lián)操作臺(tái)、路由器、交換機(jī)、UPS電源、機(jī)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(jìn)的液晶高清晰度數(shù)碼顯示技術(shù)、液晶窄縫拼接技術(shù)（物理拼縫<5.50mm）、多屏圖像處理技術(shù)、信號切換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的.應(yīng)用綜合為一體，形成一個(gè)擁有高清晰度、高穩(wěn)定性、高智能化控制、操作方法先進(jìn)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(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)、調(diào)度系統(tǒng)計(jì)算機(jī)圖像和視頻圖像信息的綜合顯示，形成一套功能完善、技術(shù)先進(jìn)的信息顯示管理控制系統(tǒng)，滿足生產(chǎn)、調(diào)度監(jiān)控的各種需要，為監(jiān)控、管理提供一個(gè)交互式的靈活系統(tǒng)，以適應(yīng)不斷發(fā)展的會(huì)議、生產(chǎn)、調(diào)度工作。以便及時(shí)做出判斷和處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和集中控制的目的。
3.2數(shù)據(jù)服務(wù)器
數(shù)據(jù)服務(wù)器是整個(gè)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理中心，7×24h不間斷運(yùn)行，其穩(wěn)定性、處理速度都至關(guān)重要；要求具有較高的計(jì)算速度和安全的存儲(chǔ)方案。
3.3通訊服務(wù)器
通訊服務(wù)器通過TCP/IP方式與所有前端設(shè)備進(jìn)行通訊，按照約定的通訊協(xié)議格式讀取所有設(shè)備的數(shù)據(jù)，控制遠(yuǎn)端水泵的啟動(dòng)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(wù)器
Web服務(wù)器為前端用戶提供數(shù)據(jù)操作、查詢服務(wù)，是整個(gè)系統(tǒng)的信息訪問門戶。后端與數(shù)據(jù)服務(wù)器、通訊服務(wù)器、視頻服務(wù)器進(jìn)行交互，前端與用戶進(jìn)行交互，提供可視化的操作界面。要求具有雙端口千兆網(wǎng)卡，一個(gè)端口連接到局監(jiān)控中心交換機(jī)，另一個(gè)連接到局辦公網(wǎng)交換機(jī)，起到隔離兩個(gè)網(wǎng)路的作用，保護(hù)局監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)不受辦公網(wǎng)的干擾。
3.5系統(tǒng)軟件功能
本系統(tǒng)不僅要實(shí)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(chǎn)調(diào)度人員提供便捷的查詢和有效的統(tǒng)計(jì)分析，友好的工藝圖顯示，多種格式的報(bào)表統(tǒng)計(jì)輸出等功能，同時(shí)還有為各級主管領(lǐng)導(dǎo)提供外部和內(nèi)部網(wǎng)數(shù)據(jù)查詢功能。
4遠(yuǎn)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(dòng)停止、采集電耗、流量、液位等數(shù)據(jù)。在水廠內(nèi)配置1塊多功能電表、1個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器、1個(gè)總線轉(zhuǎn)換器、2個(gè)總線轉(zhuǎn)發(fā)器，安裝1路ADSL寬帶，配備1臺(tái)UPS電源，3臺(tái)電磁流量計(jì)（各水廠出口管路不一致，有3路有4路，按3路設(shè)計(jì)）。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(yīng)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(yuǎn)程水廠視頻監(jiān)控
遠(yuǎn)程水廠視頻監(jiān)控是在水廠原有視頻監(jiān)控的基礎(chǔ)上，通過追加設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。對于在建設(shè)時(shí)沒有安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，或安裝的已經(jīng)長時(shí)間癱瘓沒法使用的，建議增加本地的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程水廠視頻監(jiān)控主要有1個(gè)2路的視頻編碼服務(wù)器、1進(jìn)2出視頻分配器1個(gè)組成。
6管網(wǎng)壓力監(jiān)測
因?yàn)楣芫W(wǎng)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(fèi)極大的人力物力來施工和維護(hù)。所以應(yīng)該選擇無線通信方式，而傳統(tǒng)的數(shù)傳電臺(tái)存在功耗大、選址困難、不易組網(wǎng)、成本高等缺點(diǎn)。綜合考慮后我們選擇了移動(dòng)GPRS通信方案，它同時(shí)具有組網(wǎng)方便、建設(shè)和維護(hù)成本低、通信可靠迅速等優(yōu)點(diǎn)，是本系統(tǒng)的理想通信方式。管網(wǎng)壓力監(jiān)測主要由水壓傳感器、GPRS管網(wǎng)采集設(shè)備組成。
7結(jié)語
農(nóng)村飲水安全工程供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，使水廠操作人員可以在局控制室遠(yuǎn)程監(jiān)測廠內(nèi)水池水位、進(jìn)廠流量、出廠流量、出廠壓力、水質(zhì)等信息，遠(yuǎn)程監(jiān)測加壓泵組、配電設(shè)備及其它自動(dòng)化設(shè)備的工作情況，可以遠(yuǎn)程控制加壓泵的啟停，完成對供水工程水源水質(zhì)、供水管網(wǎng)運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測，對水廠凈水設(shè)備、應(yīng)急備用水源井等關(guān)鍵部位自動(dòng)化控制，對水廠安防視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控。使農(nóng)村供水工程實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測運(yùn)行狀況，科學(xué)統(tǒng)一調(diào)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。
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