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供水管网远程监测系统-解决方案 ——高碑店市南水北调地表水厂

发表时间:2020-01-03 16:18
文章附图

一、高碑店市南水北调地表水厂配套管网监测系统简介

高碑店市南水北调地表水厂配套管网涉及12条街道,总长度50多公里,为保障供水平衡以及及时了解掌握管网运行情况,特设计完全适用于该水厂远程监测供水管网的监控系统,工作人员可以在水厂监控中心远程监测全市供水管网的压力、流量以及供水余氯含量情况。科学指挥各水厂启停供水设备,保障供水压力平衡、流量稳定,及时发现和预测爆管事故的发生。

根据管网监测井布局统计共23个,其中21个测点采集管网的压力和流量两个数据,另外2个测点采集压力、流量及余氯数据。具体分布及配置如下:

路:压力变送器4台、流量计4台、配微功耗终端4台

路:压力变送器3台、流量计3台、配微功耗终端3台

路:压力变送器5台、流量计5台、余氯检测仪1台、配微功耗终端5台

新华大街:压力变送器4台、流量计4台、余氯检测仪1台、配微功耗终端4台

路:压力变送器4台、流量计4台、配微功耗终端4台

中华大街:压力变送器2台、流量计2台、配微功耗终端2台

光华大街:压力变送器1台、流量计1台、配微功耗终端1台

二、水厂及供水管网信息化监测系统

2.1、水厂及供水管网信息化监测系统概述:

高碑店市南水北调水厂水源属于地表水源,信息系统平台建设主要分为水厂运行监控子系统供水管网监测子系统。该平台采用B/S架构,支持广域网浏览,可根据不同的管理员权限进入到不同的子系统中。总管理员具有所有的操作权限。水厂运行监控子系统包括:水厂设备的运行情况,包括加压泵房水泵的运行情况,阀门的开关情况,清水池的水位、水质、出厂水的压力、流量等。供水管网监控子系统是将监测井采集到的流量、压力及余氯信号通过低功耗管网测控终端设备,依托中国移动GPRS网络平台传输数据至监控中心。

系统拓扑图如下:

图片13.png

显示系统:

图片14.png图片15.png

2.2、水厂监控中心硬件网络结构

图片16.png

2.3水厂监控中心平台配置

产品名称

规格参数及应用

技术规格参数

数量

显示系统

工业超窄边高亮液晶拼接单元

46寸拼接,2*3拼接

6

拼接处理器

GMVC-802HB

1

大屏处理器控制软件

MultiViewControl

1

三星专用电视墙支架

23

1

VGA矩阵

TRICOLOR VGA

1

VGA分配器

TRICOLOR VGA

1

LED双色室内屏

60*2500mm

1

LED双色屏框架

专用支架

1

音视频矩阵

TRICOLOR AV

1

调度操作台

定制2-3

1

辅助线材

视频专用线缆、VGA专用线缆等

1

专用大屏幕控制程序

大屏专用

1

控制电脑

P43.4/2G/160G/22LCD

1

一体式数字墙喷塑机柜

一体式数字墙喷塑机柜

1

开关电源

开关电源

1

激光打印机

激光打印机

1

服务器系统 

GPRS通讯数据中心服务器

1台通信、1台数据

2

核心交换机

1G H3C

1

路由器

100M H3C

1

硬件防火墙

100M H3C

1

防病毒软件网络版


1

不间断UPS电源

3000VA

1

标准机柜

192000mm

1

机房专用空调


1

客户端计算机

联想/戴尔商业

2

机房控制台


1

综合布线


1

软系统软件 

数据库软件

SQL Server 2000

1

服务器操作系统软件

Windows 2003 Server

2

客户端操作系统软件

Windows XP

2

水厂生产调度系统软件

HS/ATA-SD01

2

注:本系统所需设备及软件最终依据每个水厂具体需求而定。

2.4、水厂生产监控中心软件结构

水厂及供水管网信息化监测系统软件在监控中心服务器上运行,使用者通过水厂局域网浏览并进行操作;工种不同、职位不同,所授予的使用权限就不同。水厂或者其他用户经监控中心总管理员授权后,可以在广域网浏览他们所关心的测站数据。

图片17.png

系统的设计是基于GPRS数据传输技术和Web网络技术之上的,各部门、各级别管理人员可以通过网络访问管理系统进行相关信息查询、管理

B/S结构,支持网络(因特网、局域网浏览、操作。

系统软件采用Web技术,局域网用户可通过内网访问,经认证用户名和密码后进入相应级别管理系统。监测中心具备公网上固定IP时,广域网用户可通过公网访问系统。

图片18.png


◆ 系统软件支持SQL数据库,可存储不少于三年的各种历史数据。

◆ 主界面——地图显示

1)主界面以供水管网分布图为背景,显示所有监测点位置分布情况。

2)用户可以通过鼠标拖动自行编辑监测点的位置。

3)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。

图片19.png图片20.png图片21.png

软件功能模块化设计,同时支持GPRS、短消息通信方式。

Ø 系统信息管理:

具备软件授权管理功能,授予不同的操作员不同的级别、不同的操作权限。

Ø 基础信息管理:包括通讯信息的设置,计量、测量设备信息的管理。

Ø 实时监控(显示最新监测数据):

1)实时数据:监测显示监测点的基础数据、最新水量、压力\水质监测数据及设备状态。

2)远程召测:按照区域、单位、自定义监测点远程读取当前监测数据。

Ø 历史记录数据存储、查询、输出管理

具备监控数据、报警数据、操作信息存储、查询生成Excel表格、打印输出功能。

Ø 图形分析、汇总统计与报表管理

1)统计生成(某一个时间段的小时、日、月份、季度、年度)用水量、压力统计、分析报表并进行存储、输出、生成Excel表格、打印输出

图片22.png

2)以曲线的形式显示时段统计的结果出来

图片25.jpg

接收现场报警数据,弹出报警提示信息和声音提示

压力越限状态变化主动上报等。

◆ 系统扩展方便

当需要增加监测点时,只需在现场加装一套测控终端,在系统软件上添加一个测点即可。

三、供水管网监测系统组成

供水管网远程测控系统是水厂司供水调度管理系统的一个重要系统,主要有四部分组成:

1) 监控中心:包括计算机等硬件配置及软件系统

2) 通信平台:移动GPRS网络、移动专线网络

3) 远程传输采集设备:管网监测终端

管网监测终端被安装在压力监测点,采集现场压力变送器的输出信号、流量计的信号,水质分析仪的信号,通过GPRS传输到监测中心。

4) 现场是测量仪表:压力变送器、流量仪表、余氯仪表。

图片24.png

四、通信平台GPRS无线模块组网

水厂监控中心、各职能部门之间数据通信在局域网内完成;管网测点数据与水厂监控中心之间采用GPRS无线通信传输。

无线传输模块支持四种组网模式:移动专网模式、移动专线模式、公网专线模式、SMS短消息模式。根据我们现场需求移动专线模式是最适合我们的情况的。

◇   移动专线模式:监控中心使用移动公司的数据专线,建一个VPN专网,有专用的APN接入点,中心服务器有固定的IP,现场监测设备使用GPRS-B, GPRS-B所使用的SIM卡上绑定固定的IP。被监测的点数量大时建议使用该模式。

QQ图片20200103162656.png

移动专线组网模式的特点

◇   数据传输速率高:目前GPRS网络传输速度在40Kbps左右,专线速率从2—100Mbps都可实现。

◇   信号覆盖面广:目前GPRS信号已经覆盖每一个角落,每个监测点的设备都能够登陆GPRS网络传输数据。

◇   实时性强:现场监测设备可以实时在线,数据传输的时延短。

◇   运行成本低:按数据量收费,使用包月套餐等优惠政策,可以有效控制运行成本。中国移动公司的GPRS20元套餐:包月20元,免费50兆数据量;包月100元,免费800兆数据量,超出部分1KB/1分钱。

◇   维护成本低:GPRS网络维护由移动公司负责,维护成本低。


   GPRS数据传输模块的特点

◇   自动快速登陆GPRS网络

◇   每个数据包最多能够容纳1400个字节

◇   使用方便,稳定可靠

◇   具备GPRS和SMS短信双通道

◇   支持多种组网模式

◇   掉线自动恢复

◇   标准RS232/485接口

◇   串口速率可选

◇   支持各种组态软件和用其它工具开发的系统软件

◇   支持远程参数设置,支持远程维护,支持异地软件升级。

◇   工业级设计,适用与野外恶劣环境


◇   标准通信协议

◇   模块与智能设备之间采用透明协议

五、管网远程测控终端的功能特点、产品结构

5.1功能特点

◆ 采集管网压力、流量、流向、电池电压等数据。

◆ 带有水质的测点采集余氯、压力、流量、流向等数据。

◆ 将采集数据主动上报到监控中心;支持定时上报和监测数据超限上报。

◆ 支持多种供电方式:电池供电、太阳能供电、市电供电。

◆ 太阳能供电、市电供电条件下支持监控中心随时问询。

◆ 采用GPRS、短消息无线通信方式。

◆ 现场可存储、显示、查询压力、流量等数据及工作参数。

◆ 数据存储间隔、数据上报间隔可以设置。

◆ 防水防潮等级高,测井内安装时:IP68。

◆ 为现场压力变送器提供直流电源:5V、12V。

◆ 支持远程升级设备程序、设定参数。

5.2、产品结构

终端设备设计成两种外形结构:测井内型、测井外型。

◆ 测井内型:设备安装在测井内。电池供电时采用此结构。4节高能锂电池组供电:电池组安装在微功耗测控终端内;

◆ 测井外型:设备安装在测井外。太阳能供电和市电供电时采用此结构。

六、管网测控终端的安装方式

根据产品结构,共计有3种安装方式。

6.1、市电供电方式

    带有余氯监测的测站建议采用市电供电的方式,并且将设备安装在房间内。一是余氯仪功率较高,二是余氯检测时需要安装流通管加入试剂对管道的余氯进行检测。不适合露天安装。

◆ 测点设备配置表

序号

部件名称

数量

备注

1

低功耗测控终端

1

DATA-6301

2

室外型金属防护箱

1

480×360×240 mm

3

开关电源

1

12V

4

隔离变压器

1


5

电源避雷器

1


6

蓄电池

1

7Ah,选配

7

空开

1


8

金属杆及安装支架

1

依据安装环境设计

9

压力变送器

1

4-20mA或者0-5V信号输出

10

流量仪表

1

串口输出

11

余氯仪

1

4-20mA输出

◆ 终端设备工作原理示意图

图片26.png

◆ 终端设备安装方式

将低功耗测控终端、隔离变压器、电源避雷器、开关电源、空开等集成在金属防护箱内。金属防护箱安装在金属杆上。压力变送器信号线、流量计信号线接到测控终端箱内。市电供电型终端建议井上安装。

图片27.png

图片28.png图片29.png

6.2 太阳能供电方式

   太阳能供电方式适合于现场没有电源,现场的数据上报到中心的频率较高,并且可以立充足杆、阳光充足的地方。

◆ 测点设备配置表

序号

部件名称

数量

备注

1

低功耗测控终端

1

DATA-6301/6311

2

室外型金属防护箱

1

480×360×240 mm

3

太阳能充电保护器

1

10A

4

电源避雷器

1


5

铅酸蓄电池

1

24Ah

6

太阳能板

1

30W

7

金属杆及安装支架

1

依据安装环境设计

8

压力变送器

1

4-20mA或者0-5V信号输出

9

电池供电型流量仪表

1

串口输出

◆ 终端设备工作原理示意图

图片30.png

◆ 终端设备安装方式

将低功耗测控终端、太阳能充电控制器、电源避雷器、蓄电池等集成在金属防护箱内。金属防护箱安装在金属杆上。太阳能板安装在金属杆上的支架上。压力变送器信号线、流量计信号线接在测控终端内。太阳能供电型的终端一般安装在井上,并且阳光充足的位置。

图片31.png

图片33.png图片32.gif

6.3、高能锂电池组供电方式

    一般现场无电源,不适合立杆,数据上报频率不是特别频繁的地方,适合锂电池供电,锂电池供电的设备可以直接安装在表井内。

◆ 测点设备配置表

序号

部件名称

数量

备注

1

微功耗测控终端

1

DATA-6216(内嵌锂电池组)

2

压力变送器

1

4-20mA或者0-5V信号输出

3

电池供电型流量仪表

1

串口输出

◆ 终端设备工作原理示意图

图片34.png

◆ 终端设备安装方式

将微功耗测控终端安装在监测井井壁上,压力变送器信号线、流量计信号线接在微功耗测控终端上。电池供电型的终端一般直接安装在表井内。


图片35.png图片36.png图片37.png

6.4监测井配置方案

项目类别

产品名称

规格参数及应用

技术规格参数

数量

单价

监测井
(压力、流量)

压力变送器

P/HL41-P130A40

0-1MPA ,精度:0.25%,输出:4-20mA,供电:12VDC(测控终端供电),螺纹M20*1.5,IP68

21

--

超声波流量计

HSDS-100W1DNC11DN300-01

DN300,精度:±1.5%,输出:RS485,供电:电池供电,安装方式:分体插入型

21

--

微功耗测控终端

RTU/HSDATA-6216

掉电记忆,数据超限报警,液晶显示,电池供电,

21

--

监测井
(压力、流量、余氯)

压力变送器

P/HL41-P130A40

0-1MPA ,精度:0.25%,输出:4-20mA,供电:12VDC(测控终端供电),螺纹M20*1.5,IP68

2

--

超声波流量计

HSDS-100M1DNC11DN300-01

DN300,精度:±1%,输出:RS485,供电:24V DC安装方式:分体插入型

2

--

余氯分析仪

CL-17

精度:5%,4-20mA输出,测量范围:0-5mg/L,分析周期:2.5分钟,供电:24V DC,功率5W

2

--

微功耗测控终端

RTU/HSDATA-6216

掉电记忆,数据超限报警,液晶显示,电池供电,

2

--

备注:因余氯分析仪功率比较大,建议以上两个检测井采用市政供电。


总部地址:北京市海淀区苏州街长远天地大厦

工厂地址:河北省廊坊市大厂县潮白河工业南区瑞思合世

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