供水工程监控系统技术方案.doc

目录一、客户需求分析3二、系统组成介绍32.1系统概述32.2系统组成32.3系统拓扑图4三、系统介绍53.1.监测中心53.1.1监控中心硬件要求53.1.2监控中心软件基本要求53.1.3监测中心软件基本特点53.1.4软件界面73.2水源井测控终端93.2.1设备特点93.2.2设备安装示意图103.2.3水源井测控终端原理图113.2.4水源井测控终端内部配置113.3管网测控终端123.3.1太阳能供电监测终端123.3.2、电池供电监测终端153.4加氯间备监测终端163.5配水厂加压泵站监测终端183.6计量测量设备213.6.1远传脉冲水表213.6.2超声波流量计213.6.3压力变送器223.6.4水位变送器24四、设备清单及报价264.1监控中心264.2、水源井现场监控终端264.3、管网监控终端264.4加药加氯监测终端274.5每台加压泵监测终端28一、客户需求分析某水厂计划建立一套无线遥控调度系统，对管辖内的比XXX口水源井、XXX个管网压力监测点以及对加压泵及加氯间的技术参数进行监测。监控中心设在办公楼控制调度室。系统建成后可实现如下功能：1） 监测每口水源井的水位、深井泵的三相电压、三相电流、出口流量及出口压力，监测水泵的启停状态及控制柜的保护状态，并将数据远程传输到中心，中心可以远程对水源井水泵进行启停操作。2） 监测每个管网压力点的压力并将数据无线传输到中心，当压力超限时主动将报警信息上报到中心。3） 监测配水厂加压泵工作电压、电流、启停状态、监测水厂出口压力、出口流量；4） 监测清水池的水位以及水质的各项技术参数，如余氯、浊度、PH值。5） 所有的监控数据和操作数据进入数据库，生成各种报表和曲线。二、系统组成介绍2.1系统概述该系统集计算机技术、软件技术、无线通信技术、测控技术于一体，实现现场数据的远程监测和设备的远程监控。2.2系统组成该系统由四部分组成：监控中心、通信网络、远程测控终端、计量与控制设备。监控中心：硬件主要由服务器、工作站、GPRS数据传输模块。 软件主要由操作系统软件、数据库软件、供水远程控制管理系统软件。通信网络：中国移动公司GPRS网络、中心有固定IP的公网专线。测控终端设备：水源井测控终端、管网测控终端、加压泵测控终端、加氯间测控终端。计量控制设备：流量仪表、水位计、压力表、水泵启动柜。2.3系统拓扑图三、系统介绍3.1.监测中心3.1.1监控中心硬件要求1、监控中心硬件基本配置：通信终端1台、计算机1台。2、计算机：CPU：AMD或Intel 2.0G 或更高3、内存：最低2G，推荐4G。4、硬盘：普通硬盘 320G5、通信终端：DATA-6101GPRS数据传输模块、开关电源（中心无固定IP地址）。3.1.2监控中心软件基本要求1、操作系统： Windows 20032、数据库软件： Microsoft SQL Server 20003、监控与管理系统：供水远程测控管理系统软件。3.1.3监测中心软件基本特点供水远程测控管理系统软件功能特点：该软件是针对供水行业开发的专用软件，结构采用B/S结构，服务器安装数据库及供水远程测控管理系统软件，由系统管理员负责管理，领导者或其它工作人员经授权后可在自己的计算机上通过局域网访问服务器，可进行权利范围内的操作。如果需要，该软件可以在INTERNET公网上发布，被授权者在任何地方的计算机上都可以通过INTERNET公网访问和操作该系统。该软件采用模块结构，主要包括两大模块：一个是人机界面、另一个是前置机。每个模块又由若干小模块组成。前置机软件主要负责监控中心与现场设备的通信，它具有强大的兼容性，可支持任何厂家生产的GPRS、CDMA、MODEM、RS485等通信产品，支持多种通信方式共存一个系统。人机界面包括基础数据管理、远程操作、人工录入、数据查询、数据报表、数据分析、地图管理等多项内容，可根据不同客户的不同需求设计组合成个性化的监控与管理系统软件。（1）显示功能： 地图显示功能：在地图上显示现场测点信息的地理位置，在鼠标点击监测点时会进入详细的测点信息界面。 数据显示功能：显示水泵、加压泵的三相电流、三相电压、管道压力、水源井水位、蓄水池水位、流量计的瞬时流量、累计流量。 状态显示功能：显示水泵、电磁阀、开门及电源设备的工作状态。（2）管理功能： 测点信息管理：可添加、删除、修改每个监控点信息，可人工补录监测点的数据。 权限管理功能：具有授权管理功能，管理员为最高管理者，根据不同应用要求，分配给其它使用者不同的权利。 密码管理功能：根据不同的使用权利和用户设置不同的登录密码。 数据刷新管理：根据不同的使用权利和用户设置不同的数据刷新频率。 测点显示管理：根据不同的使用权利和用户设置可查看的数据和数量。（3）告警功能： 设备变化告警：停电告警、断相告警、欠压告警、过流告警、水表故障告警、通信中断告警。 设备超限告警：压力超限报警、水位超限报警。 状态变化报警：泵运行状态、远程/就地控制状态变化告警。（4）远程控制功能：中心可以远程启、停水泵。（5）存储功能：测点信息、实时数据、事件记录、操作记录存入数据库。（6）统计功能： 报表功能：日报、月报、年报； 曲线功能：日曲线、月曲线、年曲线；（7）查询功能：测点信息、历史纪录、历史曲线、事件记录、操作记录、历史报表；（8）打印功能：测点信息、历史纪录、历史曲线、事件记录、操作记录、报表；（9）安全功能： 密码功能：进入和退出系统必须输入密码； 权限功能：不同的操作员具有不同的功能； 用户切换：不同的操作员交接时可以在系统切换。3.1.4软件界面3.1.4.1地理信息界面：3.1.4.2详细监测界面：3.2水源井测控终端3.2.1设备特点 可以采集现场远传水表输出的脉冲信号/流量计输出的串口信号。 采集管道压力。 采集水泵工作的三相电流、三相电压。 采集水泵开关状态、保护状态、检测供电状态。 测控终端可以显示水泵的三相电压、电流、管道压力、管道出口的瞬时流量、累计流量。 当管道压力超限时报警。 当电机过压、过流、缺相时报警。 现场断电报警（现场必须有后备电源蓄电池供电）。 测控终端箱门非法打开报警。 控制水泵启动柜的启动电路。 测控终端设有地线接线柱，电源进线接避雷装置。测控终端与流量计之间采用隔离串口，最大限度防止雷对设备的损坏。3.2.2设备安装示意图3.2.3水源井测控终端原理图3.2.4水源井测控终端内部配置DATA-6100型GSM/GPRS无线数据传输器 1台DATA-7201型水资源控制器1台隔离变压器1个开关电源（带充电功能）1个蓄电池（用户可自备）1个信号继电器2个中间继电器2个三相电压隔离传感器1个三相电流隔离传感器1个防雷模块1个门开关 1个转换开关 1个金属防护箱300*450*600（室内型） 1套其它配件（空开、端子、线材、附件等）：1套3.3管网测控终端大部分的管网测压点现场都没有供电电源，所以可以选择太阳能供电或者锂电池供电方式的测控终端对管网压力进行监测。用户可以根据对压力的监测频率来任选其中的一种方式。 3.3.1太阳能供电监测终端使用时要求有日照条件，安装地点有GPRS信号，终端与压力变送器之间距离不大于100米。为维护方便和防水考虑，监测设备最好安装在监测井外。（1）、设备特点： 采集压力变送器的压力信号，采集时间间隔可设置。 主动上报采集的压力信息，上报时间间隔可设置。 可设置压力的上下限报警值，当采集上来的压力值超过上下限时，终端即刻将信息上报到中心。 压力变送器与终端之间连线中断时、打开终端箱门时，终端主动上报故障信息。 终端内配置蓄电池，白天日照充足时，由太阳能电池板将太阳能转换为电能通过充电控制器直接为负载供电，同时也为蓄电池充电，当夜晚或者阴天时，转为由蓄电池为终端设备和压力变送器供电。 终端支持监测中心随时问询。 终端内存储历史数据，供监测中心查询。 终端可以扩展，增加配置后，可采集流量、温度、水质等信息。 监测中心可以远程维护、修改终端的工作参数。 终端配置室外型机箱，可安装在室外环境。 工作温度：-20+70 数据采集精度：0.5% 数据传输误码率:10-4（2）、终端配置示意图充电控制器蓄电池接线端子太阳能电池板压力变送器（3）、配置说明： DATA-6211 无线抄表器：为终端核心设备，负责数据采集和GPRS远程通信。 太阳能电池板：日照充足时，将太阳能转化为电能，一部分推动负载工作，另一部分送往蓄电池中存储起来。 充电控制器：控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。 蓄电池：为铅酸电池，当夜晚或者阴天时为设备供电。 室外防护箱：保护设备不受雨淋及防止被盗。3.3.2、电池供电监测终端 没有220V市电供电条件、又不具备太阳能安装条件的监测点，使用该终端设备，终端外加防水罩后安装在监测井内，将天线安装在能够接收到GPRS信号的地方。（1）、设备特点： 采集压力变送器的压力信号，采集时间间隔可设置。 主动上报采集的压力信息，上报时间间隔可设置，为延长电池寿命，上报间隔一般应设置较长（如每天上报23次数据）。 可设置压力的上下限报警值，当采集上来的压力值超过上下限时，终端即刻将信息上报到中心。 压力变送器与终端之间连线中断时，电池电压过低时，终端主动上报信息，。 终端内置4节高能量锂电池，（13.5Ah/节）为设备供电。 终端内存储历史数据，供监测中心查询。 终端可以扩展，可采集流量、温度、水质等信息。 监测中心可以远程维护、修改终端的工作参数。 防水、防潮性能好，配置防水罩，可在井下安装。 上报一次耗电：0.5mAh 工作温度：-20+70 数据采集精度：0.5% 数据传输误码率:10-4（2）、终端配置示意图压力变送器（3）、配置说明： DATA-6211 无线抄表器：为终端核心设备，负责数据采集和GPRS远程通信。 防水罩：避免DATA-6211 无线抄表器浸泡在水中。3.4加氯间备监测终端加药加氯设备的监测可直接通过485总线将数据传输到中心。3.4.1设备特点 采集现场余氯传感器和PH值传感器输出的420mA信号。 采集清水池水位。 采集加药设备和加氯设备的工作状态。 水池水位过高超限报警 余氯、PH值超限报警。 加药设备和加氯设备工作异常报警。 现场断电报警（后备电源蓄电池供电）。 测控终端箱门非法打开报警。3.4.2 加压设备监测终端现场安装示意图3.4.3加药加氯测控终端原理图3.4.4加药加氯测控终端内部配置DATA-7201型水资源控制器1台隔离变压器1个开关电源（带充电功能）1个蓄电池（也可用户自备）1个门开关1个金属防护箱（360*200*480mm室内型）1套其它配件（空开、端子、线材、附件等）： 1套3.5配水厂加压泵站监测终端因监控中心设置在配水厂内，加压泵站的监测可直接通过485总线将数据传输到中心。3.5.1设备特点 可以采集管道出口的水表或者流量计的累计流量与瞬时流量。 采集水厂管道出口的压力。 采集水泵的三相电压、有功功率、无功功率。 采集每台加压泵工作的三相电流。 采集水泵开关状态、保护状态、检测供电状态。 测控终端可以显示水泵的三相电压、电流、管道压力、管道出口的瞬时流量、累计流量。 当管道压力超限时报警。 当电机过压、过流、缺相时报警。 现场断电报警（现场必须有后备电源蓄电池供电）。 测控终端箱门非法打开报警。3.5.2设备安装示意图3.5.3 监测终端原理图3.5.4监测终端内部配置DATA-7201型水资源控制器1台隔离变压器1个开关电源（带充电功能）1个蓄电池（也可用户自备）1个三相电压隔离传感器1个三相电流隔离传感器1个门开关1个金属防护箱（室内型）1套其它配件（空开、端子、线材、附件等）：1套3.6计量测量设备3.6.1远传脉冲水表 远传脉冲水表采用高灵敏度传感器装置，抗干扰性强；采用双干簧管或者三干簧管输出，可计量正负流量，能远距离采集水表用水量，数据可靠准确；保留了原水表字轮读水的计量功能，使用远传信号线与监测装置相连，将现场的流量数据无线传输到中心。3.6.2超声波流量计超声波流量计是用来测量封闭管路液体流量，用户基于被测管路和流体的特点来选择非接触、附着式、插入式的传感器，将两个传感器按照一定距离安装在管道外侧即可，可以使用两次声程的V法，四次声程的W法，或者采用声波直接穿过被测管路的Z法安装。超声波流量计主板中央处理器控制两个传感器轮流接收和发射超声波并测量其间的传播时间，计算时间差值，得到的时差与流体的流速由直接的关系，如下表述： 其中 是声束于液体流动方向的夹角 M 是声束在液体中的直线传播次数D 是管道内径Tup是声束在正方向上的传播时间 Tdown 是声束在逆方向上的传播时间 T=Tup Tdown3.6.3压力变送器 管网监测系统中，最重要的是压力变送器，它的稳定性、可靠性，直接影响到系统正常工作。我公司的终端设备可以接入国产、进口的任何厂家的压力变送器。结合项目的实际情况，选用压力变送器。参考型号：CYG1102通用低压力变送器参考厂家：昆山双桥传感器测控技术有限公司 特点及用途：本型产品采用标准的MEMS压力敏感元件，用真空充注硅油隔离，不锈钢薄膜过渡传递压力，有优良的介质兼容和长期稳定性。适用于对316L不锈钢及密封材料不腐蚀的绝大多数工业介质的压力测量与控制。 压力量程：01MP 过载能力：200%FS 输出/电源：420mA/DC12V 测量介质温度： J级 -25100 M级 -20100 L级 -1080 补偿温度范围： J级 -2080 M级 -1070 L级 060 测量介质：与316L不锈钢兼容的介质（如有特殊测量介质需提前告知） 精度等级及性能指标：指标档级精度等级%FS零位、灵敏度温度系数10-4/.FS零位、满度预置最大偏差%FS零位短期时漂%FS/24h零位长期稳定性%FS/1年JA0.2520.50.10.2JB0.1510.50.050.15MA0.531.00.150.3LA0.531.50.20.53.6.4水位变送器水位计用于测量水井水位的高度，将测量的数据通过信号线传送给水资源控制器。水位压力传感器中内置扩散硅敏感元件，利用压力电阻效应，将承受的液压转换成电信号，再由电压电流转换器，把电信号变换成4-20mA标准远传信号。计算公式：P=PI+Q*H其中 P:被测液体压力；PI:大气压力；H:液体深度；Q:被测液体比重由于大气压随地理位置高度的不同而变化，为了消除大气压变化引起的测量误差，传感器采用导气电缆，将大气压PI导入敏感元件另一侧，导气电缆的导气孔于大气连通。从而使计算公式变为：P=Q*H这样就消除了大气压力变化引起的测量误差，测量精度可达0.5%对于波动较大的水池的液位测量，可以根据具体情况采用防波管、固定支架等手段固定变送器，见图3(c)、图3(d)。 图3a 图3b四、设备清单及报价以下报价为终端用户合作价格，不含现场安装费用，现场安装费用按设备款的15%收取。4.1监控中心序号设 备 名 称数量单价总价备 注1服务器1台1000010000联想（也可用户自备）2打印机1台30003000惠普（也可用户自备）3供水实时监控与管理系统软件1套3000030000平升电子4DATA-6101GPRS中心接收机1台9002000平升电子5GPRS数据传输器工具软件1套00平升电子6总价4.2、水源井现场监控终端序号设 备 名 称数量单价总价备 注1水源井监控终端13800配置见3.2.3项（不包含蓄电池）2蓄电池(DC12V/7Ah)1470也可由用户自行购买3SIM卡1可到当地移动购买（参考价：5元/月，以当地移动为准）4压力变送器12500也可由用户自行购买5液位变送器(含200米以内的线)16800也可由用户自行购买6远传水表（按DN300）111000可由用户自行购买7超声波流量计115000可与远传压力表任选其一8总价4.3、管网监控终端注：太阳能供电与锂电池供电的方案根据现场情况可选择其中一种。4.