一、背景描述

1.1 項(xiàng)目背景

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，高層建筑越來越多，城市對水量的需求不斷增大，對供水能力的要求越來越高。針對城市的分區(qū)分壓供水，二次供水設(shè)施較多。城市的二次供水設(shè)施大部分由物業(yè)公司負(fù)責(zé)管理，其余部分由居委會、產(chǎn)權(quán)單位或房地產(chǎn)開發(fā)公司等負(fù)責(zé)管理。部分二次供水設(shè)施由于管理單位專業(yè)水平較低，管理效率低下，管理成本較高，個別二次供水設(shè)施甚至無人管理，直接影響居民正常用水和安全用水。

當(dāng)前二次供水分散管理模式已難以滿足居民對二次供水管理、水質(zhì)水壓、服務(wù)質(zhì)量的要求，已不能適應(yīng)當(dāng)前高速發(fā)展的社會經(jīng)濟(jì)形勢需要。對居民二次供水設(shè)施實(shí)行統(tǒng)一管理，確保二次供水設(shè)施安全可靠運(yùn)行，已顯得尤為重要。

為了了解泵房實(shí)時運(yùn)行信息，需建立一套遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)，針對泵房實(shí)際情況，在原泵房控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心對各二次供水泵房的數(shù)據(jù)監(jiān)控。實(shí)時獲取泵房電壓、電流、進(jìn)水壓力、出水壓力、變頻器頻率、電機(jī)狀態(tài)等信息，實(shí)現(xiàn)對泵房的遠(yuǎn)程監(jiān)控。結(jié)合泵房實(shí)現(xiàn)無人值守管理需要，提高管理效率，節(jié)省人力、物力和財(cái)力。

二、需求分析

建立遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心對所轄二次供水泵房的統(tǒng)一運(yùn)營管理，實(shí)時監(jiān)控供水泵房的運(yùn)行信息，確保居民正常用水和安全用水。實(shí)現(xiàn)供水泵站無人值守，統(tǒng)一調(diào)度指揮，提高管理效率，節(jié)省運(yùn)營成本，保證整個二次供水高效、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

2.1 二次供水泵房監(jiān)控設(shè)備特點(diǎn)

大部分二次供水泵房建設(shè)年代不一樣，水泵的提供廠商不同，水泵規(guī)格不一，水泵數(shù)量不等。二次供水泵房自動化系統(tǒng)也有不同的特點(diǎn)和通訊接口，其控制方式有的采用的是單片機(jī)控制的，有的是 PLC 加變頻器控制的，有的是智能儀表 PID 調(diào)節(jié)控制的，且設(shè)備廠家各有不同。這就要求遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)能夠兼容二次供水泵房的自控系統(tǒng)，或者直接從設(shè)備采集，以建立和各二次供水泵房的數(shù)據(jù)通訊。

2.2 二次供水泵房數(shù)據(jù)監(jiān)控

實(shí)時監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)主要如下：

1. 監(jiān)測供水泵房的溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)；

2. 監(jiān)測供水泵房的浸水情況；

3. 監(jiān)測供水泵房供電電壓、供電電流、電量等供電狀態(tài)；

4. 監(jiān)測每臺加壓泵工作電流、工作電壓、工作頻率、檢修狀態(tài)、啟停狀態(tài)、保護(hù)狀態(tài)等；

5. 監(jiān)測每個電動閥門的開度、開到位關(guān)到位狀態(tài)；

6. 監(jiān)測進(jìn)站壓力、出水壓力、出水流量、蓄水池水位、濁度、PH 值、余氯等信息；

7. 監(jiān)測泵房內(nèi)污水積水池水位，根據(jù)水位控制污水泵排水；

8. 自動/本地/遠(yuǎn)程控制每臺加壓泵的工作頻率或啟停狀態(tài)，閥門的開狀態(tài)關(guān)狀態(tài)等；

2.3 報(bào)警提示和處理

各二次供水泵房出現(xiàn)壓力不足、壓力超限、停水、漏水、停泵等相關(guān)異?，F(xiàn)象時，應(yīng)立即報(bào)警并及時通知相應(yīng)的維護(hù)人員及時到位處理。

2.4 數(shù)據(jù)展示

實(shí)時采集二次供水泵房監(jiān)測數(shù)據(jù)，傳輸至二次供水監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)展示，同時對二次供水及集團(tuán)、及各相關(guān)部門提供共享數(shù)據(jù)的服務(wù)。

可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，形成日、月、季、年的壓力、流量匯總曲線、報(bào)表，為二次供水的管理、運(yùn)行及決策提供科學(xué)依據(jù)。

三、系統(tǒng)介紹

3.1 系統(tǒng)特點(diǎn)及優(yōu)勢

3.2 系統(tǒng)組成

3.2.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集服務(wù)器采集監(jiān)控系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)。確保對二次供水泵房監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時、穩(wěn)定采集。

系統(tǒng)可靈活設(shè)置數(shù)據(jù)采集周期，對于變化頻繁、重要的監(jiān)測信息，特別是與遠(yuǎn)程控制相關(guān)的信息，設(shè)計(jì)較短采集周期（例 1 秒） ，對于變化緩慢、不太重要的監(jiān)測信息設(shè)置為較長的采集周期（例 5 分鐘） 。這樣既滿足了系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集的要求，又節(jié)省了無線傳輸數(shù)據(jù)流量或降低對有線帶寬的要求。

3.2.2 數(shù)據(jù)存儲

監(jiān)控系統(tǒng)按 500 到 1000 個二次供水泵房數(shù)據(jù)接入，就有 1.5 萬到 3 萬個數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)量較大。在監(jiān)控中心部署工業(yè)數(shù)據(jù)庫以存儲海量的工業(yè)歷史數(shù)據(jù)。工業(yè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器設(shè)置為集群冗余，確保了數(shù)據(jù)存儲的完整性。

（1）高性能的數(shù)據(jù)采集和存儲，高容量、高吞吐能力

存儲速度：單臺服務(wù)器每秒可存儲（插入）超過 200,000 個輸入值。

檢索速度：單臺服務(wù)器單點(diǎn)檢索每秒查詢多達(dá) 150,000 條記錄；并發(fā)檢索每秒查詢多達(dá) 20,000 條記錄。

數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù) ：單臺服務(wù)器可最多存儲 1,000,000 個數(shù)據(jù)點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)容量：可以保存長達(dá)數(shù)月甚至數(shù)年的歷史數(shù)據(jù)保存和歸檔，最長保存10 年歷史數(shù)據(jù)。

并發(fā)客戶：支持最多 256 個并發(fā)客戶同時存儲和檢索實(shí)時及歷史數(shù)據(jù)。

（2）高效的數(shù)據(jù)壓縮算法實(shí)現(xiàn)了存儲空間和數(shù)據(jù)精度之間的平衡

在保證用戶的數(shù)據(jù)精度的條件下，能夠極大地減小存儲數(shù)據(jù)所需的磁盤空間；同時，高效的還原算法也限度地保證了數(shù)據(jù)的壓縮和還原幾乎不影響系統(tǒng)的性能；支持精細(xì)到變量點(diǎn)的壓縮配置，可單獨(dú)針對每一個標(biāo)簽點(diǎn)進(jìn)行壓縮方法和壓縮參數(shù)的配置。常規(guī)數(shù)據(jù)壓縮比為 25%-85%，穩(wěn)定數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)變化緩慢時可達(dá) 95%。

3.2.3 GIS(電子地圖)

可采用地圖瀏覽方式，快速定位各二次供水泵房的位置，獲取關(guān)鍵運(yùn)行數(shù)據(jù)，如電壓、電流、流量、進(jìn)出口壓力等，了解各泵房的運(yùn)行概況，達(dá)到一目了然，掌控全局的效果?？赏ㄟ^點(diǎn)擊進(jìn)入各泵站工藝畫面，詳細(xì)了解各泵站的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)快速定位瀏覽。

電子地圖

3.2.4 列表顯示

可對二次供水泵房的實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)按各泵房列表排序顯示。 便于實(shí)時數(shù)據(jù)的查看和各個泵房參數(shù)對比。

當(dāng)某一泵房出現(xiàn)報(bào)警信息后，列表會自動將報(bào)警泵房置頂顯示。

3.2.5 視頻監(jiān)控

監(jiān)控系統(tǒng)可嵌入第三方的視頻監(jiān)控，可在本地訪問該監(jiān)控視頻，并可進(jìn)行云臺控制。

3.2.6 遠(yuǎn)程控制

可遠(yuǎn)程控制污水泵的啟停，以確保泵房污水積水池水位在安全范圍內(nèi)。遠(yuǎn)程控制每臺加壓泵的工作頻率或啟停狀態(tài)，閥門的開/關(guān)狀態(tài)，限度的滿足用水需求。

結(jié)合系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)泵房水泵的有序啟停，保證區(qū)域供水的安全、持續(xù)、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，節(jié)約人力、物力和財(cái)力的投入，提高生產(chǎn)效率。

3.2.7 系統(tǒng)報(bào)警

系統(tǒng)具有強(qiáng)大的報(bào)警功能，當(dāng)二次供水泵房壓力等參數(shù)出現(xiàn)異常情況時立即報(bào)警，及時通知操作人員，以進(jìn)行故障監(jiān)控和決策制定。系統(tǒng)支持對實(shí)時、歷史的報(bào)警進(jìn)行顯示、存儲、查詢等操作，可以實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警、微信報(bào)警等功能。系統(tǒng)報(bào)警不只單純的記錄報(bào)警信息，同時會把所有與該報(bào)警所有相關(guān)的數(shù)據(jù)、條件記錄到數(shù)據(jù)庫，以供事故追溯、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)操作分析。

報(bào)警顯示的方式包括實(shí)時報(bào)警表格、歷史報(bào)警表格和報(bào)警查詢表格的方式。

報(bào)警可以定義優(yōu)先級，不同優(yōu)先級的報(bào)警可以在窗口中以不同的顏色進(jìn)行顯示，報(bào)警信息可以按照優(yōu)先級進(jìn)行排序。

3.2.8 趨勢曲線

系統(tǒng)提供豐富的曲線功能，用戶可以方便的查看壓力、水位等實(shí)時、歷史曲線。

趨勢曲線支持實(shí)時曲線和歷史曲線的在線切換。靈活展示分析實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)/歷史數(shù)據(jù)的變化趨勢、同類數(shù)據(jù)同一時間段趨勢對比、同一數(shù)據(jù)不同時間段趨勢對比。

趨勢曲線應(yīng)可以任意自由放大或縮小時間軸（如跨度可大于一年，也可為 1 秒） 。支持多縱軸多曲線展示，能為不同的曲線設(shè)置不同的縱軸，最多可容納 64 條曲線。具有良好的客制化功能，能夠定制不同外觀的趨勢曲線，支持曲線在線配置。

泵房溫度曲線圖

3.2.9 智能報(bào)表系統(tǒng)

系統(tǒng)提供內(nèi)嵌式報(bào)表系統(tǒng)，工程人員可以任意設(shè)置報(bào)表格式并通過系統(tǒng)提供的報(bào)表函數(shù)在報(bào)表中實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計(jì)分析和打印等操作。在系統(tǒng)中既可以實(shí)時數(shù)據(jù)報(bào)表，也可以實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)報(bào)表，同時還支持在線修改報(bào)表格式的功能，并支持 EXCEL導(dǎo)出功能。

利用系統(tǒng)的報(bào)表功能可設(shè)計(jì)生產(chǎn)報(bào)表，泵運(yùn)行管理報(bào)表，智能化的計(jì)算，替代人工手動錄入報(bào)表，方便管理。

3.2.10 安全管理

系統(tǒng)提供了一個*的基于用戶的安全管理系統(tǒng)， 每個用戶必須根據(jù)事先規(guī)定的使用權(quán)限和使用范圍，允許或禁止其對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，不允許越限進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，更不能隨意對遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行控制，以確保系統(tǒng)運(yùn)行安全。

3.2.11 系統(tǒng)日志

系統(tǒng)自動記錄用戶登錄系統(tǒng)操作，和對監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行的操作（例如自動記錄某個操作員遠(yuǎn)程起泵操作），便于事故等追溯，規(guī)范操作員的行為。

3.2.12 云訪問

系統(tǒng)支持通過IE瀏覽器進(jìn)訪問SMART云系統(tǒng)，使管理層的計(jì)算機(jī)在不需要額外安裝軟件的情況下，實(shí)現(xiàn)隨時隨地對監(jiān)控系統(tǒng)的訪問。系統(tǒng)的 Internet 應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對客戶信息服務(wù)的動態(tài)性、實(shí)時性和交互性，在 Web 畫面中用戶能夠?qū)υ品?wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽，包括實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)以及事件數(shù)據(jù)，對于具有操作權(quán)限的用戶還可以進(jìn)行相關(guān)控制操作。

泵房濕度

3.2.13 視頻疊加

對于有視頻監(jiān)控的泵房，智能泵房監(jiān)控系統(tǒng)可以將電壓、電流、流量、進(jìn)出口壓力等主要信息在視頻監(jiān)控畫面上疊加顯示。也可在手機(jī)端查看現(xiàn)場視頻以及疊加的信息。

四、系統(tǒng)設(shè)備

4.1硬件設(shè)備

本系統(tǒng)硬件設(shè)備只包含智能泵房報(bào)警主機(jī)、泵房數(shù)據(jù)采集器。

4.1.1智能泵房報(bào)警主機(jī)

1）智能泵房報(bào)警主機(jī)主要功能

• 接收前端泵房數(shù)據(jù)采集器的信息

• 將信息進(jìn)行整合分析處理

• 在顯示器上展示本地泵房監(jiān)控系統(tǒng)

2）產(chǎn)品概述

• 產(chǎn)品品牌：恩易

• 產(chǎn)品名稱：智能泵房報(bào)警主機(jī)

• 產(chǎn)品型號：NE-PS2000-SE

• 產(chǎn)品圖片：

設(shè)備圖

3）設(shè)備接口

指示燈面板圖

接口面板圖

接口與說明：

4）技術(shù)參數(shù)

4.1.2泵房數(shù)據(jù)采集器

1) 泵房數(shù)據(jù)采集器主要功能：

接收水泵儀表的數(shù)據(jù)

將信號進(jìn)行整合分析處理并上報(bào)。

2) 產(chǎn)品概述

產(chǎn)品名稱：泵房數(shù)據(jù)采集器

產(chǎn)品型號：NE-EP1500-BF

輸入視頻標(biāo)準(zhǔn)：網(wǎng)絡(luò)高清數(shù)字信號

產(chǎn)品圖片：

泵房數(shù)據(jù)采集器完成各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)參數(shù)在視頻畫面上的疊加，完成數(shù)據(jù)參數(shù)的記錄分析及上報(bào)至云平臺，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)參數(shù)的有效監(jiān)管。