农村饮水安全工程远程监控系统研究

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1工程概况

内黄县水利局下属17个农村安全饮水供水厂，分布于全县7个镇、10个乡，供水管网达上百公里,各水厂的运营情况均不相同，一直无法有效的掌握，给上层决策带来了诸多不便。为此提出，利用现代化的电子计算机技术、通信技术，建设一套覆盖所有供水厂的局中心综合监控系统。主要实现以下功能:监控系统能覆盖全县所有供水厂，并为后期建设的水厂预留接口；各水厂分别上传1路视频到局监控中心；上传各水厂的总电耗、送水量、瞬时流量、出口压力、池液位、各泵的开停状态、电压电流等数据。所有数据实时上传，电耗、送水量1h记录1次，其它数据15min记录1次；上传各水厂的深井液位数据，形成覆盖全县的地下水监测子系统；每个水厂安装5套管网压力监测设备，将管网压力上传至局中心；再依据水厂出口压力、供水时段做管网漏水预警；总电耗、送水量做到日、月、年统计查询；分别实现各水厂的日、月、年报表统计，查询；实现各水厂电耗、送水量数据的日、月、年汇总统计报表；实现数据越限报警功能；实现1个中心，多个子系统并行运行（水厂运行监控子系统、地下水监测子系统、管网压力监测子系统、水厂视频子系统）。

2总体方案

依据系统的技术功能要求，将整个系统划分为：局监控中心、水厂远程数据监控、水厂远程视频监控、管网测压、局办公网查询、通信平台等多个部分。

2.1系统拓扑图

整个监控系统以监控中心为核心，通信平台为技术手段，连接管网和水厂设备，形成双向数据收发通道，将所需的数据传到局监控中心；监控中心对数据进行计算处理、存储，形成历史数据和报表，供相关领导、调度人员、水厂管理人员进行分析查询。

2.2通信平台

局监控中心采用20M光纤接入（含公网固定IP一个），不能与局办公网共用宽带出口，以保证监控中心出口有足够的带宽。各水厂采用4MADSL宽带接入。水厂上传视频主要占用上行带宽，按最低CIF格式，能传输1路视频信号。管网测压采用移动GPRS网络传输，只要有手机信号的地方就可以传输数据，非常适合小量、分散的数据采集、传输。

3局监控中心

局监控中心可监控全县所有供水厂的电耗、流量、压力、液位、泵的工作状态等；监测所有测压点的压力；查看各水厂的视频图像；存储查询所有监测及操作信息；指挥各水厂科学供水。局监控中心主要有拼接大屏、服务器、操作站、操作软件、金属多联操作台、路由器、交换机、UPS电源、机柜、光纤专线等组成。

3.1拼接大屏

液晶拼接大屏幕显示系统是将国际最先进的液晶高清晰度数码显示技术、液晶窄缝拼接技术（物理拼缝<5.50mm）、多屏图像处理技术、信号切换技术、网络技术等的应用综合为一体，形成一个拥有高清晰度、高稳定性、高智能化控制、操作方法先进的大屏幕投影显示系统。通过这套液晶大屏幕显示系统可以实现对生产、调度系统计算机图像和视频图像信息的综合显示，形成一套功能完善、技术先进的信息显示管理控制系统，满足生产、调度监控的各种需要，为监控、管理提供一个交互式的灵活系统，以适应不断发展的会议、生产、调度工作。以便及时做出判断和处理，实现实时监控和集中控制的目的。

3.2数据服务器

数据服务器是整个综合监控系统的数据存储、处理中心，7×24h不间断运行，其稳定性、处理速度都至关重要；要求具有较高的计算速度和安全的存储方案。

3.3通讯服务器

通讯服务器通过TCP/IP方式与所有前端设备进行通讯，按照约定的通讯协议格式读取所有设备的数据，控制远端水泵的启动停止。不要求有很快的处理速度，但需要一定的数据带宽。

3.4Web服务器

Web服务器为前端用户提供数据操作、查询服务，是整个系统的信息访问门户。后端与数据服务器、通讯服务器、视频服务器进行交互，前端与用户进行交互，提供可视化的操作界面。要求具有双端口千兆网卡，一个端口连接到局监控中心交换机，另一个连接到局办公网交换机，起到隔离两个网路的作用，保护局监控中心网络不受办公网的干扰。

3.5系统软件功能

本系统不仅要实现数据的遥测、遥信、遥控功能，还要为自来水公司的生产调度人员提供便捷的查询和有效的统计分析，友好的工艺图显示，多种格式的报表统计输出等功能，同时还有为各级主管领导提供外部和内部网数据查询功能。

4远程水厂数据监控

通过ADSL宽带上传泵开停状态、控制泵的启动停止、采集电耗、流量、液位等数据。在水厂内配置1块多功能电表、1个协议转换器、1个总线转换器、2个总线转发器，安装1路ADSL宽带，配备1台UPS电源，3台电磁流量计（各水厂出口管路不一致，有3路有4路，按3路设计）。各水厂自控系统由不同的厂商提供，PLC协议均不相同，需各自控系统供应商提供通讯协议文件或PLC源代码。对不存在或无法提供的，通过排查线路，重写PLC程序。

5远程水厂视频监控

远程水厂视频监控是在水厂原有视频监控的基础上，通过追加设备来实现的。对于在建设时没有安装视频监控系统，或安装的已经长时间瘫痪没法使用的，建议增加本地的视频监控系统。远程水厂视频监控主要有1个2路的视频编码服务器、1进2出视频分配器1个组成。

6管网压力监测

因为管网分布非常广泛，如果用传统的有线通信方式来传送现场数据，则需耗费极大的人力物力来施工和维护。所以应该选择无线通信方式，而传统的数传电台存在功耗大、选址困难、不易组网、成本高等缺点。综合考虑后我们选择了移动GPRS通信方案，它同时具有组网方便、建设和维护成本低、通信可靠迅速等优点，是本系统的理想通信方式。管网压力监测主要由水压传感器、GPRS管网采集设备组成。

7结语

农村饮水安全工程供水远程监控系统，使水厂操作人员可以在局控制室远程监测厂内水池水位、进厂流量、出厂流量、出厂压力、水质等信息，远程监测加压泵组、配电设备及其它自动化设备的工作情况，可以远程控制加压泵的启停，完成对供水工程水源水质、供水管网运行状况实时监测，对水厂净水设备、应急备用水源井等关键部位自动化控制，对水厂安防视频远程监控。使农村供水工程实现了实时监测运行状况，科学统一调配供水资源，提高供水工程保证率，使有限水资源发挥最大效益。

作者：刘百灵 刘芳业 周敏 单位：河南省豫北水利勘测设计院