自来水供水远程实时监控系统的建设与实践

摘要：介绍了该系统的结构和功能，水质监测的主要监测项目，数据终端主要技术参数和系统性能指标等。总结了建设体会，并浅谈了自来水供水实时监控系统今后完善的方向。

关键字：供水安全 预警 远程监控

一、前言：
         供水安全是关系到居民生活、生产安全的大事，为了解决自来水安全供水问题，很多地方自来水建设小型水厂，采集地下水或地表水输送到水厂，在水厂中进行处理，达到饮用标准后通过加压泵输送到主管道，再由分支管道把水送到每个用水点。
为了提高生产效率、提高供水管理水平，自来水管理者希望建立一套供水远程实时监控系统，基本要求如下：
1、 取水设备远程监控，一般包括：采集取水泵工作电压、电流、启停状态、取水点水位、取水流量；根据水厂水池水位情况自动启停取水泵；就地或远程启停取水设备。
2、 水处理设备及储水设施远程监控，一般包括：采集加药设备、加氯设备、PH监测设备的工作状态及加药加氯数量；监测水池水位、出口余氯、PH值及其它需要数据。
3、 加压设备远程监控，一般包括：采集加压水泵工作电压、电流、启停状态、出口压力、出口流量；根据出口压力变频控制水泵工作频率，实现恒压供水；就地或远程启停加压泵。
4、 供水管网远程监测，一般包括：供水管网的压力、流量。
用水户监控，一般包括：用水户供水流量、压力监测；IC卡控制阀门供水或远程控制阀门供水
5、 用水户监控，一般包括：用水户供水流量、压力监测；IC卡控制阀门供水或远程控制阀门供水
6、 源水井房和加压泵房开门红外报警或视频监控。

        该系统采用一系列新的监测设备和通讯传输技术，来提高对自然灾害、人为事故的预防预报水平和防灾能力，有效建立供水安全保障体系。

二、系统组成：
系统由监控中心、通信平台、测控终端设备、计量测量控制设备组成。
通信平台：中国移动公司GPRS-VPN网络、信号线、RS485总线。
现场测控终端设备：、智能取水泵启动柜、智能加压泵启动柜、水质监测终端、管网监测终端、用水控制终端。
计量测量控制设备：流量计、水位变送器、压力变送器、电动阀门。
2.1监控中心：硬件主要由服务器、工作站、GPRS数据传输模块。
软件为B/S结构主要由操作系统软件、数据库软件、供水远程实时监控软件组成。
所有数据传到自来水公司中心调度室的服务器，作为监控和分析之用。管理员只要上网就可以获得供水安全方面的信息。所有数据最终汇入数据库存档，数据库中存有完整的数据，以便进行较详尽的数据分析。
2.2通信平台：
数据终端通过GPRS数据传输模块与无线运营中心（中国移动）进行连接，采集的数据进入GPRS-VPN网络后由无线GPRS转入互联网，自来水公司监控中心通过互联网接收数据，系统结构见下图：

2.3现场测控终端设备：
1、智能取水泵启动柜
◆ 根据客户工艺需求和被控制水泵的功率选择启动模式：自藕降压启动、软启动、变频动。
◆ 控制柜上有手动、自动、就地、远程转换开关，方便控制。
◆ 远程控制模式时，启动柜接收监控中心的控制命令后控制水泵启停；
就地自动控制模式下，根据水池水位信号自动控制水泵的启停。
◆ 距离监控中心近时，通过RS485与中心通信；距离监控中心远时，通过GPRS网通信。
◆ 可采集出水流量、压力、水池水位、工作电流、工作电压等数据。
◆ 可存储现场数据。
◆ 取水点为多台水泵集中使用，选用变频启动模式时，可选用一带多模式。
2、智能加压泵启动柜
◆ 根据客户工艺需求和被控制水泵的功率选择启动模式：自藕降压启动、软启动、变频启动。
◆ 控制柜上有手动、自动、就地、远程转换开关，方便控制。
◆ 远程控制模式时，启动柜接收监控中心的控制命令后控制水泵启停；
就地自动控制模式下，根据出水主管道压力、水池水位信号自动控制水泵的启停。
◆ 该启动柜一般安装在水厂，距离监控中心很近，通过RS485总线与中心通信。
◆ 可采集出水流量、出水压力、水池水位、工作电流、工作电压等数据。
◆ 可存储现场数据。
◆ 多台水泵集中使用，选用变频启动模式时，可选用一带多模式。
3、水质监测终端
◆ 该终端一般安装在水厂，监测加药设备状态、加药量、余氯、PI值等。
◆ 通过RS485总线与监控中心通信。
4、管网监测终端
◆ 该终端一般安装在供水管网监测点，监测管网压力、流量等信息。
◆ 通过GPRS网络与监控中心通信。
5、用水控制终端
◆ 该终端一般安装在管网末端，监测管网压力、用水流量等信息。
◆ IC卡控制、远程控制电动阀门的开闭。
◆ 通过GPRS网络与监控中心通信。
6、终端设备主要技术指标
适用环境：温度：-25～+70℃
湿度：≤95%
无导电尘埃、无爆炸性、腐蚀性气体。
需要GPRS方式通信时，GPRS信号良好。
设备精度：模拟量采集：≤0.5%
开关量采集：≤1‰
通信误码率：≤10-4
7、计量测量控制设备介绍
◆ 计量设备
参考使用大连海峰公司生产的TDS-100超声波流量计。
该流量计计量精度高，性能稳定。
安装方式插：入式，不停产安装。
测量管井范围：DN80-6000mm
准确度 ：优于1%
自动记忆前64日、前64个月、前5年的累积流量。
数据接口：出厂配置为RS-232方式。
◆ 测量设备
水位、压力变送器参考使用江苏昆山双桥变送器，该变送器
材质：不锈钢材料
水位量程：0～200m
压力量程：0～1MPa
准确度： 0.5%F.S
电源电压：DC24V
使用温度：-20～80℃
输出信号：4～20MA

三、系统功能特点：
整套供水安全远程实时监控系统建立在WINDOWS操作系统上，具备下列功能：
— 监测取水点水源井或河道水位、水泵开关状态信息、供电状态、通信状态、出水流量、取水泵工作电流、电压等数据。
— 远程手工/自动控制取水泵的启动/停止。
— 监测水池的水位。
— 监测加压泵工作状态、加压泵出口管道压力、流量、供电状态、通信状态、加压泵工作电流、电压等数据。
— 远程手动/自动控制加压水泵的启动/停止。
— 监测水厂加药设备的运行状态、加药量、监测余氯、PH值等水质信息。
— 监测用水户的瞬时流量、累计流量、阀门状态、供电状态、通信状态等信息。
— 远程为用水户充值水费、IC卡充值水费。
— 支持远程控制阀门的开闭。
— 接收现场报警数据，如水位过低、仪表故障、水费不足等。支持声音、图文告警。
— 显示、存储监控数据、报警数据、操作信息，存储时间不少于2年
— 可查询监控数据、报警数据、操作信息。


— 支持各种数据的统计、分析、对比、输出、打印。
— 数据按日、月、年、任意时间段生成报表，生成曲线、对比曲线。
— 软件支持远程设置、修改现场设备的工作参数。
— 软件支持人工录入水质数据。
— 软件支持GPRS、无线、短信、有线多种通信模式。
— 软件支持不同厂家生产的远程测控终端。
— 软件支持不同厂家生产的水表、流量计、水位变送器、电动阀门、启动柜。
— 软件采用B/S结构，支持局域网和INTERNET网上浏览、操作。
— 软件支持多工作站同时工作。
— 软件支持授权管理，授予不同的使用者不同的权限。
— 软件支持问询和主动上报模式。
— 采用地图界面显示，直观、方便。
— 预留与其它监控系统的数据接口。
— 软件功能模块化设计，满足不同客户需求。

四、实践体会与建议：
         唐山平升电子技术开发有限公司的自来水供水远程实时监控系统是在不断拓展内涵，不断采用系技术中逐渐建立和完善起来的。从最初的流量监测，逐渐延伸到压力、流量、水质等多参数监测，技术上也从模拟技术向数字技术过渡。
        在采用新技术、新设备过程中，总的指导思想是要把可靠性放在首位。但在技术方案的设计过程中也走过一些弯路，先采用的GPRS-VPN网络作为信号传输平台，该系统由于采用工业级的通讯模块，确保了系统的稳定性和数据的安全性。同时，系统基于无线公网系统，具备了组网灵活，大范围、大规模监控能力，缩短了系统建设周期，降低了系统维护工作量。
通过实践和摸索，体会到供水远程实时监控在以下两方面还需要进一步完善：
（1） 现有的系统还不能实现同上、下游相关企业的信息共享，以及同环保管理部门和公用事业监管