远程无线水源井群集中监控系统应用方案

第一部分：客户需求

（1）应用背景　　
随着社会的进步和经济的快速发展，现代社会各行各业对水资源的需求剧增，地下水是一种不可或缺的宝贵资源，加上水源井地理位置分布的离散性，导致水源井的管理变得既重要又复杂。传统工作人员定时查看以及后来的架设光纤、铺设电缆的监控方式，都由于成本、时延及管理等局限不能很好的满足水源井监控需求。在此背景下，通过无线GPRS/3G网络监控泵站，实现无人值守的水源井监控应运而生，并得到了广泛应用。

（2）无线水源井群集中监控系统

我公司自主研发的SQ-JW远程无线水源井群集中监控系统是集传感技术、自动化控制技术、无线通信技术、网络技术为一体的自动化网络式监控管理系统。它是在水源井位或用水单位设备上安装一个水资源测控器，实现对水表流量、水井水位、管网压力及对用户水泵的电流、电压的采集，以及对水泵的启停、电动阀的开闭等控制，通过无线数传电台或GPRS/3G通讯方式与水资源管理中心计算机联网，实时对各用水单位进行监管和控制。

该系统能够成功的解决人工远程启动、停止水源井水泵的不便与危险，同时大大地提高了测量精度，使运行人员在值班室中心泵房通过计算机可随时直观地监视和控制水源地各井位泵运行状况。另外，现场分站相关设备可将采集到的水源地各井位运行参数传输到值班室网控中心，网控人员视情况，通过权限的设置，对水源地各井位进行控制，极大的提高了水源井整个系统的自动化运行管理水平。本系统适用于供水单位以及电厂、钢厂等大型企业远程控制管理自备水源井。

第二部分：系统组成结构及工作原理

（1）系统组成结构

SQ-JW远程无线水源井群集中监控系统主要包括：值班室中心主站监控平台和现场井位控制分站：

◇中心主站监控平台由工控机、系统监控软件、网络接入设备共同构成，能够实现监测、查询、遥调、运算、统计、控制、存储、分析、报警等多项功能。

◇现场井位控制分站主要由数据采集模块、电磁流量计、压力变送器、液位传感器、电磁阀、测控仪表、数据接发仪、避雷器、电源控制器、继电器单元、配电控制机柜及安装附件组成。它与中心主站监控平台通过无线数传电台或GPRS/3G网络方式连接到一起。水源地各井位泵房为分站，中心泵房统领各分站，通过中国移动的无线数据传输设备，实现点到多点的通讯，从而最终实现对各井位泵的远程集中监视和控制。

（2）系统工作原理

在水源地各个井位安装一台远方遥控箱，控制箱内核心设备为RTU和DTU。RTU采集现场设备参数信息，DTU将此信息从控制箱经移动公网及互联网，最终传至值班室中心主站监控平台，监控平台将获得的信息进行存储，分析，转发，输出等动作。基于无线网络的水源井监测系统可直接通过GPRS通信控制器，实现主控中心与泵站之间的无线数据通路。

第三部分：无线控制模式

目前水源井集中监控系统中采用的数据通信可简单分为有线和无线两大类，其中有线通信主要包括架设光缆、电缆或租用电话线等，而无线传输则包括超短波数传电台、GPRS/3G网络及卫星通信等。在供水行业，由于各管网监控点分布范围广、数量多、距离远，个别点还地处偏僻，因此架设光缆、铺设电缆难度大、不切合实际且运营成本较高，不便于大规模使用；与之相比，无线通信方式则显得非常灵活，它具有投资较少、建设周期短、运行维护简单、性价比高等优点。SQ-JW远程无线水源井群集中监控系统主要推广无线数传电台和GPRS/3G网络的控制模式。

（1）基于无线数传电台

数传电台是通过无线电波远距离传输接发数据，它由发送机、接收机、传感器，可编程逻辑控制器，接受发射电线等几部分组成。电台数据传输方式是指监测系统通过调制解调器把采集到的数字信息转换成音频信号，通过特定频率的电台发射出去，接收端解调恢复原来的信号的方式。它是传统的无线监控系统中应用最广泛的通信方式。适用于远距离传输数据、山区架线难度大的地方，可对水井水位、温度、管网压力、水表流量及电流、电压等进行数据监测，并能够远程控制。信号稳定，应用灵活，安装方便。

（2）基于GPRS/3G网络

基于全透明的GPRS/3G数据传输模式，采用先进的无线射频技术，基带调制技术和数字处理技术，具有数传误码率低实时在线、按量计费、快捷登录、高速传输、自如切换等特点。GPRS/3G具有良好的实时响应与处理能力，能够同时收取、处理多个(所有)监控点的数据，无需轮巡，很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。设备安装简单、建设周期短、覆盖范围广。

（3）两种模式的简单对比表

第四部分：可实现的控制功能

（1）井位参数及泵的运行实时监视

实时显示各个井位的具体参数及泵的运行效果，包括：水源井的水泵状态启停、运行、故障，电参数、水井水位、泵的出口压力、母管流量、以及深井泵电机的实际温度等数据。

（2）井位地理信息功能

系统总界面可以按照每个泵站的实际方位成比例显示，便于操作者对系统结构及当前运行状况一目了然。

（3）调配控制功能

在中心泵房通过系统应用界面远程控制泵电机的启停状态，泵的运行时间、工作电流、工作电压、电压等电参数，支持水泵启动柜手动、自动控制。保护水泵设备，避免电流过大、缺相、水位过低等状况发生。

（4）历史记录功能

将系统的必要状态如启、停、故障报警等进行记录，运行人员可查询历史数据。对电机实时监控，出现线路故障例如超载、堵转、缺相、欠载等或泵温度等参数超标报警并显示、记录到位,可设置、更改运行参数功能。

（5）冬季配电箱具有空调自动加热功能

本功能确保了现场控制箱电子元器件在严冬的正常运行（-10℃加热，-5℃停止加热）从而保证了整个系统在恶劣条件下的稳定运行。

（6）井位供电系统异常报警

例如井位变压器被盗属于供电系统异常范畴，当井位变压器被盗时，系统可输出声光报警，及时提供工作人员作出反应。另外，井房停电、闲人进入等状况发生时，可立即上报告警信息。

（7）维护方便

支持就地、远程设备维护，及时更新设备，确保系统的正常运行。

（8）备用冗余功能

本系统具备多种标准接口协议，为了避免设备故障及异常带来不便，设备可进行扩展冗余，兼容任何厂家生产的脉冲水表或各种流量计，及标准信号输出的变量变送器。

第五部分：监测软件数据平台

SQ-JW远程无线水源井群集中监测软件采用组态王开发设计，系统是中文界面，具有人机界面友好、结果可视化的特点；并且可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线，能很直观的显示控制系统的实时趋势曲线；对用户而言，组态王操作简单易学且编程简单，参数输入与修改灵活，具有多次或重复仿真运行的控制能力，能够加快系统开发升级，降低研发成本。

组态软件在数据处理性能、容错能力、界面容器、报表等方面，具有方便、灵活的开发环境。另外，高性能实时、历史数据库，强大的分布式报警、事件处理，网络数据断线存储、恢复功能，全新的、灵活的报表设计工具，支持通过移动GPRS/3G网络与控制设备或其它远程节点通讯，支持控制设备冗余、监控网络冗余等功能，使得系统整合起来尤为轻松自如。

（1）友好的用户登录管理界面

规定用户的使用权限，添加删除用户，修改注册用户的信息。不用用户提供不同的操作权限，非用户不能登录系统，保证系统安全，操作简单而富有人性化。

（2）实时/历史、曲线/报表数据分析

按水源地的运行需求，系统自动生成管理所需要的各种报表，可将报表进行打印并具有报表转发功能。

（3）多种形式报警功能
工作人员根据水源井位各个泵房具体情况设置液位、压力、流量等参数限值。在监测过程中如发现有监测结果超出设定的阈值时，系统会自动发出报警提醒工作人员，报警形式包括：声光报警、电话报警、短信报警、E-MAIL报警等。

（4）远程控制

现场井位控制分站将采集到的水源井位参数数据通过无线数传电台、GPRS/3G网络传输到主站中控平台，用户可以从中心主站终端查看水源井现场的实时数据，并通过系统应用界面远程控制泵电机的启停和运行状态。

（5）监控终端
监控终端通过可视化、多媒体的人机界面实现以下主要功能：①现场各个水源井状况全面显示、查询，包括各种参数、泵的运行效果以及历史数据等；②向水源井分站系统发调度命令、调整设备运转状况，确保整个监控系统的正常运行；③系统支持远程软件升级和参数设置。