一、概述
自來水公司供水管網(wǎng)壓力及水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用現(xiàn)代信息技術(shù)與水質(zhì)儀、壓力變送器技術(shù)相結(jié)合，集數(shù)據(jù)采集、處理于一體，將水的信息加以綜合處理，使供水公司監(jiān)測(cè)人員從根本上減少抄表的繁雜勞動(dòng)強(qiáng)度，及時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，做出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)分析，大大提高管理部門的工作效率，適應(yīng)現(xiàn)代用戶節(jié)能減排的新需求。
二、客戶要求
1、自來水公司要求對(duì)管網(wǎng)壓力的9個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2、對(duì)1個(gè)出水品的壓力、濁度、余氯、PH進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。
三、系統(tǒng)解決方案
1、 系統(tǒng)概述
該系統(tǒng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、無線通信技術(shù)、測(cè)控技術(shù)于一體，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)壓力、水質(zhì)等現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
2、 系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)由三部分組成：
監(jiān)控中心：硬件主要由服務(wù)器、GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊組成。
軟件主要由操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、供水管網(wǎng)壓力及水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理軟
通信網(wǎng)絡(luò)：GPRS-VPN網(wǎng)絡(luò)
遠(yuǎn)程測(cè)控終端：DATA-7201、DATA-6100
3、 系統(tǒng)拓?fù)鋱D
4、系統(tǒng)特點(diǎn)
◆ 實(shí)用性強(qiáng)：
該系統(tǒng)根據(jù)自來水公司具體需求設(shè)計(jì)，軟件功能可根據(jù)用戶定制，滿足數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的具體需求。
◆ 技術(shù)先進(jìn)：該系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了，集數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、無線通信、軟件、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)庫等多種技術(shù)于一體，國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。
◆ 兼容性好：監(jiān)控與管理系統(tǒng)軟件兼容任何廠家生產(chǎn)的測(cè)控終端；測(cè)控終端兼容任何廠家生產(chǎn)的計(jì)量設(shè)備、測(cè)量設(shè)備、水泵啟動(dòng)設(shè)備。
◆ 維護(hù)方便：系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于后期維護(hù)；可遠(yuǎn)程維護(hù)測(cè)控終端，降低終端維護(hù)成本。
5、監(jiān)控中心：硬件主要由服務(wù)器、GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊組成。
軟件主要由操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、供水管網(wǎng)壓力及水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理軟
5.1、供水管網(wǎng)壓力及水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理軟件：
該軟件是針對(duì)供水行業(yè)開發(fā)的專用軟件，結(jié)構(gòu)采用B/S結(jié)構(gòu)，服務(wù)器安裝和數(shù)據(jù)庫及供水實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)軟件，由系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)管理，領(lǐng)導(dǎo)者或其它工作人員經(jīng)授權(quán)后可在自己的計(jì)算機(jī)上通過局域網(wǎng)訪問服務(wù)器，可進(jìn)行權(quán)利范圍內(nèi)的操作。如果需要，該軟件可以在INTERNET公網(wǎng)上發(fā)布，被授權(quán)者在任何地方的計(jì)算機(jī)上都可以通過INTERNET公網(wǎng)訪問和操作該系統(tǒng)。
該軟件采用模塊結(jié)構(gòu)，主要包括兩大模塊：一個(gè)是人機(jī)界面、另一個(gè)是前置機(jī)。每個(gè)模塊又由若干小模塊組成。前置機(jī)軟件主要負(fù)責(zé)監(jiān)控中心與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通信，它具有強(qiáng)大的兼容性，可支持任何廠家生產(chǎn)的GPRS、CDMA、MODEM、RS485等通信產(chǎn)品，支持多種通信方式共存一個(gè)系統(tǒng)。人機(jī)界面包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、遠(yuǎn)程操作、人工錄入、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)報(bào)表、數(shù)據(jù)分析、地圖管理等多項(xiàng)內(nèi)容，可根據(jù)不同客戶的不同需求設(shè)計(jì)組合成個(gè)性化的監(jiān)控與管理系統(tǒng)軟件。
5.2、供水管網(wǎng)壓力及水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理軟件：
◆ 軟件主界面
主界面左側(cè)為功能模塊菜單，右側(cè)為地圖。點(diǎn)擊左側(cè)菜單，右側(cè)顯示相應(yīng)的界面。
開機(jī)界面顯示地圖，地圖上每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置以圓點(diǎn)顯示，鼠標(biāo)放置圓點(diǎn)位置時(shí)，監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)、壓力、水質(zhì)，雙擊圓點(diǎn)進(jìn)入控制界面。
◆ 系統(tǒng)管理
系統(tǒng)管理包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息錄入、管理員及通用用戶設(shè)置、個(gè)人設(shè)置個(gè)性化的查詢及報(bào)表。管理員的級(jí)別最高，可設(shè)置、修改用戶名和密碼，可進(jìn)行各種參數(shù)或報(bào)表修改，推出后保存設(shè)置和修改。其它用戶通過通用用戶名和密碼查詢?yōu)g覽數(shù)據(jù)。
◆ DATA-WS01供水管網(wǎng)壓力及水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)軟件功能特點(diǎn)：
— 采集水的濁度、余氯、PH以及管網(wǎng)壓力等數(shù)據(jù)。
— 接收現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警數(shù)據(jù)，壓力過高/低。
— 可查詢監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)、操作信息。
— 支持各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析、對(duì)比、輸出、打印。
— 數(shù)據(jù)按日、月、年、任意時(shí)間段生成報(bào)表，生成曲線、對(duì)比曲線。
— 軟件支持遠(yuǎn)程設(shè)置、修改現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作參數(shù)，如壓力上下限、水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目等。
— 軟件支持不同廠家生產(chǎn)壓力變送器、水質(zhì)儀。
— 軟件采用B/S＋C/S結(jié)構(gòu)，支持局域網(wǎng)和INTERNET網(wǎng)上瀏覽、操作。
— 軟件支持問詢和主動(dòng)上報(bào)模式。
— 采用地圖界面顯示，直觀、方便。
6、通信網(wǎng)絡(luò)
GPRS網(wǎng)絡(luò)是中國移動(dòng)公司提供的數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，只要有GPRS信號(hào)的地方就能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)無線傳輸具有實(shí)時(shí)在線、覆蓋面廣、使用方便、按流量收費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)。
本系統(tǒng)采用GPRS-VPN專網(wǎng)通信方式，移動(dòng)公司提供一個(gè)VPN虛擬專網(wǎng)，并為使用的每一張數(shù)據(jù)卡綁定一個(gè)移動(dòng)公司內(nèi)部的IP地址，監(jiān)控中心的GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊和每個(gè)測(cè)控終端內(nèi)安裝的GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊都能登陸該VPN專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控終端的數(shù)據(jù)雙向通信。
由于數(shù)據(jù)在專網(wǎng)上傳輸，不進(jìn)入INTERNET網(wǎng)絡(luò)，所以數(shù)據(jù)安全性有足夠的保障。
目前，河北移動(dòng)公司辦理VPN專網(wǎng)和綁定IP是免費(fèi)的，每個(gè)測(cè)控終端使用的SIM卡可使用20元/月套餐的資費(fèi)，20元贈(zèng)50MB數(shù)據(jù)量，超過部分按1KB/1分錢計(jì)算。監(jiān)控中心使用100元/月套餐，100元贈(zèng)800MB數(shù)據(jù)量，超過部分按1KB/1分錢計(jì)算。 月通信費(fèi)用估算：20元×9+100元=280元
7、子站
7.1現(xiàn)場(chǎng)能夠提供電源
序號(hào) 名稱 規(guī)格及型號(hào) 單位 單價(jià) 數(shù)量 采購地
1 GPRS DATA-6100 件 1
2 水資源控制器 DATA-7201 件 1
3 室外防雨遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)箱 件 1
4 箱內(nèi)電源、空開、端子、 件
5 壓力變送器
6 水質(zhì)儀器
7.2現(xiàn)場(chǎng)無法提供電源
序號(hào) 名稱 規(guī)格及型號(hào) 單位 單價(jià) 數(shù)量 采購地
1 GPRS DATA-6100 件 1
2 水資源控制器 DATA-7201 件 1
3 室外防雨遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)箱 件 1
4 箱內(nèi)電源、空開、端子、 件
5 蓄電池＋太陽能電池板
6 壓力變送器
采用太陽能供電方式：由于管網(wǎng)監(jiān)測(cè)站因業(yè)務(wù)需要，可能被安裝在管網(wǎng)的任何一個(gè)位置，不可能提供220V電源，所以使用太陽能設(shè)備，且要求壓力變送器最好是低功耗。節(jié)省太陽能板資源，太陽能供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，最大連續(xù)陰天數(shù)：20天，推薦用戶使用鉛酸免維護(hù)電池及太陽能板組合使用方式為首選方案，性能價(jià)格比較高；次選方案采用鋰電、太陽能組合方案成本較貴，但支持連續(xù)陰天可高于20天。
由于對(duì)管網(wǎng)的壓力要求實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采集與上報(bào)頻率比較頻繁考慮電池使用壽命及性價(jià)比，建議不采用電池供電抄表器！
8、供水監(jiān)測(cè)終端—用于管網(wǎng)
8.1 該設(shè)備經(jīng)過河北省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)所的檢驗(yàn)，符合Q/GDW 129—2005 電力負(fù)荷管理系統(tǒng)通用技術(shù)條件、GB/T2423.3-2006 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)、GB4943-2001信息技術(shù)設(shè)備的安全、YD/T 1214-2002 900/1800MHz TDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）設(shè)備技術(shù)規(guī)范。
終端配置：
DATA-7201水資源控制器 1套
DATA-6100 GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊 1套
開關(guān)電源（帶充電功能） 1套
備用電源（蓄電池） 1套
空開 1套
端子、線材、附件 1套
金屬機(jī)箱 1套
管道壓力變送器以及水質(zhì)儀選用4-20mA信號(hào)輸出。
原理示意圖
◆ 采集現(xiàn)場(chǎng)壓力變送器、水質(zhì)儀的信號(hào)。
◆ 測(cè)控終端具有8位數(shù)碼管顯示，兩排LED燈狀態(tài)顯示，亮度高、壽命長(zhǎng)、可自動(dòng)休眠，節(jié)能效果好。
◆ 測(cè)控終端配置4按鍵鍵盤，配合顯示可查詢現(xiàn)場(chǎng)：設(shè)備地址、瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、終端電壓、出水壓力及各種運(yùn)行參數(shù)。
測(cè)控終端內(nèi)GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊可顯示在線狀態(tài)、通信狀態(tài)等信息。
測(cè)控終端支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查詢。
◆ 測(cè)控終端具備歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，每小時(shí)存儲(chǔ)一次現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，可存儲(chǔ)一個(gè)月。監(jiān)控中心可查詢現(xiàn)場(chǎng)的歷史數(shù)據(jù)。
◆ 測(cè)控終端支持遠(yuǎn)程維護(hù)功能，核心設(shè)備水資源控制器和GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊可以遠(yuǎn)程設(shè)置參數(shù)，水資源控制器可以在線升級(jí)程序。大大提高現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)效率。
◆ 測(cè)控終端具備報(bào)警功能
故障報(bào)警：如變送器與測(cè)控終端之間的信號(hào)線中斷時(shí)，測(cè)控終端可就地報(bào)警、也可遠(yuǎn)程報(bào)警。
越限報(bào)警：壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以設(shè)置上下限，數(shù)據(jù)超限時(shí)就地告警、也可遠(yuǎn)程告警。
◆ 測(cè)控終端配置蓄電池，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)停電的情況下，測(cè)控終端可以工作一段時(shí)間，將停電信息上報(bào)監(jiān)控中心。
◆ 測(cè)控終端采用模塊化結(jié)構(gòu)，各功能模塊分工明確，便于后期設(shè)備維護(hù)管理。
8.2測(cè)控終端工作模式
測(cè)控終端支持多種工作模式，主動(dòng)上報(bào)模式、輪詢模式、主動(dòng)上報(bào)+問詢模式。該系統(tǒng)采用主動(dòng)上報(bào)+問詢模式。
測(cè)控終端實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)壓力、水質(zhì)等信息，定時(shí)上報(bào)數(shù)據(jù)，定時(shí)上報(bào)間隔可以設(shè)置。
現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)超限及狀態(tài)變化時(shí)可即時(shí)上報(bào)。
8.3 測(cè)控終端配置及主要技術(shù)指標(biāo)
8.3.1、測(cè)控箱配置
8位LED顯示
4個(gè)操作按鍵
8路AI：1路接壓力、其它的接電流電壓變送器
9路DI：1路接控制箱反饋、1路接停電監(jiān)測(cè)、其它預(yù)留。
5路DO：2路繼電器輸出、其它預(yù)留。
2路串口：1路接GPRS模塊、1路接現(xiàn)場(chǎng)智能流量計(jì)
8.3.2、測(cè)控終端主要技術(shù)指標(biāo)
適用海拔高度： 小于1000m
適用溫度范圍： -25～70℃
適用相對(duì)濕度： ≤95%
抗沖擊符合GB/T2423.5-1995電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分要求
抗振動(dòng)符合GB/T2423.10-1995電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分要求
防護(hù)等級(jí)： ≥IP54
數(shù)據(jù)無線傳輸誤碼率 ≤10-4
模擬量采集精度：≤0.5%
脈沖量采集精度：≤1‰
終端數(shù)據(jù)顯示刷新時(shí)間： ≤0.5S
終端現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集刷新時(shí)間：≤2S
終端遠(yuǎn)程控制響應(yīng)時(shí)間： ≤5S
終端數(shù)據(jù)上報(bào)時(shí)間：可設(shè)定，建議10分鐘
系統(tǒng)平均無故障時(shí)間: ≥50000h
終端供電電源： 220/380V 50Hz5
終端輸出控制接點(diǎn)容量：AC 380V 10A
終端輸入控制接點(diǎn)容量：AC 380V 10A
四、主要設(shè)備技術(shù)指標(biāo)
1、壓力變送器功能技術(shù)指標(biāo)
壓力變送器推薦使用江蘇昆山雙橋變送器，該變送器
是行業(yè)中的名牌。
材質(zhì)：不銹鋼材料
壓力量程：0～1MPa
準(zhǔn)確度： 0.5%F.S
電源電壓：DC24V
使用溫度：-20～80℃
輸出信號(hào)：4～20MA
2、水質(zhì)傳感器功能技術(shù)指標(biāo)
美國HACH多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀
可以測(cè)量多達(dá)15種參數(shù)
適合于連續(xù)在線和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查應(yīng)用
選用這種型號(hào)適合于水質(zhì)變化調(diào)查和定點(diǎn)監(jiān)測(cè)應(yīng)用，并使用內(nèi)置電池組和內(nèi)存作為長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)工作。
技術(shù)參數(shù)如下：
參數(shù) 范圍 精度 分辨率 備注
溶解氧 0 - 50mg/L ±0.2 mg/L < 20mg/L
±0.6 mg/L > 20mg/L 0.01mg/L
電導(dǎo)率 0 - 100 mS/cm ±0.5%
±0.001mS/cm 4 位數(shù) 可選
pH 0 - 14units ±0.2 units 0.01 units
自清洗濁度 0 - 3000 NTU ±1% 100NTU
±3% 100-400NTU
±5% 400-3000NTU 0.1 NTU
0—400NTU
1NTU
＞400NTU
葉綠素A 自動(dòng)動(dòng)態(tài)范圍
低靈敏度:0.03 -500μg/l
中靈敏度:0.03 -50μg/l
高靈敏度:0.03 -5μg/l ±3% 0.01μg/l
藍(lán)綠藻 自動(dòng)動(dòng)態(tài)范圍
低靈敏度:100-2,000,000cell/mL
中靈敏度:100 -200,000cell/mL
高靈敏度:100 -20,000cell/mL ±3% 20cell/mL 外接
深度 0—10米 ±0.003m 0.001m
氨氮 0－100mg/L ±5% 或 ±2 mg/L 0.01 mg/L
溫度 -5°- 50°C ±0.10℃ 0.01℃
