厦门蓝斯基于供水管网GPRS远程测控调度系统及小区泵站运行监测系统解决方案

第一章 系统概述 供水管网GPRS远程测控调度系统的主要目的是解决自来水公司对供水各环节监测点的数据采集和监控。该系统由监控中心和各个水源监测点组成，各个水源监测点的数据采集终端（RTU或PLC）可监视和采集水位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等各种数据，供控制中心及有关部门分析和决策取用，提高工作效率，保证供水质量，满足日益增产的用水量的需求。 城市供水调度需要对各个自来水厂进行管理，包括自来水公司控制中心、水厂分控中心、管网加压站和水源监控站等。城市供水管网调度系统一般包括：水司控制中心、多个水厂分控中心、多个水厂监控分站、多个水源井监控站、多个管网加压站和多个管网测压站。 城市供水调度监控系统可以对远程现场的运行设备进行监视和控制，以实现管道压力、水流量的数据传送及阀门开关的自动控制，降低了故障率和提高了对系统的反应时间。便于及时迅速的了解及控制远端管道及阀门，低故障率和检修的时间，减少停水次数。各水源监测点的数据采集终端可自动采集管道压力、水流量的实时数据与开关状态等数据，信息传输到自来水公司的监控中心，监控中心通过对传输回的数据进行分析，可找到出故障的地点，从而当一个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题，恢复供水，提高了整体的服务水平，从而实现了城市供水的信息化、现代化。 目前，自来水供水调度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、电缆或租用电信电话线、X.25、DDN、ADSL等，而无线则包括超短波通信、扩频通信、卫星通信、GSM 短信/GPRS通信等。 在城市供水调度监控系统中，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，向电信部门租用专用电话线又要申请很多电话线，而且有些监控点线路难以到达，况且采用电话线路时需要等待漫长的电话拨号过程，速度慢，运营成本较高，总之监控系统采用有线通信方式建设周期长、工作难度大、运行费用高，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。在监控系统中，无线通信方式主要包括：超短波（230MHz）无线数传、扩频、卫星通信、GSM数字蜂窝通信系统等，其中卫星通信由于通信费用昂贵，只在一些特殊的领域下 使用，未得以普及；而扩频通信技术虽然速率高，但只能在视距范围内传输，应用也受到限制。采用超短波数传电台作为传输信道具有组网灵活、扩展容易、维修方便、运行费用低等优点，但由于系统工作于230MHz且多采用普通间接调制的数传电台，这就造成系统易受外界干扰、通信速率低、误码率高、数据传送量不大、信号覆盖范围小等缺点。 经过比较分析，我们选择中国移动的GPRS系统作为城市供水调度监控系统的数据通信平台。目前，GSM网络经过电信部门的多年建设，覆盖范围不断扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络，特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GSM/GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建自来水供水管网调度监控系统，实现管网监控点的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。 第二章 项目说明及要求 一、系统组成结构及功能要求 本项目由供水管网远程测控调度系统和小区泵站运行监测系统两个子系统组成 1、 供水管网远程测控调度系统结构图 如上图所示供水管网远程测控调度系统由调度中心、无线GPRS网络、远程终端单元（RTU）几个部分组成：  远程终端单元（RTU） 远程终端单元RTU分散的分布在供水管网的遥测点上，主要由GPRS智能模块、电源、天线、PLC的CPU及各种I/O模板及后备电池、机箱等几部分组成。 远程终端单元RTU与现场设备的开关量、模拟量信号相连，进行数据采集、处理、存储并通过GPRS网络与调度中心传送数据，接收并执行上位机的命令。 具体功能如下： RTU机箱：安装于遥测点现场，为壁挂式，具有防盗功能（包括GPRS模块天线），其固定螺丝置于箱体内，设置门锁，箱体内具有220V交流电，信号输入输出接线端子，设置交流进线空气开关，配备一个220V交流电插座（检修时方便使用）；RTU工程：由招标方提供SIM卡，并负责箱体固定安装（包括电源进线，信号输入输出线接线），中标方提供RTU机箱（包括箱内所有设备软硬件及内部接线）负责调试并指导安装。 PLC：使用西门子、三菱、欧姆龙三品牌之一； 提供4路4-20mA模拟输入、6路开关量输入、4路开关量输出，无需监控中心控制，可自行进行测量，并保存累积数据系统； 具有实时时钟功能（可通过监控中心设定校准），采集到的数据以时间为顺序，以5分钟/每次的密度，能在RTU端存储一天的历史数据，程序、参数、历史数据具有掉电保护功能； 定时上报：把从仪表采集到的数据，以定时（整5分钟报一次）方式上报； 实现数据点播：可以响应各监控中心发出的查询请求，将实时时刻或历史时刻的数据发给监控中心，数据可发给多个监控中心； 输入信号损坏时发出报警信息； 当系统上电复位，或系统运行、通信发生异常死机复位（看门狗复位）时，系统根据复位类型不同进行复位处理，保证系统正常工作。 可为一次仪表（两线制，三线制）提供24V电源，具有一次表供电功能。 GPRS模块：使用厦门蓝斯通信有限公司的LZ713C GPRS DTU，其核心使用SIMEMS MC39i无线模块，内嵌TCP/IP协议，支持900/1800 MHz系统，提供RS-232接口，支持各种非TCP/IP终端设备数据的透明传输，可上电即自动拨号上网，一直在线，自检测假拨号现象，掉线可自动重拨。带自主开发的主控电路和硬件看门狗，保证电路的可靠工作，并可根据用户需要进行远程在线升级。 调度中心设一主一备两个GPRS模块（即有一主一备两个IP地址），平时RTU端的GPRS模块只与调度中心主GPRS模块（主IP地址）联系，当主IP地址联系不上时，RTU端的GPRS模块能自动与备用IP地址联系，切换到备用系统进行工作，当主IP地址系统恢复正常，关闭备用IP地址系统时，能恢复到主IP地址系统进行工作。  无线GPRS网络 根据客户内部网对网络安全的特殊要求，决定采用中国移动GPRS网络的专用APN形式入网，每个SIM卡绑定固定内部IP，拥有独立上网APN名，其特点如下： 网内分配专用的APN名，普通用户不得申请该APN 。用于GPRS 专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其他APN，也限制网外SIM卡使用专网APN。  调度中心 如上图，由两套PC及GPRS模块组成双机备份系统，两台PC，主用机选用服务器，备用机使用工控机。设置于公司调度中心，通过网络与公司内部网连接，调度中心PC驱动GPRS通信模块向RTU下发配置信息、控制信息，及接收下位机上报的数据及告警信息，同时对采集的数据进行管理，提供查询、统计、报表等功能 调度中心、监控分中心的具体功能如下： 能够给RTU下发组态信息、控制命令，能够校准RTU的时钟 RTU发送来的数据自动进入数据库，数据库具备一定的安全措施 处理RTU的报警信息 数据遥测功能：定时巡测、手动巡测、随机抽测、分组召测 遥控功能：控制RTU开关量输出点的开、关状态、遥信开关状态 参数状态管理功能：设置修改各测量数据上、下限值，通讯参数 在线组态功能：新增RTU数据采集点等参数通过组态定义即可完成。 数据库管理功能：对测得的数据建库，对数据进行处理，查询历史数据，报表打印 具有数据显示功能： 能显示测量的各种数据、遥信开关状态、各种系统图形等 具有图形功能,模拟显示管网图、水厂工艺流程图等 抢修修理、停水、管网冲洗等数据录入及统计。 数据共享功能：应提供一个WEB站点，该WEB站点使公司宽带内部网的任意一台工作站只通过WEB浏览器就可以登陆查看所有监控点的实时数据和存储的任何时间段的历史数据。WEB站点通过用户身份认证授权方式控制该用户可访问那些监控点的实时监控数据和存储的任何时间段的历史数据。调度中心系统管理员能增加、删除可访问用户，并对用户进行不同权限的授权。该WEB站点应能通过超链接方式联入公司统一平台。 具备一开放的实时数据库，DLP大屏控制器软件能够读取各监测点的实时数据。  监控分中心 监控分中心设置于各区域水厂功能与调度中心类似，其PC使用工控机，主要与各自区域的遥测点RTU联系。 2、 小区泵站运行监测系统结构图 如上图所示小区泵站运行监测系统由泵站监控中心、无线GPRS网络、泵站终端几个部分组成：  泵站终端 设置于各小区加压泵站，由工控机（包括板卡）控制加压泵站进行自动供水。 功能要求： 加入GPRS模块，编写与GPRS的通信程序，实现与泵站监控中心的联网要求。  泵站监控中心 如图，由PC及GPRS模块组成系统，其PC使用工控机。设置于泵站监控中心，通过网络与公司内部网连接，泵站监控中心PC驱动GPRS通信模块向泵站终端下发控制信息，及接收下位机上报的数据及告警信息，同时对采集的数据进行管理，提供查询、统计、报表打印等功能 数据为泵站设备上的电压、电流、电度、压力、流量、液位、机组开停机状况，能完成流量和电度积算。 二、设备配置及材料 服务器及工控机配置表 设备名称 设备详细配置 备注 机架式服务器 CPU:一个INTEL Xeon 2.8GHz/512K 内存：1024MB DDR SDRAM 硬盘：四个Ultra32010K 73G热插拨硬盘 陈列卡:Smart Array 5312 阵列卡 显示器：17寸液晶显示器 工控机 19寸机架式机箱，CPU P4-1.8G以上，内存DDR512M,刻录机52倍速，网卡：10M/100M PCI;硬盘80G，显示器17吋液晶。 以上设备中的服务器品牌建议用IBM，HP等服务器。 工控机建议用研华等知名品牌。 设备材料一览表 序号 单位 数量 备注<