泵站远程监控系统

供水远程监控系统

一、概述

　　供水公司承担着生产、生活用水的取水、处理、输送、监测等工作，生产单元非常分散，尤其是大量的水源井、水源站、用户和庞大的给水、供水管网分散在整个辖区内。采用原始的人工抄表、人工巡检的工作方式，导致数据监测、汇总和应急处理能力的严重滞后。基于上述原因，为提升供水公司生产运行调度指挥能力，保障设备、管网安全运行，提高工作效率等，根据客户的需求研发了一套生产远程实时监控系统。

二、远程监控系统的监控对象和主要功能
2.1 供水远程监控系统的监控对象
　　监控对象是供水公司所属水源井、水源站，集中监控的内容包括：
　　1）水源井监控：水源井口的出水压力、温度、瞬时流量、累积流量，电机设备的启、停状态、三相电压、三相电流、功率等生产数值，电机设备的远程启停。
　　2）水源站监控：水源站出水压力、温度、瞬时流量、累积流量、储水罐液位，电机设备的三相电压、三相电流、功率等生产数值，电机设备的远程启停、设置电磁阀开度。
　　3）安防监控：在每个水源井、水源站内安装红外报警器、门禁报警器、箱禁报警器、断电报警器，报警信息通过本系统上传至监控中心。
2.2 供水远程监控系统的主要功能
　　供水远程监控系统具有如下功能：
    　1）数据采集：对水源井、站的实时生产数据进行轮巡采集，采集间隔设成10秒。
   　2）数据处理：现场数据经由通信网络送到网关软件接收，SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）采集软件对接收到的数据进行显示、存储。根据生产要求将数据生成报表和曲线，SCADA采集软件对数据进行数值判断，超出设定阀值的数据进行报警处理。

三、远程监控系统的工作原理
3.1 系统工作原理

　　安装在水源井现场的传感器将各种物理信号转换成数据采集单元（RTU）能够识别的标准工业信号，由RTU将生产数据打包成Modbus协议，经DTU通过GPRS网络将现场数据上传到通信网关服务器。 现场安装的流量计带有HART协议输出，使用HART-MODBUS协议转换模块将流量计采集到的瞬时流量、累积流量转换成MODBUS协议，再由RTU将数据上传到通信网关服务器，通信网关软件将Modbus协议的数据解析成现场裸数据，并对这些裸数据进行处理、存储和显示。
系统监控原理图见图1。

图1   系统监控原理图

3.2 系统软硬件选择及功能
      3.2.1 硬件系统
       1）在线仪表：压力、温度、液位传感器负责将压力、温度、液位的物理信号转换成标准的4~20ma的工业信号，门禁、红外传感器以开关量的形式输出，电流互感器以5：100的变比将现场0~100A的电流转换成0~5A的标准信号。这些信号再以二线制的形式连接到RTU的AI、DI、Ix、Ux端口,RTU的DO端口并联在启停按钮上，实现远程的电机启停功能。
        2）MODBUS IO模块：负责将传感器送来的标准工业信号，再将这些信号以modbus协议打包成数据包。

        3）W42 GPRS MODBUS 网关：W42与MODBUS IO模块之间采用MODBUS相连，它负责对所有的MODBUS IO 模块轮询采样，并将数据通过GPRS 回传到数据中心。

        4）数据中心：监控中心通信主机接收终端上传的现场数据，将Modbus协议的数据解析成现场裸数据，并对数据进行存储、显示、处理，并以WEB的形式提供监控终端的数据显示和数据操作。

        3.3.2 软件系统
        1）负责管理现场终端设备，维护GPRS通信链路的稳定，远程接收上来的生产数据。
        2）完成与远程各GPRS采集点间的命令颁布、执行和接收诸事件，B/S结构，实现数据的显示、曲线显示、报表生成、数据打印、用户管理、参数设置、软件冗余，还可以模拟显示电机的运行状态、储水罐液位，操作人员可以通过这些界面全面掌握系统运行情况，本系统的监控主界面如图2所示，实时数据如图3所示。（其他界面如曲线、报表略）

图2   监控系统主画面

四、系统组网方式
   　供水监控系统网络由RS485工业总线，GPRS无线传输网络，中心以太网络三部分组成。

4.1 RS485现场工业总线

        RS485工业总线为二线制传输，具有抗干扰强、传输距离远特点，广泛应用在工业控制领域。RS485处在通信网络的的物理介质层和链路层，它负责承载各种协议数据，如modbus,hart,profibus等。本系统的W42就是以RS485为接口载体，传输现场数据。

4.2 GPRS无线数据传输网络
        由于供水水源井、站分布广泛，所以最经济、稳定的通信方式就是采用GPRS网络传输数据。GPRS是一种基于数据包的无线通信服务，按GSM标准定义的封包交换协议，可快速接入数据网络。它在移动终端和网络之间实现了“永远在线”的连接，网络容量只有在实际进行传输时才被占用。
        GPRS供水远程监控系统具备如下特点：
        1、实时性强： 由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个数据采集点的数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
        2、通过GPRS双向系统还可实现对电机设备进行远程控制，进行开关控制操作。
        3、建设成本少低： 由于采用GPRS的无线公网平台，只需安装好设备，不需要为本系统进行专门布线，投资少、见效快，维护成本低；
        4、监控范围广： GPRS覆盖范围广，在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以完成对现场生产数据的采集和控制。扩容和接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。
        5、系统的传输容量大： 监控数据中心要和每一个数据采集点保持实时连接。由于数据采集点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。
        6、通信费用低：采用包月计费方式，运营成本低。

五、结束语