計算機(jī)監(jiān)控與電子技術(shù)在四平供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

左丹

（四平聯(lián)營供水公司，吉林 四平 136000）

四平供水工程是四平市重點工程，管線全長25.4 km，兩級泵站供水，穿過2.98 km的隧道，為城區(qū)居民生活和工業(yè)生產(chǎn)保障供水。四平供水計算機(jī)與電子技術(shù)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)網(wǎng)，由調(diào)度中心站、水源一泵站、加壓二泵站、計量站組成。由于各個泵站位于山區(qū)，距離城區(qū)控制調(diào)度中心站遠(yuǎn)、管線長、地形復(fù)雜等特點。通信設(shè)備盲區(qū)大，信號微弱，對輸水管線運行檢查、維護(hù)、維修和保護(hù)極為不便。為此，實現(xiàn)計算機(jī)與電子技術(shù)在四平供水監(jiān)控系統(tǒng)與供水工程程序的一體化，提高科學(xué)化管理，增強(qiáng)了檢查、維護(hù)、維修和泵站保安的監(jiān)測水平，改善泵站運行環(huán)境，減輕運行人員的勞動強(qiáng)度，提高了設(shè)備的安全性能，實現(xiàn)了資源共享、信息共享，提高了科技含量，同時也提高了顯著的工作及經(jīng)濟(jì)效益。

1 系統(tǒng)方案概述

1）在四平供水調(diào)度室計算機(jī)監(jiān)控中心，利用軟件讀取供水參數(shù)（出水壓力、流量、水泵開、停、故障狀態(tài)等少量參數(shù)）和流量、壓力數(shù)據(jù)，在調(diào)度室監(jiān)控計算機(jī)可通過畫面和曲線實現(xiàn)對現(xiàn)場的監(jiān)測。供水調(diào)度人員可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行供水的生產(chǎn)調(diào)度和指揮，還可打印各種報表。根據(jù)其不同用途分別放置在壓力、流量等需要監(jiān)控的監(jiān)測點，負(fù)責(zé)壓力、流量等各項數(shù)據(jù)的采集和依據(jù)中心調(diào)度室指令實行管網(wǎng)的各項控制功能。通過GPRS無線通訊模塊接收來自中心調(diào)度室的各項指令，并依據(jù)指令向中心調(diào)度室傳送實時數(shù)據(jù)或進(jìn)行各項控制功能。

2）在供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中，可以對遠(yuǎn)程現(xiàn)場的運行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)管道壓力、水流量的數(shù)據(jù)傳送及閥門開關(guān)的自動控制，降低故障率和提高對系統(tǒng)的反應(yīng)時間。便于及時迅速地了解及控制遠(yuǎn)端管道及閥門，降低故障率和檢修的時間，減少停水次數(shù)。各泵站監(jiān)測點的數(shù)據(jù)采集終端可自動采集管道壓力、水流量的實時數(shù)據(jù)與開關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)，信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過對傳輸回的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找到出故障的地點，能在最短的時間內(nèi)解決問題，恢復(fù)供水，提高整體的服務(wù)水平，從而實現(xiàn)供水的信息化、現(xiàn)代化。

2 系統(tǒng)建設(shè)配置

1）系統(tǒng)由一個主站（四平供水調(diào)度監(jiān)控中心室）和兩個泵站（水源一泵站、加壓二泵站），供水計量站組成。各站監(jiān)控點使用RTU（PLC）負(fù)責(zé)采集供水管網(wǎng)的壓力、流量控制水泵的啟動、復(fù)位、停止等。采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS無線通訊模塊實時上傳至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的計算機(jī)對采集后的數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的處理和分析，來監(jiān)測整個供水管網(wǎng)的運行情況。如果出現(xiàn)某個測量站點參數(shù)異常的情況，則通過GPRS無線通訊模塊發(fā)送各種控制命令，來控制外站（RTU PLC)和水泵的運行，以避免出現(xiàn)空抽、管道壓力過大等可能發(fā)生的問題。

2）中心調(diào)度室與各站監(jiān)測點采用GPRS無線通訊模塊對多點通信。無線通信采用具有SCADA功能的主從通信協(xié)議，RTU(PLC)通過其標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口或RS-485接口與GPRS無線通訊模塊相連實現(xiàn)無線通信，信道速率為9 600 bps。中心調(diào)度室對泵站、計量站自控系統(tǒng)可實行實時監(jiān)視也可進(jìn)行控制。

3）為了便于統(tǒng)一管理，中心調(diào)度室與水源一泵站、加壓二泵站、計量站自控中心采用GPRS無線通訊模塊點對點通訊，并對這些信息進(jìn)行存儲、分析匯總或打印等處理。通過數(shù)據(jù)分析，及時給出報警信息或向站點發(fā)出控制命令。

4）調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)工程建設(shè)周期短，可靈活方便地進(jìn)行安裝布署。水源一泵站、加壓二泵站、計量站自控中心擴(kuò)充性強(qiáng)，每臺計算機(jī)提供遠(yuǎn)程實時監(jiān)控，實時畫面監(jiān)控，使用光纖與GPRS無線通訊模塊點對點通訊傳輸，巡檢速度快。

5）在調(diào)度中心和兩個泵站共安裝了3個分控中心。主要設(shè)備有：監(jiān)控主機(jī)、顯示器、視頻切換矩陣、1臺九畫面分割器、雙向音視頻監(jiān)控套件、網(wǎng)絡(luò)型視頻解碼器、視頻傳輸編碼器、交換式HUB，UPS，圖像監(jiān)視墻等相關(guān)外圍設(shè)備。

3 系統(tǒng)運行控制

1）中心調(diào)度室與控制站點設(shè)備的運行，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的水源一泵站、加壓二泵站、計量站自控中心還需將匯總數(shù)據(jù)實時傳送到供水監(jiān)控中心，供水監(jiān)控中心對數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的處理和分析，合理實現(xiàn)整個系統(tǒng)的調(diào)度和管理。泵站、計量站自控中心通過中心調(diào)度室傳輸過來的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控，也可以監(jiān)測管線各監(jiān)測點的運行情況。

2）供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)可以對遠(yuǎn)程現(xiàn)場的運行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。視頻監(jiān)控服務(wù)器的安裝，包括有一臺系統(tǒng)管理服務(wù)器和一臺顯示器及相關(guān)外圍設(shè)備。該服務(wù)器除轉(zhuǎn)發(fā)視音頻數(shù)據(jù)外，還完成對整個監(jiān)控系統(tǒng)的管理，如優(yōu)先權(quán)、用戶權(quán)限、日志、控制、記錄等。

3）計算機(jī)操作控制前端設(shè)備，可進(jìn)行可視對講，保衛(wèi)部能對部分前端設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視控制。具有多點對一點和一點對多點的監(jiān)視功能，系統(tǒng)具有雙向會議電視功能，可視對講視音頻同步，且聲音清晰，圖像清楚。當(dāng)前端設(shè)備因故障或被盜等原因造成圖像丟失時能在多媒體操作站給出“××部位視頻故障”語音報警，并彈出電子地圖（實際立體圖形），并顯示所在地的位置，以顏色或閃爍指示。每天及各個時段系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)人員能方便維護(hù)，為此，實現(xiàn)計算機(jī)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)，提高科學(xué)化管理，增強(qiáng)泵站的監(jiān)測水平，提高設(shè)備安全性能。

4）控制設(shè)備計算機(jī)（IPC）和可編程器（PLC），按對象設(shè)置控制和保護(hù)設(shè)備。多個監(jiān)控終端可同時監(jiān)控一個終端。視頻監(jiān)控主機(jī)可自動檢測網(wǎng)絡(luò)流量，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的負(fù)荷，自動控制上網(wǎng)圖像數(shù)據(jù)流。

5）采用windonsXP操作系統(tǒng)，可任意增加監(jiān)測、控制點。上層主機(jī)工作站雙機(jī)互為備用，進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性。采用全分層分布開放式總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。上層用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，下層采用現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，靈活方便。

6）系統(tǒng)的操作、登錄、報警及系統(tǒng)錯誤事件在服務(wù)器上有詳細(xì)記錄，通過事件記錄系統(tǒng)管理員對整個系統(tǒng)運行情況有全面認(rèn)識。對任一用戶，系統(tǒng)可以根據(jù)生產(chǎn)需要給予或刪除各種權(quán)限，便于系統(tǒng)管理。并且操作人員可對事件進(jìn)行分類檢索、保存及刪除。運行人員可進(jìn)行常規(guī)自動操作或微機(jī)自動操作；系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)人員可自行確定允許操作權(quán)限。

7）可進(jìn)行硬件更換。系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)人員可自動設(shè)置和修改畫面；運行值班人員可方便地進(jìn)行參數(shù)及定值設(shè)置及修改。能自行方便維護(hù)；如需要，可自行安裝、調(diào)試、投運；系統(tǒng)采用模板式結(jié)構(gòu)，設(shè)備自檢到達(dá)板、卡級，出現(xiàn)設(shè)備故障時，僅需更換相應(yīng)模板即可。

4 系統(tǒng)功能運行調(diào)度

1）遙控操作功能。通過調(diào)度中心或中控室計算機(jī)的鼠標(biāo)器即可對所有現(xiàn)場安裝點設(shè)備進(jìn)行遙控操作。

2）本地和遠(yuǎn)程攝像機(jī)切換與控制，遠(yuǎn)程燈光控制。具有手動本地、遠(yuǎn)程錄像及錄像回放和本地、遠(yuǎn)程攝像機(jī)循環(huán)切換顯示功能。

3）多級分控系統(tǒng)采用多級、多路分控，系統(tǒng)調(diào)用控制有優(yōu)先級之分。圖像丟失檢測，當(dāng)前端設(shè)備因故障或被盜等原因造成圖像丟失時，能在多媒體操作站給出視頻故障，語音報警，彈出電子地圖。并顯示所在地的位置，以顏色或閃爍指示。

4）多層次電子地圖顯示各監(jiān)視點周圍的環(huán)境、設(shè)備、模擬地形圖等信息。比如鼠標(biāo)器觸發(fā)電子地圖中的攝象機(jī)圖標(biāo)即可在顯示器上顯示該路圖像。具有多點對一點和一點對多點的監(jiān)視功能，系統(tǒng)具有雙向會議電視功能，可視對講視音頻同步，且聲音清晰，圖像清楚。

5）采取在調(diào)度中心設(shè)立4個監(jiān)視器組成電視墻，電視墻畫面具有切換功能，電視墻上任一監(jiān)視器能切換到兩泵站任一攝像機(jī)圖像。視、音頻切換,每一臺監(jiān)視器（CRT）可觀看任何一路圖像信號。同時，每一臺監(jiān)視器能自動切換圖像、定時、定點掃描功能等。

6）控制權(quán)協(xié)商功能。當(dāng)不同操作者控制同一攝像機(jī)，系統(tǒng)只允許其中一個操作者行使控制權(quán)，控制權(quán)在不同操作者之間轉(zhuǎn)移按優(yōu)先級協(xié)商。優(yōu)先級較高者可以接管優(yōu)先級較低者控制權(quán)，而僅在低優(yōu)先級終端上給出提示；優(yōu)先級較低者要取得控制權(quán)時，需要取得優(yōu)先級較高者同意；只有后者同意的條件，才能取得攝像機(jī)的切換和控制權(quán)。

5 結(jié)語

計算機(jī)與電子技術(shù)在四平供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，充分發(fā)揮了四平供水已有和現(xiàn)有通訊網(wǎng)的資源。向上連接四平供水控制調(diào)度中心，向下覆蓋水源一泵站、加壓二泵站、計量站及25.4 km的輸水管線專用通訊網(wǎng)，這一地區(qū)的通訊網(wǎng)得到了進(jìn)一步完善。該系統(tǒng)經(jīng)過實際考驗，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，至今未出現(xiàn)過大的缺陷，使所有重要的運行設(shè)備和水源一泵站、加壓二泵站、計量站均處于嚴(yán)密的監(jiān)視和受控之中，同時也使安全生產(chǎn)有了更可靠的保證。保證了供水質(zhì)量，滿足城區(qū)居民生活和工業(yè)生產(chǎn)保障供水和日益增產(chǎn)用水量的需求。為設(shè)備運行巡回檢查減輕了大量人力和時間，為供水提供高效、可靠、先進(jìn)、實用的通訊保障。該供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)在近4年的運行中，供水、調(diào)水、配水及安全生產(chǎn)上發(fā)揮了巨大的作用。