水源地井群自動化監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計

聊城市水利局 山東 聊城 252000

正文：

一、工程現(xiàn)狀

水源地監(jiān)控系統(tǒng)為2000年建設(shè)，經(jīng)過十多年的連續(xù)運行，已出現(xiàn)控制系統(tǒng)遠(yuǎn)控操作失靈，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)通訊等關(guān)鍵功能失去作用，視頻系統(tǒng)無視頻圖像信號等故障，給水源地供水系統(tǒng)高效有序運行管理帶來很大隱患和不便。

二、系統(tǒng)軟件開發(fā)

為盡量節(jié)省投資，便于水源地運行管理人員操作、使用，經(jīng)現(xiàn)場排查，本方案采用組態(tài)王KINGVIEW 6.55為開發(fā)平臺。并結(jié)合本水務(wù)、水利工程設(shè)計、開發(fā)、運行經(jīng)驗，進(jìn)行“水源地井群自動化監(jiān)控系統(tǒng)”的軟件開發(fā)。成功開發(fā)出基于通用組態(tài)軟件平臺的專門用于泵站、閘門、城市水廠等自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。

三、系統(tǒng)功能設(shè)計

1、界面直觀友好

界面采用三維GIS地球物理信息系統(tǒng)資料，直觀反映水源地地形地貌，并標(biāo)定各井站分布位置等。圖形界面采用3D 三維立體表現(xiàn)形式，真實再現(xiàn)井房內(nèi)設(shè)備運行情況，操作者如身臨其境，大大提高操作的舒適性和直觀性。仿真儀表顯示、閥門開度顯示、動態(tài)水流顯示、語音提示、聲光報警等功能的開發(fā)，以及三維、多媒體、動態(tài)顯示的融合應(yīng)用，使得運行操作直觀、友好、生動。

2、訪問權(quán)限管理

為保證系統(tǒng)操作的安全性和許可性，系統(tǒng)登錄設(shè)置兩級以上操作權(quán)限，分別為：系統(tǒng)管理員級權(quán)限和操作員級權(quán)限，管理員級用戶能夠執(zhí)行軟件系統(tǒng)所具有的所有功能進(jìn)行操作、查詢、打印等；操作員級用戶只能進(jìn)行被授權(quán)許可執(zhí)行的相關(guān)操作，超出權(quán)限范圍的操作將被系統(tǒng)拒絕執(zhí)行，保證系統(tǒng)運行安全。

3、供水管線管理

為便于井群管理，根據(jù)井位具體分布位置，將水源地井群分為“一干四支”供水線路，在上位機軟件系統(tǒng)實現(xiàn)分區(qū)域管理，數(shù)據(jù)、報表等均按照區(qū)域進(jìn)行管理，方便查詢、分析。具體歸屬劃分如下：1#、2#、4#、5#、6#、7#為南供水支線；3#、9#為東供水支線；新8#、新2#、新3#、新9#為中供水支線（管理所）；10#、11#為北供水支線；管線匯合后向東郊水廠供水管線為供水干線。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計

1、單井界面設(shè)計

采用三維立體模型嵌入組態(tài)監(jiān)控軟件內(nèi)，實現(xiàn)井房場景的真實再現(xiàn)，操作界面友好，提高了操作人員的舒適性和直觀性。功能設(shè)計有：遠(yuǎn)程/現(xiàn)地啟?？刂?、電動閥開/關(guān)、設(shè)備故障報警、電氣量采集（電壓、電流、電量等）、數(shù)據(jù)量采集（流量、壓力、液位等）、設(shè)備狀態(tài)（閥狀態(tài)、軟起狀態(tài)、通訊狀態(tài)、模塊狀態(tài)等）、設(shè)備累計運行數(shù)據(jù)（累計流量、累計電量、累計運行時間、累計跳閘次數(shù)、啟停次數(shù)等）。并設(shè)置緊急停止按鈕，以利于設(shè)備故障時及時做出反應(yīng)，將損失降低到最小限度。

井房內(nèi)部界面如下圖所示：

2、報警功能

系統(tǒng)提供分級報警功能分別以彈出、聲光報警、和語音報警；

設(shè)備報警：報警時間.報警設(shè)備.報警類型；

同時視頻系統(tǒng)與泵房內(nèi)紅外感應(yīng)探頭實現(xiàn)聯(lián)動，一旦有報警發(fā)生（人員非法進(jìn)入），監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)立即前臺顯示報警信息，并自動彈出該井房內(nèi)視頻圖像，同時聲光報警并，語音仿真提示值班人員。

3、數(shù)據(jù)采集及記錄查詢

系統(tǒng)可以根據(jù)事件、時間、相應(yīng)對歷史數(shù)據(jù)、操作事件、報警事件等條件進(jìn)行記錄查詢檢索。并可根據(jù)時間段，分管線、區(qū)域查詢供水系統(tǒng)瞬時流量、總流量、電壓、電流、功率因數(shù)、累計電量、總功率以及總瞬時千噸水電耗等數(shù)據(jù).參數(shù)。

4、系統(tǒng)界面設(shè)置

為便于監(jiān)控整個水源地實時供水情況，獨設(shè)立一個供水流程界面：此界面為監(jiān)控主界面，分別顯示南線泵站、東線泵站、中線泵站、北線泵站的供水工藝流程，顯示泵站及閥門的開關(guān)信息，并用動畫顯示出水方向及電機電流，電壓、功率等參數(shù)。

另外為便于監(jiān)控其他運行參數(shù)及數(shù)據(jù)分析，分別單獨設(shè)置實時流量顯示界面、實時電量顯示界面、千噸水電耗顯示界面。用來顯示東線、南線、中線、北線泵站的供水流量、電機功率、耗電量等信息。

5、管道滲漏監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)

建立水泄漏預(yù)警模型、爆管預(yù)警模型，以測點能夠測量到的實時數(shù)據(jù)為依據(jù)，分析水泄漏、爆管趨勢，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有泄露或爆管的趨勢，立即發(fā)出預(yù)警，防患于未然，最大程度減少水資源的消耗，并實時監(jiān)測供水管道運行狀況，發(fā)現(xiàn)泄露報警，立即現(xiàn)場查驗、處理，大大提高了事故響應(yīng)速度。

6、系統(tǒng)通信監(jiān)控

系統(tǒng)總覽界面除顯示各井地理位置分布信息外，同時可現(xiàn)實各井與中控系統(tǒng)的通訊狀態(tài)情況，通過對各井控制單元內(nèi)部通訊狀態(tài)寄存器的監(jiān)控，通訊正常時顯示綠色無線信號，通訊故障時顯示紅色無線信號，并閃爍提示?？蓪崟r監(jiān)控通訊狀態(tài)，便于工程技術(shù)人員對系統(tǒng)故障進(jìn)行檢修和排障。

7、軟件遠(yuǎn)程通信

本系統(tǒng)根據(jù)業(yè)主要求，采用多主戰(zhàn)監(jiān)控方式，分為水源地管理中心和集團調(diào)度中心兩個主站點，從站為個井位s7-200控制單元，采用以太網(wǎng)通訊組網(wǎng)。各主站均能獨立訪問現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)。

五、工程效益及經(jīng)驗建議

工程系統(tǒng)升級改造完成以來， 以系統(tǒng)良好的人機交互界面，快速的光纖通訊，完善的報警體系，及時地數(shù)據(jù)存儲，不僅實現(xiàn)了水源地井群的高效集中調(diào)度，同時實現(xiàn)了于水廠、集團調(diào)度中心的數(shù)據(jù)實時共享，極大提升了城市供水的運行效率和管理水平，實現(xiàn)了良好的社會經(jīng)濟效益。建議工程建管過程中重點加強光纖尤其尾纖的保護，避免老化；優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，設(shè)置專用數(shù)據(jù)服務(wù)器，降低現(xiàn)場控制單元訪問負(fù)擔(dān)；做好弱點系統(tǒng)接地，規(guī)范布線方式，減少系統(tǒng)耦合干擾；強化人員業(yè)務(wù)培訓(xùn)，使得系統(tǒng)能夠最大限度發(fā)揮效益。