一、背景描述

1.1 项目背景

随着城市现代化建设步伐的加快，高层建筑越来越多，城市对水量的需求不断增大，对供水能力的要求越来越高。针对城市的分区分压供水，二次供水设施较多。城市的二次供水设施大部分由物业公司负责管理，其余部分由居委会、产权单位或房地产开发公司等负责管理。部分二次供水设施由于管理单位专业水平较低，管理效率低下，管理成本较高，个别二次供水设施甚至无人管理，直接影响居民正常用水和安全用水。

当前二次供水分散管理模式已难以满足居民对二次供水管理、水质水压、服务质量的要求，已不能适应当前高速发展的社会经济形势需要。对居民二次供水设施实行统一管理，确保二次供水设施安全可靠运行，已显得尤为重要。

为了了解泵房实时运行信息，需建立一套远程集中监控系统，针对泵房实际情况，在原泵房控制系统的基础上，利用网络通讯技术，实现监控中心对各二次供水泵房的数据监控。实时获取泵房电压、电流、进水压力、出水压力、变频器频率、电机状态等信息，实现对泵房的远程监控。结合泵房实现无人值守管理需要，提高管理效率，节省人力、物力和财力。

二、需求分析

建立远程集中监控系统，实现监控中心对所辖二次供水泵房的统一运营管理，实时监控供水泵房的运行信息，确保居民正常用水和安全用水。实现供水泵站无人值守，统一调度指挥，提高管理效率，节省运营成本，保证整个二次供水高效、安全、稳定的运行。

2.1 二次供水泵房监控设备特点

       大部分二次供水泵房建设年代不一样，水泵的提供厂商不同，水泵规格不一，水泵数量不等。二次供水泵房自动化系统也有不同的特点和通讯接口，其控制方式有的采用的是单片机控制的，有的是 PLC 加变频器控制的，有的是智能仪表 PID 调节控制的，且设备厂家各有不同。这就要求远程集中监控系统能够兼容二次供水泵房的自控系统，或者直接从设备采集，以建立和各二次供水泵房的数据通讯。

2.2 二次供水泵房数据监控

实时监控数据主要如下：

1. 监测供水泵房的温度、湿度等环境参数；

2. 监测供水泵房的浸水情况；

3. 监测供水泵房供电电压、供电电流、电量等供电状态；

4. 监测每台加压泵工作电流、工作电压、工作频率、检修状态、启停状态、保护状态等；

5. 监测每个电动阀门的开度、开到位关到位状态；

6. 监测进站压力、出水压力、出水流量、蓄水池水位、浊度、PH 值、余氯等信息；

7. 监测泵房内污水积水池水位，根据水位控制污水泵排水；

8. 自动/本地/远程控制每台加压泵的工作频率或启停状态，阀门的开状态关状态等；

2.3 报警提示和处理

各二次供水泵房出现压力不足、压力超限、停水、漏水、停泵等相关异常现象时，应立即报警并及时通知相应的维护人员及时到位处理。

2.4 数据展示

实时采集二次供水泵房监测数据，传输至二次供水监控中心进行数据展示，同时对二次供水领导及集团领导、及各相关部门提供共享数据的服务。

可根据历史数据，形成日、月、季、年的压力、流量汇总曲线、报表，为二次供水的管理、运行及决策提供科学依据。

三、系统介绍

3.1 系统特点及优势

 

3.2 系统组成

3.2.1 数据采集

数据采集服务器采集监控系统所有数据。确保对二次供水泵房监测数据的实时、稳定采集。

系统可灵活设置数据采集周期，对于变化频繁、重要的监测信息，特别是与远程控制相关的信息，设计较短采集周期（例 1 秒） ，对于变化缓慢、不太重要的监测信息设置为较长的采集周期（例 5 分钟） 。这样既满足了系统对数据采集的要求，又节省了无线传输数据流量或降低对有线带宽的要求。

3.2.2 数据存储

监控系统按 500 到 1000 个二次供水泵房数据接入，就有 1.5 万到 3 万个数据点，数据量较大。在监控中心部署工业数据库以存储海量的工业历史数据。工业数据库服务器设置为集群冗余，确保了数据存储的完整性。

（1）高性能的数据采集和存储，高容量、高吞吐能力

 存储速度：单台服务器每秒可存储（插入）超过 200,000 个输入值。

 检索速度：单台服务器单点检索每秒查询多达 150,000 条记录；并发检索每秒查询多达 20,000 条记录。

 数据点数 ：单台服务器可最多存储 1,000,000 个数据点的历史数据。

 数据容量：可以保存长达数月甚至数年的历史数据保存和归档，最长保存10 年历史数据。

 并发客户：支持最多 256 个并发客户同时存储和检索实时及历史数据。

（2）高效的数据压缩算法实现了存储空间和数据精度之间的最佳平衡

在保证用户指定的数据精度的条件下，能够极大地减小存储数据所需的磁盘空间；同时，高效的还原算法也最大限度地保证了数据的压缩和还原几乎不影响系统的性能；支持精细到变量点的压缩配置，可单独针对每一个标签点进行压缩方法和压缩参数的配置。常规数据压缩比为 25%-85%，稳定数据、数据变化缓慢时可达 95%。

3.2.3 GIS(电子地图)

可采用地图浏览方式，快速定位各二次供水泵房的位置，获取关键运行数据，如电压、电流、流量、进出口压力等，了解各泵房的运行概况，达到一目了然，掌控全局的效果。可通过点击进入各泵站工艺画面，详细了解各泵站的运行情况，实现快速定位浏览。

 

电子地图

3.2.4 列表显示

可对二次供水泵房的实时监测数据按各泵房列表排序显示。 便于实时数据的查看和各个泵房参数对比。

当某一泵房出现报警信息后，列表会自动将报警泵房置顶显示。

 

3.2.5 视频监控

监控系统可嵌入第三方的视频监控，可在本地访问该监控视频，并可进行云台控制。

3.2.6 远程控制

可远程控制污水泵的启停，以确保泵房污水积水池水位在安全范围内。远程控制每台加压泵的工作频率或启停状态，阀门的开/关状态，最大限度的满足用水需求。

结合系统数据分析，实现泵房水泵的有序启停，保证区域供水的安全、持续、稳定、可靠运行，节约人力、物力和财力的投入，提高生产效率。

3.2.7 系统报警

系统具有强大的报警功能，当二次供水泵房压力等参数出现异常情况时立即报警，及时通知操作人员，以进行故障监控和决策制定。系统支持对实时、历史的报警进行显示、存储、查询等操作，可以实现语音报警、微信报警等功能。系统报警不只单纯的记录报警信息，同时会把所有与该报警所有相关的数据、条件记录到数据库，以供事故追溯、设备运转操作分析。

报警显示的方式包括实时报警表格、历史报警表格和报警查询表格的方式。

报警可以定义优先级，不同优先级的报警可以在窗口中以不同的颜色进行显示，报警信息可以按照优先级进行排序。

3.2.8 趋势曲线

系统提供丰富的曲线功能，用户可以方便的查看压力、水位等实时、历史曲线。

趋势曲线支持实时曲线和历史曲线的在线切换。灵活展示分析实时监测数据/历史数据的变化趋势、同类数据同一时间段趋势对比、同一数据不同时间段趋势对比。

趋势曲线应可以任意自由放大或缩小时间轴（如跨度可大于一年，也可为 1 秒） 。支持多纵轴多曲线展示，能为不同的曲线设置不同的纵轴，最多可容纳 64 条曲线。具有良好的客制化功能，能够定制不同外观的趋势曲线，支持曲线在线配置。

 

泵房温度曲线图

3.2.9 智能报表系统

系统提供内嵌式报表系统，工程人员可以任意设置报表格式并通过系统提供的报表函数在报表中实现各种运算、数据转换、统计分析和打印等操作。在系统中既可以实时数据报表，也可以实现历史数据报表，同时还支持在线修改报表格式的功能，并支持 EXCEL导出功能。

利用系统的报表功能可设计生产报表，泵运行管理报表，智能化的计算，替代人工手动录入报表，方便管理。

3.2.10 安全管理

系统提供了一个先进的基于用户的安全管理系统， 每个用户必须根据事先规定的使用权限和使用范围，允许或禁止其对监控系统进行监控，不允许越限进行数据访问，更不能随意对远程设备进行控制，以确保系统运行安全。

3.2.11 系统日志

系统自动记录用户登录系统操作，和对监控系统执行的操作（例如自动记录某个操作员远程起泵操作），便于事故等追溯，规范操作员的行为。

3.2.12 云访问

系统支持通过IE浏览器进访问SMART云系统，使管理层的计算机在不需要额外安装软件的情况下，实现随时随地对监控系统的访问。系统的 Internet 应用，实现了对客户信息服务的动态性、实时性和交互性，在 Web 画面中用户能够对云服务器中的数据进行浏览，包括实时数据、历史数据、报警数据以及事件数据，对于具有操作权限的用户还可以进行相关控制操作。

 

泵房湿度

3.2.13 视频叠加

对于有视频监控的泵房，智能泵房监控系统可以将电压、电流、流量、进出口压力等主要信息在视频监控画面上叠加显示。也可在手机端查看现场视频以及叠加的信息。

四、系统设备

4.1硬件设备

本系统硬件设备只包含智能泵房报警主机、泵房数据采集器。

4.1.1智能泵房报警主机

1）智能泵房报警主机主要功能

• 接收前端泵房数据采集器的信息

• 将信息进行整合分析处理

• 在显示器上展示本地泵房监控系统

2）产品概述

• 产品品牌：恩易

• 产品名称：智能泵房报警主机

• 产品型号：NE-PS2000-SE

• 产品图片：

 

设备图

 

3）设备接口

 

 

指示灯面板图

 

 

接口面板图

 

接口与说明：

标号名称	功能说明
电源接口	交流供电220V/50Hz
SWITCH	设备电源开关
	附加功能
	网络接口
HDMI	高清视频输出接口
	鼠标接口
	音频输出接口
RS232	附加功能
RS485A	附加功能
RS485B	附加功能
RELAY1	附加功能
RELAY2	附加功能
PWR	电源指示灯
WORK	主机工作指示灯
NET	网络信号指示灯

 

4）技术参数

型号	智能泵房报警主机
支持设备	ES1000设备
通信接口	网口（10-100M自适应），HDMI口，RS232口，RS485口，USB2.0接口
发送协议	HTTP协议/TCP长连接/TCP短连接
电源隔离度	2500V
电压功耗	AC220V
工作温度	温度（-40°C-80°C）
工作湿度	湿度（<50%）
设备重量	1kg
外壳材料	铝（1U机箱）
安装方式	机架式安装
机械尺寸（W×H×D）	300*485*45（mm）

 

4.1.2泵房数据采集器

1) 泵房数据采集器主要功能：

接收水泵仪表的数据

将信号进行整合分析处理并上报。

2) 产品概述

产品名称：泵房数据采集器

产品型号：NE-EP1500-BF

输入视频标准：网络高清数字信号

产品图片：

 

泵房数据采集器完成各项监测数据的采集实现各项参数在视频画面上的叠加，完成数据参数的记录分析及上报至云平台，实现各项参数的有效监管。