水源地井群自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)

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(guò)十多年的連續(xù)運(yùn)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(kù)和數(shù)據(jù)通訊等關(guān)鍵功能失去作用，視頻系統(tǒng)無(wú)視頻圖像信號(hào)等故障，給水源地供水系統(tǒng)高效有序運(yùn)行管理帶來(lái)很大隱患和不便。

二、系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)

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

三、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

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(shí)再現(xiàn)井房?jī)?nèi)設(shè)備運(yùn)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(mén)開(kāi)度顯示、動(dòng)態(tài)水流顯示、語(yǔ)音提示、聲光報(bào)警等功能的開(kāi)發(fā)，以及三維、多媒體、動(dòng)態(tài)顯示的融合應(yīng)用，使得運(yùn)行操作直觀、友好、生動(dòng)。

2、訪(fǎng)問(wèn)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(jí)以上操作權(quán)限，分別為：系統(tǒng)管理員級(jí)權(quán)限和操作員級(jí)權(quán)限，管理員級(jí)用戶(hù)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(xún)、打印等；操作員級(jí)用戶(hù)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(yùn)行安全。

3、供水管線(xiàn)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(xiàn)路，在上位機(jī)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分區(qū)域管理，數(shù)據(jù)、報(bào)表等均按照區(qū)域進(jìn)行管理，方便查詢(xún)、分析。具體歸屬劃分如下：1#、2#、4#、5#、6#、7#為南供水支線(xiàn)；3#、9#為東供水支線(xiàn)；新8#、新2#、新3#、新9#為中供水支線(xiàn)（管理所）；10#、11#為北供水支線(xiàn)；管線(xiàn)匯合后向東郊水廠(chǎng)供水管線(xiàn)為供水干線(xiàn)。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1、單井界面設(shè)計(jì)

采用三維立體模型嵌入組態(tài)監(jiān)控軟件內(nèi)，實(shí)現(xiàn)井房場(chǎng)景的真實(shí)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(jì)有：遠(yuǎn)程/現(xiàn)地啟停控制、電動(dòng)閥開(kāi)/關(guān)、設(shè)備故障報(bào)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(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)（累計(jì)流量、累計(jì)電量、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、累計(jì)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(shí)及時(shí)做出反應(yīng)，將損失降低到最小限度。

井房?jī)?nèi)部界面如下圖所示：

2、報(bào)警功能

系統(tǒng)提供分級(jí)報(bào)警功能分別以彈出、聲光報(bào)警、和語(yǔ)音報(bào)警；

設(shè)備報(bào)警：報(bào)警時(shí)間.報(bào)警設(shè)備.報(bào)警類(lèi)型；

同時(shí)視頻系統(tǒng)與泵房?jī)?nèi)紅外感應(yīng)探頭實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，一旦有報(bào)警發(fā)生（人員非法進(jìn)入），監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)立即前臺(tái)顯示報(bào)警信息，并自動(dòng)彈出該井房?jī)?nèi)視頻圖像，同時(shí)聲光報(bào)警并，語(yǔ)音仿真提示值班人員。

3、數(shù)據(jù)采集及記錄查詢(xún)

系統(tǒng)可以根據(jù)事件、時(shí)間、相應(yīng)對(duì)歷史數(shù)據(jù)、操作事件、報(bào)警事件等條件進(jìn)行記錄查詢(xún)檢索。并可根據(jù)時(shí)間段，分管線(xiàn)、區(qū)域查詢(xún)供水系統(tǒng)瞬時(shí)流量、總流量、電壓、電流、功率因數(shù)、累計(jì)電量、總功率以及總瞬時(shí)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(gè)水源地實(shí)時(shí)供水情況，獨(dú)設(shè)立一個(gè)供水流程界面：此界面為監(jiān)控主界面，分別顯示南線(xiàn)泵站、東線(xiàn)泵站、中線(xiàn)泵站、北線(xiàn)泵站的供水工藝流程，顯示泵站及閥門(mén)的開(kāi)關(guān)信息，并用動(dòng)畫(huà)顯示出水方向及電機(jī)電流，電壓、功率等參數(shù)。

另外為便于監(jiān)控其他運(yùn)行參數(shù)及數(shù)據(jù)分析，分別單獨(dú)設(shè)置實(shí)時(shí)流量顯示界面、實(shí)時(shí)電量顯示界面、千噸水電耗顯示界面。用來(lái)顯示東線(xiàn)、南線(xiàn)、中線(xiàn)、北線(xiàn)泵站的供水流量、電機(jī)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(cè)點(diǎn)能夠測(cè)量到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為依據(jù)，分析水泄漏、爆管趨勢(shì)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有泄露或爆管的趨勢(shì)，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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供水管道運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)泄露報(bào)警，立即現(xiàn)場(chǎng)查驗(yàn)、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(shí)可現(xiàn)實(shí)各井與中控系統(tǒng)的通訊狀態(tài)情況，通過(guò)對(duì)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(shí)顯示綠色無(wú)線(xiàn)信號(hào)，通訊故障時(shí)顯示紅色無(wú)線(xiàn)信號(hào)，并閃爍提示。可實(shí)時(shí)監(jiān)控通訊狀態(tài)，便于工程技術(shù)人員對(duì)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(tuán)調(diào)度中心兩個(gè)主站點(diǎn)，從站為個(gè)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(dú)立訪(fǎng)問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)。

五、工程效益及經(jīng)驗(yàn)建議

工程系統(tǒng)升級(jí)改造完成以來(lái)， 以系統(tǒng)良好的人機(jī)交互界面，快速的光纖通訊，完善的報(bào)警體系，及時(shí)地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)，不僅實(shí)現(xiàn)了水源地井群的高效集中調(diào)度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了于水廠(chǎng)、集團(tuán)調(diào)度中心的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享，極大提升了城市供水的運(yùn)行效率和管理水平，實(shí)現(xiàn)了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。建議工程建管過(guò)程中重點(diǎn)加強(qiáng)光纖尤其尾纖的保護(hù)，避免老化；優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，設(shè)置專(zhuān)用數(shù)據(jù)服務(wù)器，降低現(xiàn)場(chǎng)控制單元訪(fǎng)問(wèn)負(fù)擔(dān)；做好弱點(diǎn)系統(tǒng)接地，規(guī)范布線(xiàn)方式，減少系統(tǒng)耦合干擾；強(qiáng)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。