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神秾管 网物联网智能监控与管网捡漏系统

发布日期:2018-03-05  信息来源:深圳神 秾智能科技有限公司  点击次数:

1.秾管网 智能监控系统概述

本系统 主要是利用物联网技术即利用传感技术、定位技术、通信技术、计算机信息技术、自动控制技术、人工智能技术、云管理 系统对整个供水管网运行过程的主要参数、管网信息、设备运 状况进行动态监测、实时调 度和自动化控制,实现自动化信息管理,并将监 测点信息与管网空间位置相结合,以地形图为基础,直观表 达管网运行状况和监控点状态,结合预测、统计、数学模型、空间分析等手段,根据经济、技术指标和实际情况,进行优化控制反馈,完成对 供水管网调度各个环节的合理配置,即供水 管网调度与辅助决策问题,成为保 障供水管网经济、可靠运行关键所在。尤其体 现在对管网的快速、准确监控、安全维护、管网合理设计、抢修施工等方面,神秾智能利用物联网、GISSCADA系统技 术实现对供水管网调度的有效管理,这将极 大提高有关部门的管理水平和工作效率。

2.系统包含的主要内容:

(一)水质监测系统;
(二)管网水压、水量监测;
(三)远程抄表
(四)加压泵站智能控制;
(五)电磁阀智能控制;
(六)通信、数据采集与控制器
(七)展示操控管理终端

3.系统应用范围:

系统主要包括泵站、闸阀、管网物 联网智能自动化监测监控与相应管理服务系统软件,可以广泛应用于:

(一)城镇居 民供水监测监控系统;

(二)农业灌 溉智能自动控制系统;
(三)水利智能监控系统;
(四)河流雨晴(雨量)、水情(流量、水位)、水质远 程自动监测系统;
(五)燃气供 气智能自动控制系统;
(六)石油开 采数据采集与管网加测系统;
(七)消防用 水供水监测监控系统;
(八)烟感报警系统;
(九)智能家居;
(十)污水处 理智能监控系统

4.系统统计系统

 4.1系统设计原理:

1)     系统必 须具有高可靠性、稳定性和灵活性,以保证 生产安全可靠地运行。系
统能定 期对自身进行自诊断并且形成报告,能监视 整个系统的工作状态,以方便对
系统的维护和维修。
2)     系统应 具有较高的性能价格比。
3)     系统采用的硬件、软件和 网络应具有当时世界先进技术水平,并且经过实践
考验证明其安全、实用的产品。
4)     站控计 算机系统的操作系统采用Windows 2000/XP。
5)     系统具 有强大的人机对话能力。
6)     站控系 统本身应具有扩展能力。控制系 统的硬件和软件的可用率可以达到99.99%。
7)     系统软 件允许其它的应用程序和用户提取其数据库的数据。
8)     数据能够在SCADA系统和 其他系统之间传输。
9)     系统的 软件是模块化的,以便于SCADA系统组态时增加、删除。
10) 硬件在 性能上是模块化的,允许将 来在容量和功能上的扩展。
11) 系统采 用的网络结构应是技术先进和性能可靠的。
12) 系统具 有在外电源掉电情况下保护源程序和已采集的数据功能。在外电源
恢复后,RTU自动恢 复数据采集和过程控制。
13) 控制和算法组态在RTU中完成,RTU提供逻 辑梯形图语言和C语言两种编
程工具。
14) 系统能定 期对自身进行自诊断并且形成报告,能监视 整个系统的工作状态,
以方便 对系统的维护和维修
 
4.2设计选型:
 
根据本 系统的实际工艺现状,我公司 在充分分析本系统的具体需求和用户特点的基础上,吸取了 国内外的先进技术及在城市供水自动化领域多年的实际经验,为工程 系统进行了详尽的设计。我们推 荐采用我公司成熟的监控与数据采集系统(SCADA,并与符合工业标准 的配套的远程可编程控制器、RTU、集中器 网关等产品结合,组成性 能优良的物联网智能工业自动化控制系统。
 
4.3系统结构与组成

4.3.1系统结构:

   根据自来水公司的“系统需求”,完成以 上功能需要建立一套工业“监控与数据采集系统(SCADA)”。该系统 以自来水公司为控制中心,以计算 机办公自动化网为核心、以无线通讯(NB-IOT/GPRS)为通讯网络,由现有 的管网测压点远程站RTU系统等 设备组成监控系统。监控系统控制中心,配置1台工作站、1台服务器、1台打印设备和1个工程师站。通过系 统控制软件接口,可以把 数据提供给第三方(其他应用方)应用。通过Internet接口,可把数据(或重要的报警数据),在公司 内部或外部网络计算机上进行实时发布。管网检测远程站,配置以远程数据采集RTU系统,并将现 场监测数据通过无线网(LoRa/NBIOT/GPRS),将数据 上传至控制中心进行监控和管理。

4.3.2通讯模块与方式

根据工 程环境的实际要求,远程终 端与中控室需使用LoRa 、NB-IOT、GPRS 、WiFi LAN/WLAN 等通讯方式。同时要 求中控室也需配置两套接收处理系统,保证数 据采集与控制指令可靠传输。

  4.3.2.1    NB-IOT通信方式       

       基于蜂 窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IOT)成为万 物互联网络的一个重要分支。NB-IOT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的频段,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。[1] 

     NB-IOT是IOT领域一个新兴的技术,支持低 功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫 作低功耗广域网(LPWA)。NB-IOT支持待机时间短、对网络连 接要求较高设备的高效连接。NB-IOT设备电 池寿命可以提高至少5~10年,同时还 能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

NB-IOT具备四大特点:一是广覆盖,将提供 改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IOT比现有的网络增益20dB,覆盖面积扩大100倍;二是具 备支撑海量连接的能力,NB-IOT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备 功耗和优化的网络架构;三是更低功耗,NB-IOT终端模 块的待机时间可长达10年;四是更低的模块成本,企业预 期的单个接连模块不超过5美元。

运用NB-IOT设计用 于点到多点的情况,如系统数据遥测/SCADA 和自动分发、油田自动化、水和污水数据遥测/SCADA 以及联 机事务处理应用,能按双 工工方式作为主站或远端站工作。

 

 

4.3.2.2  GPRS通信

GPRS DTU 主要为 GPRS 数据传输业务、短消息 发送接收业务提供无线接口。DTU
通过无线网络,可以实 现带串口接口的所有嵌入式设备随时随地自由无线上网功能,设备本身提供 GPRS 协议转换功能,使得一些没有 TCP/IP 协议栈的设备也可以
实现无 线数据传输的功能。无线猫 支持的数据通信速率最高达 163.5KBPS,但实际
速度须根据实际的 GPRS 网络而定。
DTU 通过 串口和终端相连,内部嵌入 GPRS 各类协议,用户只 需要通过简单的 AT 命令就 可以轻松实现终端进行 GPRS 无线数据传输功能;同时 DTU 在内部 也实现了中英文短信的编码解码过程,用户不 必了解短消息的编解码算法,用户只 需要通过简单的 AT 命令就 可以实现短信的传输功能。

4.3.3 干管管网实时监测站

 在公司控制中心,能够对 所属的各个管网监测站的压力、流量,浊度、余氯、PH值等水 质参数进行在线测量,实现远程数据采集;能够对所属的 阀门的 站点进行监测和控制;有完整的数据库,可方便 的对历史数据进行统计、查询以及趋势显示;调度监 控中心与各个管网测压站点均采用BN-IOT(LoRaGPRS)无线网 络作为采集与控制的传输网络。重点管 网监测站也可以安装视频监控进行观察。对系统内的控制分站、远程站,可以方 便地增加与扩充,并与国 内外大多数家设备兼容。站点具 体数量以及各站点检测的参数种类、数量根 据实际系统需求确定。

4.3.3.1 管网监 测具体系 统设备配置清单见下表(仅供参考)

 

神秾管网物 联网智能监测具体系统设备配置清单
N0
产品名称
规格或型号
品牌
产地
单位
数量
       
1
无线RTU
SN-RTU01
神秾
深圳
 
根据系统需求定制
2
智能水表
 
 
 
 
 
3
电动阀门
 
神秾
深圳
 
 
4
传感器
5参数
神秾
深圳
 
压力、余氯、浊度、PH值、水温
5
传感器
4参数
神秾
深圳
 
压力、余氯、浊度、水温
6
传感器
3参数
神秾
深圳
 
压力、余氯、浊度
7
管理软件
 
神秾
深圳
 
 
8
  。。。。
 
 
 
 
 
 
9
 
 
 
 
 
 
 

 

 4.3.3.2神秾管 网物联网智能监控系统主要功能

(一)远程监测、监视
1)     监测电磁阀开、关(开合度)状态(需要配套电磁阀);
2)     监测管道水的压力、流量;
3)     实时在 线监测水质环境参数(余氯、浊度、PH、EC、氨氮值等);
4)     漏水监测。
(二)自动控制
用过智能终端(智能手机、电脑等)远程手 动或按逻辑控制电磁阀开启或关闭,调节出口水量等;
(三)自动巡检,运用GIS技术、图形化 模拟管网系统及其运作状况。
(四)传输网络
1)     有线网络:ADSL、光纤、网路通信时,支持视频实时监控;
2)     无线网络:GPRS/ LoRa/NB-IOT通信时 可以支持远程数据采集与控制;4G通信时 也可以同时视频传输。
(五)报警功能
1)     支持设备故障、漏水报警;
2)     采集数 据参数超限报警;
3)     支持红外监测、闯入报警,报警照片自动上传(需要配 套智能视频监控);
(六)高级分析
1)     分析采集数据、计算产销差、水资源利用效能等;
2)     自动生产报表、曲线图提高管理水平。

 

4.3.3.3 管网测 压控制器功能详细描述
管网测压远程控制器,仅可由 控制中心的操作员站,进行本 测压点数据采集的监视。
控制中心的操作员,可及时 了解管网压力的变化,主要功能为:
1)     测压点 的压力可作为实时调整水厂供水水泵转速的数据,达到压力稳定;
2)     通过对 测压点的压力实时检测,可以分 析供水区域的用水规律;
3)     通过对 测压点的实时压力趋势变化或压力突变,并综合 水厂供水流量趋
势记录 和相应测压点的流量情况,可以预 测该区域是否发生供水管网爆管或泄漏;
4)     测压点实时压力突变(超高/低),可自动报警;
5)     测压点的浊度、余氯作 为出厂水质监测的重要环节;
6)     通过对 测压点的阀门进行远程控制,可以更 快的响应实际需求、更快的对各种突 发事情作出反应;
7)   本地数据存储,在通讯中断的情况下,可以根据客户需求,存储一段时间的数据,在通讯恢复以后,再进行数据上调;在断电的情况下,数 保在 FLASH 中,保证不丢失。
8)   接收控 制中心发送的最新参数,完成远程诊断、维护、升级;
9)   测压点 设备以无人职守方式工作。
4.3.4 居民用 水远程抄表系统

4.3.4.1 组成

居民用 水远程抄表系统结构如下图:

居民用 水远程抄表系统由具有无线智能集中器网关、智能水表、组成。智能水 表可以选用带电磁阀和不带电磁阀2种。无线智 能集中器网关能够实施采集用户用水量数据,数据可以在本地存储,也可以 将数据实时通过BN-IOTLoRaGPRS)无线网络传送到 管理控制中心服务器,保证数据安全可靠。在管理 中心运用运营管理系统进行用水量、计价、收费、供水控制等管理。无线智 能集中器网关能够管理多达20000个计量点。无线智 能集中器网关具体规格见相应规格书

4.3.4.2 神秾抄 表系统具体系 统设备配置清单见下表(仅做参考):

神秾远 程物联网智能抄表系统设备清单
N0
产品名称
规格或型号
品牌
产地
单位
数量
       
1
无线集中器网关
 
神秾
深圳
 
根据系统需求定制
2
智能水表(带电动阀门)
 
 
 
 
 
需要与 无线集中器网关配套
3
管理软件
 
神秾
深圳
 
 
4
 。。。。
 
 
 
 
 
 
5
 
 
 
 
 
 
 

 

神秾远 程物联网智能抄表系统设备清单
N0
产品名称
规格或型号
品牌
产地
单位
数量
       
1
无线集中器网关
 
神秾
深圳
 
根据系统需求定制
2
智能水表(带电动阀门)
 
 
 
 
 
需要与 无线集中器网关配套
3
管理软件
 
神秾
深圳
 
 
4
 。。。。
 
 
 
 
 
 
5
 
 
 
 
 
 
 

 

4.3.4.4神秾远 程物联网智能抄表系统主要功能

(一)远程监测用户用水量;
(二)用过智能终端(智能手机、电脑等)远程手 动或按逻辑控制水表电磁阀开启或关闭,
(三)无线网络:GPRS/LoRa/NB-IOT通信时 可以支持远程数据采集与控制;
(四)支持设备故障报警;
(五)欠费报警,预警通知交费(短信、微信);
(六)提供客 户服务微信查询、交流平台;
(七)高级分析
1)        分析采集数据、计算水泵能效;
2)        自动生产报表、曲线图提高管理水平。
(八)对接第三方平台

 

4.3.5.神秾加 压泵站智能控制系统

4.3.5.1 加压泵 站智能控制系统组成

神秾加 压泵站智能控制系统由云服务器、云平台管理系统、无线智能控制柜、设备运行状态、水质环 境数据传感等组成,见下图:

 

 

 4.3.5.2具体系 统设备配置清单见下表(仅做参考)

神秾加 压泵站物联网智能控制系统设备清单
N0
产品名称
规格或型号
品牌
产地
单位
数量
       
1
物联网智能控制箱
 
神秾
深圳
 
根据系统需求定制
2
水泵
 
 
 
 
 
 
3
电磁阀
 
 
 
 
 
 
4
智能水表
 
 
 
 
 
 
5
压力传感器
 
 
 
 
 
 
6
余氯传感器
 
 
 
 
 
 
7
管理软件
 
 
 
 
 
 
 
。。。。
 
 
 
 
 
 

  神秾加 压泵智能控制系统主要功能如下:

(一)远程监测、监视

1)        监测电压、电流、频率、状态控 制方式等设备参数;
2)        监测压力、流量、水位、阀门开度等工艺参数;
3)        实时在 线监测水质余氯、PH值等,管压、流量监测;
4)        检测现场安防、设备巡检、现场环境等情况。
(二) 自动控制
1)     用过智能终端(智能手机、电脑等)远程手 动或按逻辑控制水泵、电磁阀开启或关闭,调节出口水量等;
2)     用过智能终端(智能手机、电脑等)远程手 动或按逻辑控制电磁阀开、关。
(三)传输网络
1)        有线网络:ADSL、光纤、网路通信时,支持视频实时监控;
2)        无线网络:GPRS/LoRa/NB-IOT通信时 可以支持远程数据采集与控制;4G通信时 也可以同时视频传输。
(四)报警功能
1)        支持设备故障报警;
2)        采集数 据参数超限报警;
3)        支持红外监测、闯入报警,报警照片自动上传;
(五)高级分析
1)        分析采集数据、计算水泵能效;
2)        自动生产报表、曲线图提高管理水平。
(六)对接第三方平台

 

 4.3.6 污水处 理智能控制系统

系统概述

秾城市 污水处理厂自控监控系统,是将污 水处理厂采集到的水位、流量、COD、氨氮、浊度、PH、设备运 行状态等数据和视频信号,通过环网光纤,接入监控中心,监控中 心可以进行数据存储、数据通讯、实时控制、污水厂 运行监视等操作,借助视 频监控与入侵报警等安防平台的接入,从而实 现污水处理厂厂集中管理。
神秾污 水厂集中管理系统广泛应用于化工园污水处理厂、污水泵站、城市大 型污水厂等需要对城市污水、生活污 水进行处理的场所。

 

4.3.6.2.   污水处 理智能控制系统组成

神秾污 水智能监控系统主要由现场数据采集设备及摄像机、报警装置、物联网智能控制柜、环网加工、、设备运行状态、水质环境数据传感等、监控中心等组成。神秾污水处 理智能监控系统总架构见下图:

 实际案例1

 

 实际案例2

 

实际案例3

 

 

4.3.6.3.   实现功能
(一)数据采集存储功能
通过现场仪表、传感器 等装置实时采集污水厂的水位、电机运行参数、泵的启停状态、格栅机的运行状态、流量、浊度、PH值、COD值、BOD值控制模式、电压、电流、保护状态等数据,通过通 讯网络将数据上传至监控中心进行存储,并根据 每个数据的特殊性,设定数据采集、存储的时间间隔。
(二)实时控制与调节
管理人 员在监控中心可以看各个污水厂的实时数据和视频监控画面,以了解 设备的运行状况和厂区内的人员活动情况。一旦各 监测数据出现偏离,及时发 现并做出相应的处理。同时对 所有的数据进行存储,生成记录日志。
(三)污水厂运行监视
    系统实 时采集各站点的数据,以文字、数字、动态画 面的形式展示设备的运行状态,提供直观的图文信息。实时监 测数据与视频在同一界面上显示,可以同 屏监测污水厂多个视频和数据,也可以 切换成单个污水厂的视频和数据显示。
(四)视频监控与入侵报警
系统在 使用环网光纤传输现场的自控信号、视频信号,可以传 输多路传输视频画面至监控中心,监视污水厂的全景、进出口等重要位置。光缆传 输具有冗余功能,当一组光缆断掉,另外一 组光缆自动连接通讯,两组光缆互不干涉。
系统支 持入侵报警系统,当有外 人未经许可进入泵站布防范围内,监控中 心产生报警提示,以便更 好地进行安全防范工作。

 

4.3.7.控制中心配置
4.3.7.1 控制中心功能
监控系统控制中心,设于供水公司,建成“监控与数据采集系统(SCADA)”中心站。
 
在控制中心,操作人 员可以通过计算机人机界面,可以实时监测与控制:
 
(一)管网测 压点远程控制站的所有工艺参数
(二)远程控 制阀门的开启和关闭
(三)通过工 业电视监控系统,对供水 公司的生产状况实时监视(可选用)
(四)查阅生 产过程的历史记录,可为公 司对生产设备的分析提供可靠数据
(五)形成数据报表,进行数据分析等
(六)数据采集与控制功能

 

4.3.7.2.   监控系统的扩容
监控系统在设计时,即考虑到扩容的问题。监控系 统的软硬件部分均以模块式设计,可以方便地进行增减。而无需 对监控系统进行大的改造,减少用 户在系统扩容时的投新增管网测压点的扩容
1)硬件方面
在扩容点,需安装 架设调试对应的成套硬件设备。
2)软件方面
在控制 中心监控计算机中,增加组 态控制界面和相应的程序,即可方 便地将二次加压站点、管网测 压等新增部分扩容到监控系统中。
例如:
增加新 二次加压站点的工艺流程图、报表;
增加新 二次加压站点的 PDB 实时数据库;
增加 Web 发布的界面等等。
4.3.7.3.   控制中心操作员站
操作员站,作为日 常生产控制的计算机站。以工业组态软件,设计出灵活、良好的 人机监视和操作界面。
采用IBM 3.0G/512M/80G/50XCD/3.5软驱/19LCD/ 1000M网卡的计算机,安装Windows2000P/XP中文版操作系统,运行ESPIDER SCADA工控组态软件。操作员 可及时了解监控系统内的所以生产设备运行状况,主要功能为:
1)     以通讯 网络自动采集公司生产现场的实时数据,按操作 员发出的指令控制现场设备;
2)     浏览生 产工艺流程图中的数据(与被监 控的二次加压站点、测压点等对应);
3)     查看自 动形成的生产过程实时运行曲线和历史运行曲线;
4)     查看和 处理按设定值自动生成的报警事件与信息;
5)     查询、检索自 动存储在计算机中生产数据库内的重要信息;
6)     自动生成班报、日报、月报等 各种报表并打印;
7)     对监控 系统参数设置或修改;
8)     以网络的方式,将实时 数据按一定时间(可设置)转存到网络数据服务
9)     器。提供的标准数据接口  ODBC/OPC,将数据 提供给第三方应用(如关
系数据库、办公自动化、自动调度系统、地理信 息系统及管理信息等)
4.3.7.4.   控制中心工程师站
工程师站,用于对 监控系统的日常维护和系统功能增加修改等功能的计算机站。以工业组态软件,设计出灵活、良好的 人机监视和操作界面。
采用IBM T43的计算机,安装Windows2000P/XP中文版操作系统,运行ESPIDER SCADA工控组态软件。
工程师站功能:
1)     具备操 作员的所有功能;
2)     工程师 通过密码登录后可进行系统流程图重新组态、分析和修改,以及系统管理和维护;
3)     系统扩展/缩小时,可增删 RTU/PLC 等控制器分站。
4.3.7.5.   网络数据服务器
网络数据服务器,负责数据的采集控制、历史数据的存储、各种统 计报表数据的处理、网络数据发布等功能。
     ODBC  OPC                   GIS/MIS/CRM/SCM等应用)。
网络数据服务器功能:
1)     以网络的方式,接收操 作员站的实时数据;
2)     提供整 个监控系统的历史数据库;
3)     建立 WEB 数据、流程图的发布服务;
4)     网络上 的计算机可通过 IE 浏览器 查询生产报表和实时参数流程图

 

 

 

 

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