第一章 系統(tǒng)概述
供水管網(wǎng)GPRS遠(yuǎn)程測控調(diào)度系統(tǒng)的主要目的是解決自來水公司對供水各環(huán)節(jié)監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。該系統(tǒng)由監(jiān)控中心和各個(gè)水源監(jiān)測點(diǎn)組成，各個(gè)水源監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集終端（RTU或PLC）可監(jiān)視和采集水位、壓力、流量、濁度、余氯、泵頻等各種數(shù)據(jù)，供控制中心及有關(guān)部門分析和決策取用，提高工作效率，保證供水質(zhì)量，滿足日益增產(chǎn)的用水量的需求。
城市供水調(diào)度需要對各個(gè)自來水廠進(jìn)行管理，包括自來水公司控制中心、水廠分控中心、管網(wǎng)加壓站和水源監(jiān)控站等。城市供水管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)一般包括：水司控制中心、多個(gè)水廠分控中心、多個(gè)水廠監(jiān)控分站、多個(gè)水源井監(jiān)控站、多個(gè)管網(wǎng)加壓站和多個(gè)管網(wǎng)測壓站。
城市供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)可以對遠(yuǎn)程現(xiàn)場的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)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，降低了故障率和提高了對系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間。便于及時(shí)迅速的了解及控制遠(yuǎn)端管道及閥門，低故障率和檢修的時(shí)間，減少停水次數(shù)。各水源監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集終端可自動采集管道壓力、水流量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與開關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)，信息傳輸?shù)阶詠硭镜谋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，可找到出故障的地點(diǎn)，從而當(dāng)一個(gè)遠(yuǎn)端出現(xiàn)故障時(shí)，能在最短的時(shí)間內(nèi)解決問題，恢復(fù)供水，提高了整體的服務(wù)水平，從而實(shí)現(xiàn)了城市供水的信息化、現(xiàn)代化。
目前，自來水供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)通信可簡單分為有線和無線兩大類，其中有線通信主要包括架設(shè)光纜、電纜或租用電信電話線、X.25、DDN、ADSL等，而無線則包括超短波通信、擴(kuò)頻通信、衛(wèi)星通信、GSM 短信/GPRS通信等。
在城市供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中，由于各管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)分布范圍廣、數(shù)量多、距離遠(yuǎn)，個(gè)別點(diǎn)還地處偏僻，因此架設(shè)光纜、鋪設(shè)電纜難度大、不切合實(shí)際，向電信部門租用專用電話線又要申請很多電話線，而且有些監(jiān)控點(diǎn)線路難以到達(dá)，況且采用電話線路時(shí)需要等待漫長的電話撥號過程，速度慢，運(yùn)營成本較高，總之監(jiān)控系統(tǒng)采用有線通信方式建設(shè)周期長、工作難度大、運(yùn)行費(fèi)用高，不便于大規(guī)模使用；與之相比，無線通信方式則顯得非常靈活，它具有投資較少、建設(shè)周期短、運(yùn)行維護(hù)簡單、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。在監(jiān)控系統(tǒng)中，無線通信方式主要包括：超短波（230MHz）無線數(shù)傳、擴(kuò)頻、衛(wèi)星通信、GSM數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)等，其中衛(wèi)星通信由于通信費(fèi)用昂貴，只在一些特殊的領(lǐng)域下
使用，未得以普及；而擴(kuò)頻通信技術(shù)雖然速率高，但只能在視距范圍內(nèi)傳輸，應(yīng)用也受到限制。采用超短波數(shù)傳電臺作為傳輸信道具有組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展容易、維修方便、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但由于系統(tǒng)工作于230MHz且多采用普通間接調(diào)制的數(shù)傳電臺，這就造成系統(tǒng)易受外界干擾、通信速率低、誤碼率高、數(shù)據(jù)傳送量不大、信號覆蓋范圍小等缺點(diǎn)。
經(jīng)過比較分析，我們選擇中國移動的GPRS系統(tǒng)作為城市供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺。目前，GSM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過電信部門的多年建設(shè)，覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，已成為成熟、穩(wěn)定、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)，特別是中國移動新推出的GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GSM/GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構(gòu)建自來水供水管網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡單。
第二章 項(xiàng)目說明及要求
一、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及功能要求
本項(xiàng)目由供水管網(wǎng)遠(yuǎn)程測控調(diào)度系統(tǒng)和小區(qū)泵站運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)組成
1、 供水管網(wǎng)遠(yuǎn)程測控調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
如上圖所示供水管網(wǎng)遠(yuǎn)程測控調(diào)度系統(tǒng)由調(diào)度中心、無線GPRS網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程終端單元（RTU）幾個(gè)部分組成：
遠(yuǎn)程終端單元（RTU）
遠(yuǎn)程終端單元RTU分散的分布在供水管網(wǎng)的遙測點(diǎn)上，主要由GPRS智能模塊、電源、天線、PLC的CPU及各種I/O模板及后備電池、機(jī)箱等幾部分組成。
遠(yuǎn)程終端單元RTU與現(xiàn)場設(shè)備的開關(guān)量、模擬量信號相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、存儲并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與調(diào)度中心傳送數(shù)據(jù)，接收并執(zhí)行上位機(jī)的命令。
具體功能如下：
RTU機(jī)箱：安裝于遙測點(diǎn)現(xiàn)場，為壁掛式，具有防盜功能（包括GPRS模塊天線），其固定螺絲置于箱體內(nèi)，設(shè)置門鎖，箱體內(nèi)具有220V交流電，信號輸入輸出接線端子，設(shè)置交流進(jìn)線空氣開關(guān)，配備一個(gè)220V交流電插座（檢修時(shí)方便使用）；RTU工程：由招標(biāo)方提供SIM卡，并負(fù)責(zé)箱體固定安裝（包括電源進(jìn)線，信號輸入輸出線接線），中標(biāo)方提供RTU機(jī)箱（包括箱內(nèi)所有設(shè)備軟硬件及內(nèi)部接線）負(fù)責(zé)調(diào)試并指導(dǎo)安裝。
PLC：使用西門子、三菱、歐姆龍三品牌之一；
提供4路4-20mA模擬輸入、6路開關(guān)量輸入、4路開關(guān)量輸出，無需監(jiān)控中心控制，可自行進(jìn)行測量，并保存累積數(shù)據(jù)系統(tǒng)；
具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能（可通過監(jiān)控中心設(shè)定校準(zhǔn)），采集到的數(shù)據(jù)以時(shí)間為順序，以5分鐘/每次的密度，能在RTU端存儲一天的歷史數(shù)據(jù)，程序、參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)具有掉電保護(hù)功能；
定時(shí)上報(bào)：把從儀表采集到的數(shù)據(jù)，以定時(shí)（整5分鐘報(bào)一次）方式上報(bào)；
實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)播：可以響應(yīng)各監(jiān)控中心發(fā)出的查詢請求，將實(shí)時(shí)時(shí)刻或歷史時(shí)刻的數(shù)據(jù)發(fā)給監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)可發(fā)給多個(gè)監(jiān)控中心；
輸入信號損壞時(shí)發(fā)出報(bào)警信息；
當(dāng)系統(tǒng)上電復(fù)位，或系統(tǒng)運(yùn)行、通信發(fā)生異常死機(jī)復(fù)位（看門狗復(fù)位）時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)復(fù)位類型不同進(jìn)行復(fù)位處理，保證系統(tǒng)正常工作。
可為一次儀表（兩線制，三線制）提供24V電源，具有一次表供電功能。
GPRS模塊：使用廈門藍(lán)斯通信有限公司的LZ713C GPRS DTU，其核心使用SIMEMS MC39i無線模塊，內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，支持900/1800 MHz系統(tǒng)，提供RS-232接口，支持各種非TCP/IP終端設(shè)備數(shù)據(jù)的透明傳輸，可上電即自動撥號上網(wǎng)，一直在線，自檢測假撥號現(xiàn)象，掉線可自動重?fù)堋ё灾鏖_發(fā)的主控電路和硬件看門狗，保證電路的可靠工作，并可根據(jù)用戶需要進(jìn)行遠(yuǎn)程在線升級。
調(diào)度中心設(shè)一主一備兩個(gè)GPRS模塊（即有一主一備兩個(gè)IP地址），平時(shí)RTU端的GPRS模塊只與調(diào)度中心主GPRS模塊（主IP地址）聯(lián)系，當(dāng)主IP地址聯(lián)系不上時(shí)，RTU端的GPRS模塊能自動與備用IP地址聯(lián)系，切換到備用系統(tǒng)進(jìn)行工作，當(dāng)主IP地址系統(tǒng)恢復(fù)正常，關(guān)閉備用IP地址系統(tǒng)時(shí)，能恢復(fù)到主IP地址系統(tǒng)進(jìn)行工作。
無線GPRS網(wǎng)絡(luò)
根據(jù)客戶內(nèi)部網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)安全的特殊要求，決定采用中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)的專用APN形式入網(wǎng)，每個(gè)SIM卡綁定固定內(nèi)部IP，擁有獨(dú)立上網(wǎng)APN名，其特點(diǎn)如下：
網(wǎng)內(nèi)分配專用的APN名，普通用戶不得申請?jiān)揂PN 。用于GPRS 專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN，也限制網(wǎng)外SIM卡使用專網(wǎng)APN。
調(diào)度中心
如上圖，由兩套PC及GPRS模塊組成雙機(jī)備份系統(tǒng)，兩臺PC，主用機(jī)選用服務(wù)器，備用機(jī)使用工控機(jī)。設(shè)置于公司調(diào)度中心，通過網(wǎng)絡(luò)與公司內(nèi)部網(wǎng)連接，調(diào)度中心PC驅(qū)動GPRS通信模塊向RTU下發(fā)配置信息、控制信息，及接收下位機(jī)上報(bào)的數(shù)據(jù)及告警信息，同時(shí)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，提供查詢、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表等功能
調(diào)度中心、監(jiān)控分中心的具體功能如下：
能夠給RTU下發(fā)組態(tài)信息、控制命令，能夠校準(zhǔn)RTU的時(shí)鐘
RTU發(fā)送來的數(shù)據(jù)自動進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫具備一定的安全措施
處理RTU的報(bào)警信息
數(shù)據(jù)遙測功能：定時(shí)巡測、手動巡測、隨機(jī)抽測、分組召測
遙控功能：控制RTU開關(guān)量輸出點(diǎn)的開、關(guān)狀態(tài)、遙信開關(guān)狀態(tài)
參數(shù)狀態(tài)管理功能：設(shè)置修改各測量數(shù)據(jù)上、下限值，通訊參數(shù)
在線組態(tài)功能：新增RTU數(shù)據(jù)采集點(diǎn)等參數(shù)通過組態(tài)定義即可完成。
數(shù)據(jù)庫管理功能：對測得的數(shù)據(jù)建庫，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，查詢歷史數(shù)據(jù)，報(bào)表打印
具有數(shù)據(jù)顯示功能： 能顯示測量的各種數(shù)據(jù)、遙信開關(guān)狀態(tài)、各種系統(tǒng)圖形等
具有圖形功能,模擬顯示管網(wǎng)圖、水廠工藝流程圖等
搶修修理、停水、管網(wǎng)沖洗等數(shù)據(jù)錄入及統(tǒng)計(jì)。
數(shù)據(jù)共享功能：應(yīng)提供一個(gè)WEB站點(diǎn)，該WEB站點(diǎn)使公司寬帶內(nèi)部網(wǎng)的任意一臺工作站只通過WEB瀏覽器就可以登陸查看所有監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和存儲的任何時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)。WEB站點(diǎn)通過用戶身份認(rèn)證授權(quán)方式控制該用戶可訪問那些監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和存儲的任何時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)。調(diào)度中心系統(tǒng)管理員能增加、刪除可訪問用戶，并對用戶進(jìn)行不同權(quán)限的授權(quán)。該WEB站點(diǎn)應(yīng)能通過超鏈接方式聯(lián)入公司統(tǒng)一平臺。
具備一開放的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，DLP大屏控制器軟件能夠讀取各監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
監(jiān)控分中心
監(jiān)控分中心設(shè)置于各區(qū)域水廠功能與調(diào)度中心類似，其PC使用工控機(jī)，主要與各自區(qū)域的遙測點(diǎn)RTU聯(lián)系。
2、 小區(qū)泵站運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
如上圖所示小區(qū)泵站運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)由泵站監(jiān)控中心、無線GPRS網(wǎng)絡(luò)、泵站終端幾個(gè)部分組成：
泵站終端
設(shè)置于各小區(qū)加壓泵站，由工控機(jī)（包括板卡）控制加壓泵站進(jìn)行自動供水。
功能要求：
加入GPRS模塊，編寫與GPRS的通信程序，實(shí)現(xiàn)與泵站監(jiān)控中心的聯(lián)網(wǎng)要求。
泵站監(jiān)控中心
如圖，由PC及GPRS模塊組成系統(tǒng)，其PC使用工控機(jī)。設(shè)置于泵站監(jiān)控中心，通過網(wǎng)絡(luò)與公司內(nèi)部網(wǎng)連接，泵站監(jiān)控中心PC驅(qū)動GPRS通信模塊向泵站終端下發(fā)控制信息，及接收下位機(jī)上報(bào)的數(shù)據(jù)及告警信息，同時(shí)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，提供查詢、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表打印等功能
數(shù)據(jù)為泵站設(shè)備上的電壓、電流、電度、壓力、流量、液位、機(jī)組開停機(jī)狀況，能完成流量和電度積算。
二、設(shè)備配置及材料
服務(wù)器及工控機(jī)配置表
設(shè)備名稱 設(shè)備詳細(xì)配置 備注
機(jī)架式服務(wù)器 CPU:一個(gè)INTEL Xeon 2.8GHz/512K
內(nèi)存：1024MB DDR SDRAM
硬盤：四個(gè)Ultra32010K 73G熱插撥硬盤
陳列卡:Smart Array 5312 陣列卡
顯示器：17寸液晶顯示器
工控機(jī) 19寸機(jī)架式機(jī)箱，CPU P4-1.8G以上，內(nèi)存DDR512M,刻錄機(jī)52倍速，網(wǎng)卡：10M/100M PCI;硬盤80G，顯示器17吋液晶。
以上設(shè)備中的服務(wù)器品牌建議用IBM，HP等服務(wù)器。
工控機(jī)建議用研華等知名品牌。
設(shè)備材料一覽表
序號 單位 數(shù)量 備注
RTU端
設(shè)備 1 PLC及其模塊 套 X X個(gè)RTU站（管網(wǎng)壓力及水質(zhì)）
2 GPRS模塊（RTU用） 臺 X
3 電源 臺 X
4 機(jī)箱（帶鎖防盜） 臺 X
5 軟件 套 1
調(diào)度中心設(shè)備 7 服務(wù)器 臺 1 主用機(jī)選用服務(wù)器，備用機(jī)使用工控機(jī)
8 工控機(jī) 臺 1
9 GPRS模塊（調(diào)度中心用） 臺 2
10 電源 臺 2
11 機(jī)箱（裝GPRS及電源） 臺 2
12 A3激光打印機(jī) 臺 1
13 軟件 套 1
監(jiān)控分中心設(shè)備 15 工控機(jī) 臺 1
16 GPRS模塊（調(diào)度中心用） 臺 1
17 電源 臺 1
18 機(jī)箱（裝GPRS及電源） 臺 1
19 A3激光打印機(jī) 臺 1
泵站監(jiān)控中心設(shè)備 20 工控機(jī) 臺 1
21 GPRS模塊（泵站中心用） 臺 1
22 電源 臺 1
23 機(jī)箱（裝GPRS及電源） 臺 1
24 A3激光打印機(jī) 臺 1
25 軟件 套 1
泵站設(shè)備 27 GPRS模塊（泵站用） 臺 X X個(gè)小區(qū)泵站原有工控機(jī)
28 電源 臺 X
29 機(jī)箱（裝GPRS及電源） 臺 X
30 軟件
其他設(shè)備及材料 批 1
安裝調(diào)試
其他設(shè)備及材料
除設(shè)備材料一覽表之外的完成本系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)功能所需要的其他設(shè)備及材料。
RTU端設(shè)備、監(jiān)控分中心設(shè)備、泵站設(shè)備實(shí)際發(fā)生數(shù)量結(jié)算。
三、人員培訓(xùn)及提交資料
為了方便用戶盡快掌握調(diào)度系統(tǒng)及泵站運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)的操作，由資深的工程師對我司相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行免費(fèi)培訓(xùn)。具體培訓(xùn)內(nèi)容如下：
1、技術(shù)培訓(xùn)日程和內(nèi)容：
•調(diào)度系統(tǒng)及泵站運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理及操作方法
•軟件使用操作方法
•初級故障識別及系統(tǒng)的維修、維護(hù)
2、技術(shù)培訓(xùn)效果：
•經(jīng)過培訓(xùn)的人員了解整套系統(tǒng)工作原理
•經(jīng)過培訓(xùn)的人員會調(diào)試系統(tǒng)
•經(jīng)過培訓(xùn)的人員會維護(hù)系統(tǒng)
•經(jīng)過培訓(xùn)的人員會故障初級診斷和維修
3、提交的資料和圖紙
應(yīng)提供相關(guān)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、運(yùn)行及投運(yùn)全部圖紙，并對其準(zhǔn)確性負(fù)責(zé)。
第三章 總結(jié)
綜上所述，應(yīng)用GPRS的自來水供水管網(wǎng)GPRS遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，其先進(jìn)性、實(shí)用性、擴(kuò)充性、安全性、可靠性，使得她必將在供水行業(yè)越來越廣泛地推廣應(yīng)用，為供水行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。
聯(lián)系人：李昌華
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