第一部分：客戶需求

（1）應(yīng)用背景　　
隨著社會的進步和經(jīng)濟的快速發(fā)展，現(xiàn)代社會各行各業(yè)對水資源的需求劇增，地下水是一種不可或缺的寶貴資源，加上水源井地理位置分布的離散性，導(dǎo)致水源井的管理變得既重要又復(fù)雜。傳統(tǒng)工作人員定時查看以及后來的架設(shè)光纖、鋪設(shè)電纜的監(jiān)控方式，都由于成本、時延及管理等局限不能很好的滿足水源井監(jiān)控需求。在此背景下，通過無線GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控泵站，實現(xiàn)無人值守的水源井監(jiān)控應(yīng)運而生，并得到了廣泛應(yīng)用。

（2）無線水源井群集中監(jiān)控系統(tǒng)

我公司自主研發(fā)的SQ-JW遠程無線水源井群集中監(jiān)控系統(tǒng)是集傳感技術(shù)、自動化控制技術(shù)、無線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為一體的自動化網(wǎng)絡(luò)式監(jiān)控管理系統(tǒng)。它是在水源井位或用水單位設(shè)備上安裝一個水資源測控器，實現(xiàn)對水表流量、水井水位、管網(wǎng)壓力及對用戶水泵的電流、電壓的采集，以及對水泵的啟停、電動閥的開閉等控制，通過無線數(shù)傳電臺或GPRS/3G通訊方式與水資源管理中心計算機聯(lián)網(wǎng)，實時對各用水單位進行監(jiān)管和控制。

該系統(tǒng)能夠成功的解決人工遠程啟動、停止水源井水泵的不便與危險，同時大大地提高了測量精度，使運行人員在值班室中心泵房通過計算機可隨時直觀地監(jiān)視和控制水源地各井位泵運行狀況。另外，現(xiàn)場分站相關(guān)設(shè)備可將采集到的水源地各井位運行參數(shù)傳輸?shù)街蛋嗍揖W(wǎng)控中心，網(wǎng)控人員視情況，通過權(quán)限的設(shè)置，對水源地各井位進行控制，極大的提高了水源井整個系統(tǒng)的自動化運行管理水平。本系統(tǒng)適用于供水單位以及電廠、鋼廠等大型企業(yè)遠程控制管理自備水源井。

第二部分：系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及工作原理

（1）系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

SQ-JW遠程無線水源井群集中監(jiān)控系統(tǒng)主要包括：值班室中心主站監(jiān)控平臺和現(xiàn)場井位控制分站：

◇中心主站監(jiān)控平臺由工控機、系統(tǒng)監(jiān)控軟件、網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備共同構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測、查詢、遙調(diào)、運算、統(tǒng)計、控制、存儲、分析、報警等多項功能。

◇現(xiàn)場井位控制分站主要由數(shù)據(jù)采集模塊、電磁流量計、壓力變送器、液位傳感器、電磁閥、測控儀表、數(shù)據(jù)接發(fā)儀、避雷器、電源控制器、繼電器單元、配電控制機柜及安裝附件組成。它與中心主站監(jiān)控平臺通過無線數(shù)傳電臺或GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)方式連接到一起。水源地各井位泵房為分站，中心泵房統(tǒng)領(lǐng)各分站，通過中國移動的無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，實現(xiàn)點到多點的通訊，從而最終實現(xiàn)對各井位泵的遠程集中監(jiān)視和控制。

（2）系統(tǒng)工作原理

在水源地各個井位安裝一臺遠方遙控箱，控制箱內(nèi)核心設(shè)備為RTU和DTU。RTU采集現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)信息，DTU將此信息從控制箱經(jīng)移動公網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)，最終傳至值班室中心主站監(jiān)控平臺，監(jiān)控平臺將獲得的信息進行存儲，分析，轉(zhuǎn)發(fā)，輸出等動作。基于無線網(wǎng)絡(luò)的水源井監(jiān)測系統(tǒng)可直接通過GPRS通信控制器，實現(xiàn)主控中心與泵站之間的無線數(shù)據(jù)通路。

第三部分：無線控制模式

目前水源井集中監(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、電纜或租用電話線等，而無線傳輸則包括超短波數(shù)傳電臺、GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)及衛(wèi)星通信等。在供水行業(yè)，由于各管網(wǎng)監(jiān)控點分布范圍廣、數(shù)量多、距離遠，個別點還地處偏僻，因此架設(shè)光纜、鋪設(shè)電纜難度大、不切合實際且運營成本較高，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、運行維護簡單、性價比高等優(yōu)點。SQ-JW遠程無線水源井群集中監(jiān)控系統(tǒng)主要推廣無線數(shù)傳電臺和GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)的控制模式。

（1）基于無線數(shù)傳電臺

數(shù)傳電臺是通過無線電波遠距離傳輸接發(fā)數(shù)據(jù)，它由發(fā)送機、接收機、傳感器，可編程邏輯控制器，接受發(fā)射電線等幾部分組成。電臺數(shù)據(jù)傳輸方式是指監(jiān)測系統(tǒng)通過調(diào)制解調(diào)器把采集到的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成音頻信號，通過特定頻率的電臺發(fā)射出去，接收端解調(diào)恢復(fù)原來的信號的方式。它是傳統(tǒng)的無線監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的通信方式。適用于遠距離傳輸數(shù)據(jù)、山區(qū)架線難度大的地方，可對水井水位、溫度、管網(wǎng)壓力、水表流量及電流、電壓等進行數(shù)據(jù)監(jiān)測，并能夠遠程控制。信號穩(wěn)定，應(yīng)用靈活，安裝方便。

（2）基于GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)

基于全透明的GPRS/3G數(shù)據(jù)傳輸模式，采用先進的無線射頻技術(shù)，基帶調(diào)制技術(shù)和數(shù)字處理技術(shù)，具有數(shù)傳誤碼率低實時在線、按量計費、快捷登錄、高速傳輸、自如切換等特點。GPRS/3G具有良好的實時響應(yīng)與處理能力，能夠同時收取、處理多個(所有)監(jiān)控點的數(shù)據(jù)，無需輪巡，很好的滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。設(shè)備安裝簡單、建設(shè)周期短、覆蓋范圍廣。

（3）兩種模式的簡單對比表

第四部分：可實現(xiàn)的控制功能

（1）井位參數(shù)及泵的運行實時監(jiān)視

實時顯示各個井位的具體參數(shù)及泵的運行效果，包括：水源井的水泵狀態(tài)啟停、運行、故障，電參數(shù)、水井水位、泵的出口壓力、母管流量、以及深井泵電機的實際溫度等數(shù)據(jù)。

（2）井位地理信息功能

系統(tǒng)總界面可以按照每個泵站的實際方位成比例顯示，便于操作者對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及當(dāng)前運行狀況一目了然。

（3）調(diào)配控制功能

在中心泵房通過系統(tǒng)應(yīng)用界面遠程控制泵電機的啟停狀態(tài)，泵的運行時間、工作電流、工作電壓、電壓等電參數(shù)，支持水泵啟動柜手動、自動控制。保護水泵設(shè)備，避免電流過大、缺相、水位過低等狀況發(fā)生。

（4）歷史記錄功能

將系統(tǒng)的必要狀態(tài)如啟、停、故障報警等進行記錄，運行人員可查詢歷史數(shù)據(jù)。對電機實時監(jiān)控，出現(xiàn)線路故障例如超載、堵轉(zhuǎn)、缺相、欠載等或泵溫度等參數(shù)超標(biāo)報警并顯示、記錄到位,可設(shè)置、更改運行參數(shù)功能。

（5）冬季配電箱具有空調(diào)自動加熱功能

本功能確保了現(xiàn)場控制箱電子元器件在嚴(yán)冬的正常運行（-10℃加熱，-5℃停止加熱）從而保證了整個系統(tǒng)在惡劣條件下的穩(wěn)定運行。

（6）井位供電系統(tǒng)異常報警

例如井位變壓器被盜屬于供電系統(tǒng)異常范疇，當(dāng)井位變壓器被盜時，系統(tǒng)可輸出聲光報警，及時提供工作人員作出反應(yīng)。另外，井房停電、閑人進入等狀況發(fā)生時，可立即上報告警信息。

（7）維護方便

支持就地、遠程設(shè)備維護，及時更新設(shè)備，確保系統(tǒng)的正常運行。

（8）備用冗余功能

本系統(tǒng)具備多種標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議，為了避免設(shè)備故障及異常帶來不便，設(shè)備可進行擴展冗余，兼容任何廠家生產(chǎn)的脈沖水表或各種流量計，及標(biāo)準(zhǔn)信號輸出的變量變送器。

第五部分：監(jiān)測軟件數(shù)據(jù)平臺

SQ-JW遠程無線水源井群集中監(jiān)測軟件采用組態(tài)王開發(fā)設(shè)計，系統(tǒng)是中文界面，具有人機界面友好、結(jié)果可視化的特點；并且可以實時地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線，能很直觀的顯示控制系統(tǒng)的實時趨勢曲線；對用戶而言，組態(tài)王操作簡單易學(xué)且編程簡單，參數(shù)輸入與修改靈活，具有多次或重復(fù)仿真運行的控制能力，能夠加快系統(tǒng)開發(fā)升級，降低研發(fā)成本。

組態(tài)軟件在數(shù)據(jù)處理性能、容錯能力、界面容器、報表等方面，具有方便、靈活的開發(fā)環(huán)境。另外，高性能實時、歷史數(shù)據(jù)庫，強大的分布式報警、事件處理，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)斷線存儲、恢復(fù)功能，全新的、靈活的報表設(shè)計工具，支持通過移動GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)與控制設(shè)備或其它遠程節(jié)點通訊，支持控制設(shè)備冗余、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)冗余等功能，使得系統(tǒng)整合起來尤為輕松自如。

（1）友好的用戶登錄管理界面

規(guī)定用戶的使用權(quán)限，添加刪除用戶，修改注冊用戶的信息。不用用戶提供不同的操作權(quán)限，非用戶不能登錄系統(tǒng)，保證系統(tǒng)安全，操作簡單而富有人性化。

（2）實時/歷史、曲線/報表數(shù)據(jù)分析

按水源地的運行需求，系統(tǒng)自動生成管理所需要的各種報表，可將報表進行打印并具有報表轉(zhuǎn)發(fā)功能。

（3）多種形式報警功能
工作人員根據(jù)水源井位各個泵房具體情況設(shè)置液位、壓力、流量等參數(shù)限值。在監(jiān)測過程中如發(fā)現(xiàn)有監(jiān)測結(jié)果超出設(shè)定的閾值時，系統(tǒng)會自動發(fā)出報警提醒工作人員，報警形式包括：聲光報警、電話報警、短信報警、E-MAIL報警等。

（4）遠程控制

現(xiàn)場井位控制分站將采集到的水源井位參數(shù)數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳電臺、GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街髡局锌仄脚_，用戶可以從中心主站終端查看水源井現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)，并通過系統(tǒng)應(yīng)用界面遠程控制泵電機的啟停和運行狀態(tài)。

（5）監(jiān)控終端
監(jiān)控終端通過可視化、多媒體的人機界面實現(xiàn)以下主要功能：①現(xiàn)場各個水源井狀況全面顯示、查詢，包括各種參數(shù)、泵的運行效果以及歷史數(shù)據(jù)等；②向水源井分站系統(tǒng)發(fā)調(diào)度命令、調(diào)整設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況，確保整個監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行；③系統(tǒng)支持遠程軟件升級和參數(shù)設(shè)置。