市政供水管网信息化系统框架

1、FEIHUA城市市政供水管网信息化系统方案厦门飞华水务环保科技工程有限公司XiamenfeihuaWatei&EnvironmentalTechnologyEngineeringCo.,Ltd.|AutomationEngineeringadd:xiamenqi'xinwestroad170#|Tel:86-592-5335774|Fax:86-592-5073555http:|email:huxinbao目录1. 弓I言12. 建设背景23. 建设目标21.12.0 系统远期目标21.13.0 本方案建设目标64. 管网信息化系统总体结构图65. 管网信息化系统建设方案61.

2、1.0.0 管网SCADA系统71 管网DataLog简述81 管网DataLog主要参数和性能91 管网DataLog特点和功能101 管网DataLog安装方式111 一体化智能水表简介131 一体化智能水表主要性能和参数141 一体化智能水表基表技术指标151 一体化智能水表外形和规格151 一体化智能水表特点和功能171 服务器18卫星授时服务器(GPSTIMER)19短信服务器19管网测压点WEB展现软件19简述19主要功能19展示界面参考20大客户管理系统36简介36展示界面参考36管网水力模型系统50概述：50建立：50供水管网微观动态水力模型的建立51供水管网在线实时水力模拟系

3、统的建立53管网优化调度系统53供水调度系统信息化建设方案54系统功能结构设计54软件模块设计56一.引言城市供水是城市的命脉，它为城市的生产、生活提供着必需的条件，是制约城市发展的决定性因素，甚至也构成了关系社会安定的重要因素。由于水的不可代替性、不可选择性，牵动着城市的千家万户每一个居民，所以城市供水是城市首要的基础设施。作为供水管理的载体和实施者，供水企业担负人民生活生命线管理重任，其管理水平直接影响着经济和社会的发展，所以各国供水企业都在不遗余力提高管理效率，改进管理水平，发展壮大自己的基础工业。信息技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术等先进技术的应用，的确为供水企业的现代化管理解

4、决了很多的实际问题。但是，企业管理的各个环节是密切关联，仅在某一环节采用新技术并不能解决所有问题，分离的系统无法实现整个运营的系统性，不能发现系统管理诸因素中的统计规律和相关性，无法辅助决策。本文在分析了供水系统（组成、变化、成因）、供水企业现状管理模式、现代化管理模式的基础上，借鉴CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystems）（任1）理论，集成现有成熟技术，构建基于供水企业管理调度的信息集成框架模型，进一步整合现有的包括GIS（GeographicalInformationSystem）（在2）资源在内的各项资源，为供水企业的信息建设和发展提供了模型

5、基础。SCAD岩3）系统为管网调度决策提供最有效的依据，是监视管网运行过程的眼睛，也可以用来考核管网调度方案的可行性和合理性。一个完美的管网远程数据采集系统，再拟出合理的节能降耗调度方案，是水行业每个人的共同愿望；第一时间发现事故，及时通知处理，将损失减小到最低、节能降耗是调度人员奋斗的目标。对绝大多数供水企业来说，占总用户数20%的大客户贡献了80%的水费，以往供水企业只能通过每月一到两次的抄表来了解他们的用水量，对于其每天的用水规律无法掌握。随着信息化技术的发展，对大口径水表的实时监控已日益成为供水企业提高管理水平的发展趋势，通过对大客户的用水信息进行系统的分析和数据挖掘，对于供水规划的制

6、定、合理的调度、运行的经济高效有着极其重要的战略意义。建设背景随着城市的发展，市政供水的需求也在日益提高。对于供水公司的供水管理也提出了很高的要求。急需建立起一套高效的现代化、信息化的生产监控、调度系统。三.建设目标3.1系统远期目标着眼于为供水企业构建一套满足生产过程的调度和指挥以及一体化信息管控的城市供水过程管理系统。建成后所具有的功能包括：统一的生产与质量信息库；完整汇集生产质量数据信息；全面实时地反映全公司的生产质量状况；建立实时数据和历史数据分析系统；建立公司统一的生产管理指挥机构；统一协调制水、输水的有效运行。系统的建立不但包含自动采集的生产数据，同时包含了管网数据；不但包含了实时

7、数据，也包含了历史数据，除了强调数据的实时性而且强调历史数据的分析。新系统应整合完整的生产数据，经过科学的加工使之成为可以分析指导生产运行的信息。系统功能简明示意图如下:计算机中心结构图如下:-n数据服务器4互联网接入生产过程管理系统系统的构成图如下:生产数据库过程管理系统净水控制系统据填报系过程管理系统主要由管网监测、调度子系统、净水(水厂、泵站)控制子系统、自动化报表/人工数据填报子系统三大子系统组成。水质数据的采集和管理根据对象不同分别体现在各个子系统中，如管网水质参数整合在管网调度子系统中，净水厂的水质参数整合在水厂(泵站)控制子系统中，为了使系统建设更为完整，本系统开放与当地水质监测

8、站水质数据链接的接口，可以将水质监测站的数据增加到系统中来，为公司的管理层和决策层全面掌握全公司生产状况、科学地指挥决策提供强大的技术手段。将大量的生产经验提炼为知识并结合专家的指导意见按概念(concepts),规则(rules),规律(regulations),模式(patterns)等分类进行提炼并存储于知识库中，再结合人工智能的技术建立起一套专家系统，为调度人员的决策提供强大的支持，是基于知识驱动的调度决策方法的理想模式。调度决策专家系统可以通过模拟专家分析、判断和推理的思维模式和解决问题的方法求解复杂的决策问题。建立一套切实有用的专家系统需要具备以下几个特性：a)启发性一系统能够运用

9、规范的专业知识、经验知识和直觉的评判知识对具体问题进行快速求解；b)透明性一调度人员在无需了解系统结构的情况下可以与专家系统直接交互，了解知识内容和推理过程；c)灵活性一系统具备自学习能力，可以不断接受新知识、产生新知识，并自动调整有关的控制信息，使其与整个知识库协调。d)建立起这样一套专家系统，势必对供水调度工作起到很好的推动作用。但由于我国供水行业个性化的特征相当严重，因此一个企业的经验与知识往往不能简单地移植到另外一个企业，为此，供水调度专家系统的知识库分为公共知识与专用知识两部分，这样既有利于在其他的项目中共享公共知识的成果又有利于各个不通的项目建立适合本项目的专用知识库。第5页/总.

10、61页无线基站固定IPADSL路由器水厂管网监测RTU管网监测RTU终端表计终端表计终端表计城市供水过程管理系统总结构图外勤服务一短消息一3.2本方案建设目标建设管网压力、流量及水质数据采集点、实现管网信息化系统基本架构和布局为管网建模科学调度打下扎实的基础。四.管网信息化系统总体结构图调度中心局域网语音调度指令远端访问管网终端RTU远传水表远传水表远传压力计远传压力计五.管网信息化系统建设方案管网信息化系统建设主要包括管网SCADA水力模型和优化调度三个子系统的建设。5.1管网SCADA（统集成化的数据采集与监控系统（SupervisoryControlandDataAcquistion）,

11、又称计算机四遥，指遥测、遥控、遥讯、遥调技术。在移动技术完善之前，供水SCADAS统的建设通常采用基于无线数传电台的方式，电台工作在一个专用的频率点，通过点对点（一对一或一对多）的方式进行数据传输。管网监控点的数据依靠无线发射电台及定向天线发送后，然后由安装在调度中心铁塔上的全向天线接收，再通过调度中心的接收电台送入SCAD徵据服务器中。本方案采用基于通用无线分组业务（GPRS的方式，管网监控点的数据通过GSM/GPRS1块接入GSM网，然后通过电信部门的GPRS®务器将数据传输到国际互联网，再通过调度中心内部的互联网接入SCAD徵据服务器。作为备用方式，监控点数据也可通过GSM/G

12、PRS1块以短信息的方式发出，通过电信部门的SMS服务器发送到调度中心的GSM/GPRS攵模块上，再转送到SCAD徵据服务器中。GPRS通信方式在通讯距离、速率、抗干扰、容错性、扩展维护性能等方面明显高于数传电台方式，但GPRS方式在建设初期的成本和运行费用比数传电台方式高。管网SCAD系统由管网测压点DataLog、一体化测流测压智能水表、在线水质仪表和远传终端、服务器（MTtf4）、数据库、WEB务）、一台卫星授时服务器、一台短信服务器、几台工作站、B/S管网测点展现软件、B/S大客户管理软件、分析软件等组成。满足调度和管理人员日常工作基本要求。管网SCADA系统具备的如下基本功能：1）仪

13、表在线检测主要是实时采集监控站监测的流量、流量累积、耗电量累积、泵站总管出水压力、泵进出水管压力、水池水位、电机功率、水泵运行时间等信息。这些数据均由SCADAS统的采集，最终传输到控制中心。2）数据实时传输主要指的是SCADAS统的实时传输方式。所有采集到的数据由现场发射设备发送后，将通过无线或有线网络及时传送到调度中心的接收设备上，接收设备再将采集到的检测数据传输到调度中心的SCADA务器，保存在SCAD徵据库中以备日后的查询和处理。3）状态集中显示主要是将采集到的各项数据集中显示在大屏幕上，显示内容包括每个监测值的当前状态和历史变化。系统可以方便地查询每个节点的实时和历史状态，以供调度决

14、策参考。4）远程控制执行：主要是指SCAD惊统能够接收调度系统下达的控制指令，及时向远程监控站发送命令来控制相关设备的运行，最终实现供水管网调度系统的自动化控制。SCADA统软件功能说明:软件功能详细说明数据采集包括仪表通讯接口、数据干扰处理、数据变换处理、数据缓存处理、数据累计。数据收发包括数据收发设置、GPRS或CDMA收发、短信息收发、宽带收发、电话载波收发。数据显示包括显示设置、模拟屏数据显示、表格数据显示、趋势图显示、历史数据显示、大屏显示驱动。事件报警包括报警范围设置、仪表故障报警、报警处理、远程报警、报警事件管理。查询统计包括历史数据查询、报警事件查询统计、自由条件查询统计、统计

15、报表生成。数据导出包括历史数据报表打印输出、实测数据导出1（与水力模型系统接口）、实测数据导出2（与调度系统接口）。管网DataLog简述远程数据采集器（DataLog）是自来水管网信息监控系统和水厂自动化信息监控系统中的重要终端设备之一，它可安装于任何地点，特别适合于没有市电的地区。它自带内装压力传感器，内装电池和通讯模块，解决了野外无电源和数据通讯的问题。可广泛地用于管网压力、流量等数据采集，大用户水量检测，屋顶水箱水位检测，是自来水公司信息建设的基础设施。采用铸铝外壳，电磁兼容性好，抗干扰能力强。DataLog采用智能模块化设计，软、硬件扩充性能好，可靠性高，符合防护等级IP66标准。D

16、ataLog体积小巧，安装方式多样，调试及维修方便，可在恶劣环境下长期可靠地工作，是一种功能强、实用性好的管网数据采集终端。本系统中管网测压点采用DLA-P10型DataLog,安装在管网阀门井或消防井内。锂电池供电，15分钟传送一次运行两年以上，内置压力传感器、GPR逊讯MODEMo哈希SC100TM172咂浊度仪和CL17余氯仪用于测量水质，远传采用DLB-P10-1型DataLog。一体化水表内置压力测量、流量测量、锂电池、数据远传，实现大客户科学管理。大口径流量计采用ABB®入式电磁流量配套DataLog使用。管网DataLog主要参数和性能1）直接压力测量1路：测量范围：0

17、-0.6MPa或0-1MPa;系统整体误差：小于0.5%;2）测量方法：本机自带传感器（精度为0.2%）直接测量；3）过载能力：最大量程的两倍。4）三路模拟量测量：输入信号范围：4-20mA（差分输入）；测量精度12位A/D;系统误差1%。5）二路脉冲量测量：（DLA型无此功能）输入脉冲幅度：3-24V;脉冲周期：100mS;脉冲宽度：20-50mSo6）数据传送：采用工业级无线数据收发模块，以TCP/IP（CDMA/GPR斯式实现主站和重站的双向实时通讯。7）工作电源：内装锂电池供电；220V-242V交流市电接入。8）系统功耗和电池寿命：“休眠”状态：20pA;工作状态：平均0.5mA0电

18、池寿命：连续运行6年。9）工作环境：环境温度（摄氏）：-10度到+65度；湿度：35-95%RH。10）外形和规格：外形尺寸：220mm（长）X140mm（宽）X80mm（高）整机重量：1.5Kg0管网DataLog特点和功能1）特点；采用最新的超微功耗的单片机和它的外围微功耗器件组成。整机的静态功耗极低；无市电供电，无高大天线，特别适合井下安装；自带有一路压力传感器和一套快速接头，用户可以很方便的连接到水管上，进行压力测量；采用成熟的通讯公网和专网，作采集到的数据传送。有数据传递稳定可靠，通讯覆盖面大，使用方便等优点；采用高性能电池供电，工作时间长，抗干扰性能强，不受供电环境的影响，特别适合

19、在无市电的野外使用；终端符合工业运行标准IP66,有良好的防电磁辐射，防静电，防水，抗震动等功能；2）功能；自带压力传感器，可以直接连在水管上，测量该点的自来水管网压力。可以外接3路模拟量信号输入（4-20mA,测量其他模拟信号（DLAS除外）。市电的断电和得电报警（DLA型除外），特别适合流量计实时监控。可在30秒-18小时的范围内，调节各数据的采集周期。可在2分钟-18小时的范围内，调节各数据的发送周期。另外，用户可以设置每天4次定时发送的时间。可以外接2路脉冲信号输入（DLA型除外）。系统带有存储内存，可以存放大容量的数据。如果每5分钟存放一个采集数据，可存放1年。逢变则报和上下限报警功

20、能：有压力值的变化率设置。当测量压力的变化率超过设定值时，立即主动发送这个压力值。有压力值的上，下限设置。当测到的压力超过设定上下限值时，立即把这个超量程的数据主动发给主接收台。实时监测终端内部电源，当电源电压到达下限值时，系统发出报警信号。实时监测终端所在位置的信号场强，如果信号低于所需传输的场强，则自动关闭传送，并把当前的数据保存到下一次一起传送。这样可以减少电源的消耗。同时，也可以得知终端所在地的信号的强度。可远程设置DataLog的各个参数，使设备运行在用户所要求状态。管网DataLog安装方式终端在不同的场合，可以选择两种安装方式，直插式和挂壁式，如下图所示。修簪皿！盘»-

21、O安211.6一图3终端的安装尺寸图一体化智能水表简介DMA©智能水表是测流、测压、数据采集传送一体化的智能水表，简称：DM刚能型水表，它是WS®直螺翼式水表的结构设计，集LXLQK平螺翼式水表和LXS旋螺翼式水表的优势，结构紧凑、简单、合理，无蜗轮蜗杆传动链，叶轮直接驱动计数器；同时采用高硬度专用耐磨轴及其特殊的轴承系统，阻力小传动效力高，始动流量非常低，耐磨也大大加强。具有量程范围宽，流通能力大，高流量区压力损失小，低流量区测量精度高等优点。DMA?能型水表是集成了电子技术、机械制造技术、通讯技术、网络技术、计算机技术于一体的自动远传水表。由于采用了GPRSECDMAS

22、讯方式，不受距离和数量限制，系统可不断扩展。该表主要应用于环境比较恶劣、人工抄表困难、表与表之间距离远、管理实时性要求较高的场合，也不影响用户在现场读取该水表指示器显示的流量数据。DMA?能型水表由超微功耗的数据采集板、数据通信模块、压力传感器、流量采集传感器、天线，超高容量电池组、专用水表基表等组成，符合防护等级IP68工业标准。触发器流量采集传感器当前读数指示（DM/©智能水表外形图一（口径150-200m6）内置天线防护罩远传终端专用水表基表内置压力传感器（DM/©智能水表外形图二（口径150-200m6）一体化智能水表主要性能和参数1）压力测量：WS-DMA能型水表

23、内置压力传感器。测量范围：0-1.0MPa；系统整体误差：小于0.5%;测量方法：本机内置传感器（精度为0.2%）直接测量；过载能力：最大量程的两倍；2）流量测量：WS-DMA能型水表终端采流量采集精度：±1立方米；3）数据通信：WS-DMA?能型水表采用专业工业级无线数据收发模块，以GPRS加SMS勺方式（由用户自选）传送数据；4）工作电源：WS-DMA能型水表采用内置锂电池供电；系统功耗和电池寿命：“休眠”状态：20uA;工作状态：平均1mA;电池寿命：连续运行5到8年；（根据不同运行模式和场强而定）5)工作环境环境温度(摄氏)：冷水表40C;热水表90C;湿度：35-99%RH

24、。一体化智能水表基表技术指标公称口径取大流里常用流量分界流量最小流量最小读数取大读数国标企标国标企标国标企标(mm)m/h3m808040558005999,99910012060800.0005999,99915030015020030005999,999200500250320502005999,999注：企业标准全面优于GB/T778-1996国家标准以及ISO4064B级国际标准一体化智能水表外形和规格公称口径DN长度Lmm高度Hmm拆卸高度Gm宽度Wmm宽度W1mmkg连接法兰按GB/T17241.6-

25、1998法兰外径D(mm)螺栓孔中心圆直径D1(mm)单边螺栓数与孔直径80370310480200-78.02001604-?18100370328518220-1202201808-?1815050046875833217578.02852408-?232005005627203952101203402958/12-?23WS150-WS200一体式水表WS80-WS100一体式水表一体化智能水表特点和功能1）特点采用最新的超微功耗的MClf口它的外围微功耗集成电路组成。整机的静态功耗极低。自带有一路压力传感器，进行水压测量。实现了流量和水压同时监测。采用三干簧管传感器采集流量的技术，可检

26、测正向、反向流量。采用成熟的无线通讯公网，将采集到的数据传送到主端。有数据传递稳定可靠，通讯网络覆盖面大，系统可不断扩展，使用方便等优点。采用高容量电池供电，工作时间长，抗干扰性能强，不受供电环境的影响，特别适合市电供电困难的场合使用。远传表符合工业运行标准IP68,有良好的防电磁辐射，防静电，防水，抗震动等功能。该表具有远程软件升级功能，当水表需要软件升级时，可通过远程更换内部程序，实现远程软件维护。流量传感器采用月牙形嵌入的方式，水表强检时无需拆除该传感器。计数器字轮上方设有放大镜，便于现场清晰读取流量数据。整个智能水表无外露线缆，有效防止恶意剪线。2）功能压力检测：在水表内部装有压力传感

27、器，测量流经水表的自来水压力；流量检测：采集水表的流量脉冲，检测流量值；采集水表的反向流量脉冲，检测反向流量值；计算水表的累计流量，即水表启用后连续地累计的流量值；计算水表的反向累计流量，即水表启用后连续地累计的反向流量值；报警功能：有压力值突变报警值设置。当测量压力的变化率超过设定值时，立即发送突变报警；有压力值的上，下限设置。当测到的压力超过设定上下限值时，立即发送超限报警；有流量值的上限设置。当测到的流量超过设定上限值时，立即发送超限报警；有水流方向突变报警，当水流方向改变时，立即发送流向突变报警；有强磁干扰报警，水表遇强磁性的干扰时，表计量装置发生故障，立即发送强磁干扰报警；参数设置功

28、能：可以设置压力流量数据的采集周期，在5分钟-1小时（小于保存周期）范围内调整；可以设置压力、瞬时流量数据的保存周期，在5分钟-1小时（小于上报周期）范围内调整；可以设置各数据的发送周期，在5分钟-18小时（发送周期大于保存周期）的范围内调整；可以设置每天1-4次的定时发送时间；可以远程设置参数，水表在运行中远程；改变参数配置；具有大容量存储器，可以保存大量数据，例：保存周期15分钟，可存放两个月的数据量；监测终端内部电源，把电池电压值传送给主端，供系统监视；监测水表所在位置的通讯信号强度，把信号强度传送给主端，供系统监视；可以远程软件升级，通过远程通信更换水表终端的程序，实现远程软件维护；服

29、务器本方案采用两台工业级计算机作为后台服务器，一台用于数据服务，另一台用于中心监控。每台计算机均配备双网卡，一个用于外网连接，另外一个接入内网。在本方案中所有软件安装在同一台计算机上，当系统逐步扩大到一定程度，可考虑模块化安装。卫星授时服务器（GPSTIMER系统配置一台卫星授时服务器作为自来水公司所有系统和设备的母钟，实时接收卫星时间向系统和设备校时。卫星授时服务器作为整个系统的母钟，实时向系统中每个系统和设备校时，保证各系统和设备时钟的精度，保证每个系统和设备时钟同步，数据的高度时标同步对于数据的分析是十分必要的。没有该时钟，所有终端上传的数据将没有意义。例如：水厂出厂泵房向管网加压瞬间，

30、理论上应该出厂压力上升比管网末梢要快要早，但由于终端时钟不统一，会造成出厂水压力上升可能晚于管网末梢。短信服务器大客户水表具有两种通讯方式，TCP/IP作为主通讯，短信作为备用通讯。当TCP/IP通讯出现故障时，自动启用短信通讯，保证通讯的畅通和可靠性。管网测压点WE艇现软件简述后台展示采用B/S结构的浏览方式，不受地点的限制，即便出差在外，也可通过登陆网站知晓管网运行情况。调度中心可以为每个监测点设置不同的管网测压点上下限和变化率报警值，一旦越限，屏幕提示各级警告。实现全时段、全天候、全过程管理，24小时滚动式监视、报警，使即时动态管理成为可能。所有的采集数据都记录在数据库（MSSQLSer

31、ver）,数据库包括实时库和历史库，当然也包括参数、模版等数据表。WEB#面的展示，数据密度每秒可接收1000个字节左右。实时数据保存1个月；历史数，报警数据等长久保存（10年以上）。调度中心对数据分析、计算、统计等处理后，以图和形和报表的形式，及时、准确地传给管理部门；针对不同的监测对象、不同的企业规模、不同的环境状况、不同的人为条件等，在监控方法和监测手段方面，更加突出体现其监测的实时性、在线性、完整性。主要功能软件平台作用于压力数据展现，以及对应用的分析。包括实时压力分布、运行图、实时数据、相关测压点图表、压力数据分析表、异常数据表等。有关通讯主机、终端检测量的设置可在采集系统设置模块中

32、完成。另外用户通过应用系统设置模块可对用户权限进行相关操作。实时压力分布：所有检测点的最新数据实时的显示在地图上。用户还可以选择显示某日的平均压力分布图。运行图表：将检测数据以折线图的方式展现，用户可以多点选择要展现的检测量，并且可以设定时间范围。实时数据：显示各检测点某一时段详细的数据。相关测压点图表：对比多个检测点某段时间内的平均值，采用柱状图显示。数据分析表：分析查询符合条件的检测数据。异常数据表：展现接收到的异常数据，分别有越界数据、突变数据、电池低电压报警数据。展示界面参考1、登陆界面hLSw.EE胤-三笆画力心Mrh*丫ialt：加酰的Q曰*O9z-M；g&二diEl42、

33、主界面3、实时数据表格形式展示牙市用拉根泵4星纸-AicEDoftInteKnetEkpIoicf不叵国。后n4画回：/4*«e囱鼻-o*电型“1'71(«41+5p*程费喀"强四四g_7TH若良相，便且嘈分用匚m指靠至装遑量xT江聃小时如E裁箕时压力耳M号；招fltE|美3M.碗计用ilffl号可同医力岳Mi可图双叵力PHfl>as总餐计15H计叨辐口口口斗tastl2DD7-2-S1D:M:335rm5772.Q0D.597/4.9DCO.-ISaJ32口加口1.MD3.742*如口655t2如口23:5:3501。刀口口0.3212.112D0

34、07test320D7-2-B23:45:952005-12-0.241O.QOD0.24147.0DO02630.3963.066D009tl250.322GOOD0,3224.571il;27;012QO5-1J-OOfc130.34700000-347+21ii：27：(naoDS-j?-wontest*就025500000255Jt025P23；45旧口4X30c：tsstS2QD7-3-213：Q1：5Q097.Q.397DQDFtastfi20D7-3-e13：D1:5DCMS口.口口口口0010test72D07-3-219:01:50a9O.ODD口湖0011testa20D7

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