油田供水管网远端压力流量监测系统开发项目投标文件

页公司项目管理结构总工程师：技术审核.质量管理总工程师：技术审核.质量管理人员/设备安排.协调人员/设备安排.协调技术确定.技术指导技术确定.技术指导项目经理项目经理设备.材料采购设备.材料采购质量控制.品质检测质量控制.品质检测项目实施专业技术（质量）工程师项目实施专业技术（质量）工程师专业技术（安全）工程师

系统设计方案设计目标1、监测中心实时监测各采集点管网的压力和流量，主要指管网末端；2、中心服务器保存实时监测数据和历史数据，并能查询、显示、打印趋势图和数据报表；3、实时模拟显示管网图和各监测点的即时数据；4、具有多种方式的超限报警功能，以及报警记录的检索显示打印；5、监测中心具有在线统计分析功能，根据采集的各监测点数据统计分析出供水的运行状态，显示经济负荷、超负荷管段，以及水厂水流的方向、供水低压区、高压区、合格水压区等信息，并用不同的颜色进行区分，以便于进行日常的运行分析管理；6、综合分析各监测点压力、流量的变化曲线，总结出管网供水压力变化调节规律，计算出水厂变频泵的压力目标值，最终实现实时控制变频供水泵目标压力，合理调整管网供水压力，既满足用户用水的需要又达到节能降耗的目标。7、监测中心服务器数据库的监测数据，在整个局域网内是共享的，只要被授权就可以通过本机的IE浏览器，通过WEB方式进行查询显示浏览打印，以便于相关部门使用。

设计原则标准化：JJG（建设）0002-94国家标准工业企业通信设计规范（GBJ42-81）IEEE802标准移动通信标准GSM11.14；YDN055-1997。实用性：该系统实施后，将能在现在和将来适应新技术的发展，并且能够实现远程终端（RTU）与中心服务器双向数据传输控制。稳定性：终端传感器部分采用稳定性高，维护量小的超声波流量计和压力传感器；采集部分选用高可靠性的PLC设备；GPRS无线数据传输部分采用双自复位技术，确保不死机、掉网重新上网。灵活性：该系统能够满足灵活应用的要求，前端监测点能连接不同类型的传感器，如压力、流量、开关控制等。后端服务器提供IE浏览功能，任何局域网终端都可通过授权查询浏览各类报表、数据曲线。模块化：前端监测点的RTU部分和后端的服务器的管理软件均应采用积木式结构设计，以方便日常的管理维护和使用。扩充性：系统是可扩充的，以便将来有更大的发展时很容易将设备扩充进去。经济性：在满足应用要求的前提下，尽量降低造价。安全性：系统用户应使用权限管理，用户使用该系统时以不同的角色进入，系统验证用户名和密码，并分配不同的操作权限和系统功能。

设备选择中心组态软件：三维力控组态软件网络版选择理由：1.支持GPRS网络通讯，它采用的无缝连接方式是其它组态软件所不具备的特点，更进一步保证通讯的可靠性和稳定性；2.支持远程WEB浏览，便于局域网内各网络终端计算机的查询浏览显示；3.性价比高；4.它具有强大的组态功能，如可编程逻辑控制、实时模拟显示管网图和采集点数据、实时数据曲线、历史数据的时段曲线、具有多种报警方式的报警信息、历史报表、多功能报表、各种趋势图和数据显示。压力传感器：德国KROHNE压力变送器选择理由：1.全不锈钢结构，设计坚固，耐高压，具有多种连接方式；2.精度0.1%；3.零点和量程可调；4.测量范围宽；5.HEAR协议通讯；6.可编程调整。超声波流量计：中加合资，SCL-60X插入式数字超声流量计选择理由：1.采用了先进的多脉冲技术、信号数字处理技术,具有超强的纠错功能和极高的抗干扰能力，其性能更可靠2.可进行定时数据存储，具有多种输出3.可不停产带压安装和维护，操作极为简便4.插入式超声流量传感器是汇中的专利产品,其传感器直接与水接触,没有管壁的折射,精度更高,而且不象普通外贴式传感器需要耦合剂,普通外贴式传感器需要每年更换一次耦合剂,维护量较大.5.占国内市场45%的分额,并出口欧美一些国家.国内客户群主要有:上海宝钢,鞍钢,攀钢,包钢,大庆油田,胜利油田,扬子石化,天碱等大型企业.PLC可编程控制器：西门子S7-200选择理由：1.极高的可靠性；2.极丰富的指令集；

3.易于掌握；；4.便捷的操作；

5.丰富的内置集成功能；6.实时特性；7.强劲的通讯能力；

8.丰富的扩展模块。

GPRS数传模块：旭航GP100U选择理由：1.工业级产品设计，稳定性高；2.基于TCP/IP协议，数据透明传输，与三维力控软件无缝连接；3.内嵌看门狗，不死机，掉线自动恢复；4.有标准的RS232或RS485接口。中心服务器：联想万全T468选择理由：1.全天候连续工作；2.双硬盘镜像备份；3.性价比高。

通讯方式选择1、远端选择中国移动的GPRS数据通信方式由于大港油田供水管网远端监测系统的各管网监控点分布是点多面广，距离远，有的点地处偏僻，因此采用有线的通讯方式建设周期长、费用高、难度大，不切合实际，不便于大规模使用；与之相比，无线通信方式则显得非常灵活，它具有投资较少、建设周期短、运行维护简单、性价比高等优点。但既能满足传输速率高、误码率低、覆盖范围广、运营费用低的通讯方式，目前只有中国移动提供的GPRS网络通信方式最合适。中国移动的GPRS数据业务是通过GSM网络实现的，中国移动的GSM网络在大港油田的覆盖范围，经我公司在大港油田做抄表系统时的测试结果是约占95%以上，并且性能稳定、建设成本和运行成本低，而且设备安装方便、维护简单。

2、中心选择固定IP地址的ADSL宽带上网方式通讯整体方案是选择了GPRS网络通信方式，但是监测中心的上网方式目前可行的有四种：ADSL固定IP方式、ADSL动态IP固定域名方式、APN私网专线方式、APN私网绑定IP方式。ADSL动态IP固定域名方式需要第三方域名服务，其运行费用低，但稳定性差，依赖第三方的域名解析服务质量。APN私网专线方式、APN私网绑定IP方式由于运行费用高，很少采用此方式。ADSL固定IP方式，在目前有条件的地区都采用此方式，因为该方式运行费用较低，稳定性和可靠性高，这一点在大港油田远程抄表的应用中以得到证实。另外，采用交换机转发机可以共享电力销售中心的ADSL外线上网带宽，把交换机的两个固定端口映射到两台服务器的内部固定IP地址上，这样电力远程抄表和供水监测服务器通过不同的固定端口与远端的监测点连接通讯，这是目前最经济的通讯方案。至于通讯速率就目前的点数和采集的数据量还是能够满足的。

系统组成及工作原理 供水管网远端压力流量监测系统由监测中心、无线GPRS通讯、监测点采集与传输设备和仪表设备。一、监测中心 监测中心设在公司供水中心。硬件部分由一台服务器、一台PC机、一台ASDL外网宽带调制解调器、一台带防火墙的交换机和一个GPRS通讯设备组成，服务器做成磁盘镜像系统；软件部分由三维力控组态软件和供水监测应用管理软件组成。 监测中心的服务器与专用交换机相连，专用交换机通过防火墙与ADSL的外网接入设备相连，同时专用交换机与公司局域网连接。这样，集团公司局域网内的任何计算机终端均可通过Windows系统的IE浏览器进行WEB方式查询浏览了；服务器的组态软件通过相应的GPRS组件通过中国移动GSM无线网与监测终端的GPRS模块相连，服务器中相应的供水管网监测管理程序则利用组态软件平台完成供水管网远端的监测管理任务，同时通过IIS提供WEB查询浏览服务。监测中心服务器可以驱动GPRS通信模块向监测点RTU下发初始化信息、配置信息、控制命令，及接收下位机上报的数据及报警信息，同时对采集的压力、流量等数据进行保存、管理，提供查询、统计、报表等功能。通过IE浏览器可以通过WEB方式登陆查看所有监控点的实时数据和已存储的任何时间段的历史数据。WEB站点通过用户身份认证授权方式控制该用户可访问那些监控点的实时监控数据和存储的任何时间段的历史数据。监测中心系统管理员能增加、删除可访问用户，并对用户进行不同权限的授权。通过该系统的使用，动态掌握输水管线的运行情况，做到心中有数、合理调度、降低了生产成本、提高生产效率及公司的生产管理水平。二、无线GPRS通讯 数据通信选用中国移动GPRS网络作为数据通信平台，监测中心服务器通过公用网与无线GPRS网络连接。服务器作为TCP连接的服务端监控中心服务器的GPRS服务程序启动后，作为TCP连接的服务端始终处于指定端口侦听服务状态，等待所有远端GPRS模块作为客户端与其注册连接。2、监测点的GPRS模块作为TCP连接的客户端：监测终端的GPRS模块上网后得到的IP地址是由移动公司动态随机分配的，而监测中心的ADSL的IP地址是固定不变的，因此该模块需要主动向监控中心进行TCP连接，实现双向的TCP网络通信。监测中心的固定IP及端口号，通过初始化程序将其配置到GPRS模块中，以便模块掉网后，通过自复位电路和程序重新上网与监控中心进行连接。3、监测中心交换机的作用监测中心交换机是ADSL外网与内网的桥梁，它负责ADSL掉网后自动拨号上网，它把一个端口映射给服务器，同时具有防火墙可以拒绝或关闭非法用户访问和不用的端口，另外它也是服务器与局域网的桥梁。4、GPRS数据传输监控中心和监测终端的GPRS模块建立联接成功后，监控中心自动按指定的时间间隔（初始系统默认值为5分钟）轮询各监测点；另外，监测中心还可以用手动方式随时向各监测点发指令，如全部召测、分组召测、随机抽测等。监测点通过GPRS模块除接收执行，并回传中心指令外，还自动上报的各类超限报警。三、监测终端 监测点RTU采用PLC的CPU模块、I/O模块、A/D模块、GPRS智能模块、电源和机柜组成。 远程终端单元RTU与现场仪表相连，对现场仪表的模拟量信号和数字量信号进行数据采集、处理、存储并通过无线GPRS网络与监测中心通信，向监测中心服务器传送数据，接收并执行监测中心服务器的命令。 现场仪表有压力传感器和流量传感器等。 现场数据采集时间间隔系统默认为5分钟一次，该时间间隔可由中心随时任意设定，采集后存于本地存储器，并向监测中心服务器传送数据。各监测终端除了采集数据按时上传外，它还要实时检测压力和流量是否超限，如有超限情况发生及时向监测中心上报。四、现场仪表现场仪表有压力传感器和流量传感器。压力传感器与PLC的AI口相连，流量传感器（超声波流量计）与PLC的RS485口相连。压力传感器的显示部分和超声波流量计的控制显示部分均放在机柜内。PLC的采集方式是：采集的压力信号为压力变送器的4—20mA，采集的流量数据为流量计RS485接口串行输出的数字信号。 变频供水泵预设设备主要GPRS模块和各种接口转换器组成。 当监测中心服务器要预设变频供水泵参考值时，预设参考值通过无线GPRS网络传输到本地，经过GPRS模块和接口转换器送达供水泵的变频器。

五、系统组成示意图GPRS网络+internet网络构成的数据传输网络图internetGPRS无线分组网络网关GPRS网络+internet网络构成的数据传输网络图internetGPRS无线分组网络网关监测终端通过上internet网浏览通过上GPRS网浏览GPRS通讯模块PLC可编程控制器现场仪表数据处理服务器ASDL接入设备局域网监测中心中心业务工作站业务工作站防火墙+ASDL交换机系统功能1.数据的实时监测与处理功能。系统能把各监测点参数在相应画面和报表中显示出来，并根据需要对数据进行诸如最大值、最小值、平均值、累加值、定时值等的计算处理，并分类进行存储，接受各种形式的查询。

2.图形处理功能。能根据数据库绘制实时曲线图和历史趋势曲线图。3.自动报表生成功能。能根据需要按不同的时间周期如日、周、月、年等自动生成各种报表。

4.历史档案数据存储功能。能通过打印报表、磁盘备份和读写光盘等多种方式存储历史数据、历史曲线等。

5.多方式的通讯功能。能根据需要对系统进行点测、巡测、定时巡测（时间可调）、实时通讯帧监测等。

6.自动超限报警功能。系统能根据预先设置的报警限值，在实测值超限时发出报警信息，以便及时采取措施。

7.输出打印功能。各种查询信息、图形曲线、报表等都能在屏幕上显示和打机上打印出来。8.监测中心具有在线统计分析功能，根据采集的各监测点数据统计分析出供水的运行状态，显示经济负荷、超负荷管段，以及水厂水流的方向、供水低压区、高压区、合格水压区等信息，并用不同的颜色进行区分，以便于进行日常的运行分析管理；9.综合分析各监测点压力、流量的变化曲线，总结出管网供水压力变化调节规律，计算出水厂变频泵的压力目标值，最终实现实时控制变频供水泵目标压力，合理调整管网供水压力，既满足用户用水的需要又达到节能降耗的目标。10.监测中心服务器数据库的监测数据，在整个局域网内是共享的，只要被授权就可以通过本机的IE