一、概述
自來水公司供水管網壓力及水質實時監測系統是利用現代信息技術與水質儀、壓力變送器技術相結合，集數據采集、處理于一體，將水的信息加以綜合處理，使供水公司監測人員從根本上減少抄表的繁雜勞動強度，及時獲取現場檢測數據，做出準確數據分析，大大提高管理部門的工作效率，適應現代用戶節能減排的新需求。
二、客戶要求
1、自來水公司要求對管網壓力的9個測點進行監測。
2、對1個出水品的壓力、濁度、余氯、PH進行全面監測。
三、系統解決方案
1、 系統概述
該系統集計算機技術、軟件技術、無線通信技術、測控技術于一體，實現管網壓力、水質等現場數據的遠程監測。
2、 系統組成
該系統由三部分組成：
監控中心：硬件主要由服務器、GPRS數據傳輸模塊組成。
軟件主要由操作系統軟件、數據庫軟件、供水管網壓力及水質實時監測與管理軟
通信網絡：GPRS-VPN網絡
遠程測控終端：DATA-7201、DATA-6100
3、 系統拓撲圖
4、系統特點
◆ 實用性強：
該系統根據自來水公司具體需求設計，軟件功能可根據用戶定制，滿足數據監測、遠程控制、數據查詢、數據統計的具體需求。
◆ 技術先進：該系統設計簡單明了，集數據采集、設備控制、無線通信、軟件、數據安全、數據庫等多種技術于一體，國內處于領先水平。
◆ 兼容性好：監控與管理系統軟件兼容任何廠家生產的測控終端；測控終端兼容任何廠家生產的計量設備、測量設備、水泵啟動設備。
◆ 維護方便：系統采用模塊化設計，便于后期維護；可遠程維護測控終端，降低終端維護成本。
5、監控中心：硬件主要由服務器、GPRS數據傳輸模塊組成。
軟件主要由操作系統軟件、數據庫軟件、供水管網壓力及水質實時監測與管理軟
5.1、供水管網壓力及水質實時監測與管理軟件：
該軟件是針對供水行業開發的專用軟件，結構采用B/S結構，服務器安裝和數據庫及供水實時監控與管理系統軟件，由系統管理員負責管理，領導者或其它工作人員經授權后可在自己的計算機上通過局域網訪問服務器，可進行權利范圍內的操作。如果需要，該軟件可以在INTERNET公網上發布，被授權者在任何地方的計算機上都可以通過INTERNET公網訪問和操作該系統。
該軟件采用模塊結構，主要包括兩大模塊：一個是人機界面、另一個是前置機。每個模塊又由若干小模塊組成。前置機軟件主要負責監控中心與現場設備的通信，它具有強大的兼容性，可支持任何廠家生產的GPRS、CDMA、MODEM、RS485等通信產品，支持多種通信方式共存一個系統。人機界面包括基礎數據管理、遠程操作、人工錄入、數據查詢、數據報表、數據分析、地圖管理等多項內容，可根據不同客戶的不同需求設計組合成個性化的監控與管理系統軟件。
5.2、供水管網壓力及水質實時監測與管理軟件：
◆ 軟件主界面
主界面左側為功能模塊菜單，右側為地圖。點擊左側菜單，右側顯示相應的界面。
開機界面顯示地圖，地圖上每個監測點的位置以圓點顯示，鼠標放置圓點位置時，監控設備狀態、壓力、水質，雙擊圓點進入控制界面。
◆ 系統管理
系統管理包括監測點信息錄入、管理員及通用用戶設置、個人設置個性化的查詢及報表。管理員的級別最高，可設置、修改用戶名和密碼，可進行各種參數或報表修改，推出后保存設置和修改。其它用戶通過通用用戶名和密碼查詢瀏覽數據。
◆ DATA-WS01供水管網壓力及水質實時監測與管理系統軟件功能特點：
— 采集水的濁度、余氯、PH以及管網壓力等數據。
— 接收現場報警數據，壓力過高/低。
— 可查詢監控數據、報警數據、操作信息。
— 支持各種數據的統計、分析、對比、輸出、打印。
— 數據按日、月、年、任意時間段生成報表，生成曲線、對比曲線。
— 軟件支持遠程設置、修改現場設備的工作參數，如壓力上下限、水質監測項目等。
— 軟件支持不同廠家生產壓力變送器、水質儀。
— 軟件采用B/S＋C/S結構，支持局域網和INTERNET網上瀏覽、操作。
— 軟件支持問詢和主動上報模式。
— 采用地圖界面顯示，直觀、方便。
6、通信網絡
GPRS網絡是中國移動公司提供的數據無線傳輸網絡，只要有GPRS信號的地方就能夠支持數據無線傳輸具有實時在線、覆蓋面廣、使用方便、按流量收費等優點。
本系統采用GPRS-VPN專網通信方式，移動公司提供一個VPN虛擬專網，并為使用的每一張數據卡綁定一個移動公司內部的IP地址，監控中心的GPRS數據傳輸模塊和每個測控終端內安裝的GPRS數據傳輸模塊都能登陸該VPN專網，實現監控中心與現場測控終端的數據雙向通信。
由于數據在專網上傳輸，不進入INTERNET網絡，所以數據安全性有足夠的保障。
目前，河北移動公司辦理VPN專網和綁定IP是免費的，每個測控終端使用的SIM卡可使用20元/月套餐的資費，20元贈50MB數據量，超過部分按1KB/1分錢計算。監控中心使用100元/月套餐，100元贈800MB數據量，超過部分按1KB/1分錢計算。 月通信費用估算：20元×9+100元=280元
7、子站
7.1現場能夠提供電源
序號 名稱 規格及型號 單位 單價 數量 采購地
1 GPRS DATA-6100 件 1
2 水資源控制器 DATA-7201 件 1
3 室外防雨遠程監測箱 件 1
4 箱內電源、空開、端子、 件
5 壓力變送器
6 水質儀器
7.2現場無法提供電源
序號 名稱 規格及型號 單位 單價 數量 采購地
1 GPRS DATA-6100 件 1
2 水資源控制器 DATA-7201 件 1
3 室外防雨遠程監測箱 件 1
4 箱內電源、空開、端子、 件
5 蓄電池＋太陽能電池板
6 壓力變送器
采用太陽能供電方式：由于管網監測站因業務需要，可能被安裝在管網的任何一個位置，不可能提供220V電源，所以使用太陽能設備，且要求壓力變送器最好是低功耗。節省太陽能板資源，太陽能供電系統設計原則，最大連續陰天數：20天，推薦用戶使用鉛酸免維護電池及太陽能板組合使用方式為首選方案，性能價格比較高；次選方案采用鋰電、太陽能組合方案成本較貴，但支持連續陰天可高于20天。
由于對管網的壓力要求實時監測，采集與上報頻率比較頻繁考慮電池使用壽命及性價比，建議不采用電池供電抄表器！
8、供水監測終端—用于管網
8.1 該設備經過河北省電子產品監督檢驗所的檢驗，符合Q/GDW 129—2005 電力負荷管理系統通用技術條件、GB/T2423.3-2006 電工電子產品環境試驗、GB4943-2001信息技術設備的安全、YD/T 1214-2002 900/1800MHz TDMA數字蜂窩移動通信網通用分組無線業務（GPRS）設備技術規范。
終端配置：
DATA-7201水資源控制器 1套
DATA-6100 GPRS數據傳輸模塊 1套
開關電源（帶充電功能） 1套
備用電源（蓄電池） 1套
空開 1套
端子、線材、附件 1套
金屬機箱 1套
管道壓力變送器以及水質儀選用4-20mA信號輸出。
原理示意圖
◆ 采集現場壓力變送器、水質儀的信號。
◆ 測控終端具有8位數碼管顯示，兩排LED燈狀態顯示，亮度高、壽命長、可自動休眠，節能效果好。
◆ 測控終端配置4按鍵鍵盤，配合顯示可查詢現場：設備地址、瞬時流量、累計流量、終端電壓、出水壓力及各種運行參數。
測控終端內GPRS數據傳輸模塊可顯示在線狀態、通信狀態等信息。
測控終端支持遠程數據查詢。
◆ 測控終端具備歷史數據存儲功能，每小時存儲一次現場數據，可存儲一個月。監控中心可查詢現場的歷史數據。
◆ 測控終端支持遠程維護功能，核心設備水資源控制器和GPRS數據傳輸模塊可以遠程設置參數，水資源控制器可以在線升級程序。大大提高現場維護效率。
◆ 測控終端具備報警功能
故障報警：如變送器與測控終端之間的信號線中斷時，測控終端可就地報警、也可遠程報警。
越限報警：壓力監測數據可以設置上下限，數據超限時就地告警、也可遠程告警。
◆ 測控終端配置蓄電池，當現場停電的情況下，測控終端可以工作一段時間，將停電信息上報監控中心。
◆ 測控終端采用模塊化結構，各功能模塊分工明確，便于后期設備維護管理。
8.2測控終端工作模式
測控終端支持多種工作模式，主動上報模式、輪詢模式、主動上報+問詢模式。該系統采用主動上報+問詢模式。
測控終端實時采集現場壓力、水質等信息，定時上報數據，定時上報間隔可以設置。
現場采集的數據超限及狀態變化時可即時上報。
8.3 測控終端配置及主要技術指標
8.3.1、測控箱配置
8位LED顯示
4個操作按鍵
8路AI：1路接壓力、其它的接電流電壓變送器
9路DI：1路接控制箱反饋、1路接停電監測、其它預留。
5路DO：2路繼電器輸出、其它預留。
2路串口：1路接GPRS模塊、1路接現場智能流量計
8.3.2、測控終端主要技術指標
適用海拔高度： 小于1000m
適用溫度范圍： -25～70℃
適用相對濕度： ≤95%
抗沖擊符合GB/T2423.5-1995電工電子產品環境試驗第2部分要求
抗振動符合GB/T2423.10-1995電工電子產品環境試驗第2部分要求
防護等級： ≥IP54
數據無線傳輸誤碼率 ≤10-4
模擬量采集精度：≤0.5%
脈沖量采集精度：≤1‰
終端數據顯示刷新時間： ≤0.5S
終端現場數據采集刷新時間：≤2S
終端遠程控制響應時間： ≤5S
終端數據上報時間：可設定，建議10分鐘
系統平均無故障時間: ≥50000h
終端供電電源： 220/380V 50Hz5
終端輸出控制接點容量：AC 380V 10A
終端輸入控制接點容量：AC 380V 10A
四、主要設備技術指標
1、壓力變送器功能技術指標
壓力變送器推薦使用江蘇昆山雙橋變送器，該變送器
是行業中的名牌。
材質：不銹鋼材料
壓力量程：0～1MPa
準確度： 0.5%F.S
電源電壓：DC24V
使用溫度：-20～80℃
輸出信號：4～20MA
2、水質傳感器功能技術指標
美國HACH多參數水質監測儀
可以測量多達15種參數
適合于連續在線和現場調查應用
選用這種型號適合于水質變化調查和定點監測應用，并使用內置電池組和內存作為長期監測工作。
技術參數如下：
參數 范圍 精度 分辨率 備注
溶解氧 0 - 50mg/L ±0.2 mg/L < 20mg/L
±0.6 mg/L > 20mg/L 0.01mg/L
電導率 0 - 100 mS/cm ±0.5%
±0.001mS/cm 4 位數 可選
pH 0 - 14units ±0.2 units 0.01 units
自清洗濁度 0 - 3000 NTU ±1% 100NTU
±3% 100-400NTU
±5% 400-3000NTU 0.1 NTU
0—400NTU
1NTU
＞400NTU
葉綠素A 自動動態范圍
低靈敏度:0.03 -500μg/l
中靈敏度:0.03 -50μg/l
高靈敏度:0.03 -5μg/l ±3% 0.01μg/l
藍綠藻 自動動態范圍
低靈敏度:100-2,000,000cell/mL
中靈敏度:100 -200,000cell/mL
高靈敏度:100 -20,000cell/mL ±3% 20cell/mL 外接
深度 0—10米 ±0.003m 0.001m
氨氮 0－100mg/L ±5% 或 ±2 mg/L 0.01 mg/L
溫度 -5°- 50°C ±0.10℃ 0.01℃
