利川市汪营镇白羊塘村安全饮水补短板工程

浮船取水、一体化水处理设备及一体信息化系统

　　第三部分 管网监测

　　第一章 设计背景

　　1.1前言

　　供水安全工程是水利建设重要的基础设施，其质量直接关系到供水安全，建好、管好集中式供水工程是保障居民供水安全的一项有效举措，对保障居民身体健康和促进经济社会的发展具有重要意义。

　　随着物联网、云计算、大数据、遥感遥测等新一代信息技术的迅猛发展，智慧水务逐渐成为水务管理的新方向。

　　武汉国力世纪环保工程有限公司紧跟时代前沿，根据相关领域管理经验，自主研发了水环境智慧运营管理平台及智慧水务运营管理系统，实现可视化、信息化、数据化、智能化、高效化的“智慧环保”。

　　该平台包含电脑网页版和手机APP版，实现项目现场—中控系统—客户端的互联互动，主要包含水质在线监测、视频监控、工艺监控、数据分析、运营管理等功能，实时掌握水质情况、远程掌握节点现场情况、全面掌握设备工艺的运行情况等。

　　1.2项目背景

　　在团结水库设置一处取水船，三台取水泵把水打至三公里外的水厂，经过沉淀过滤等工艺处理成严格标准的饮用水通过自流方式供给用户。

　　本次项目管网延申距离大概在27公里，途径白羊唐、团和、鱼龙、兴隆、插旗共5个自然村，4000余户。主管道施工已经完成。目前分支管网正在施工过程中，分支点数量及管径等与设计有很大出入，分支管网的选点设计方案在本方案中不够充分。

　　管网的高度落差大概在196米，根据现场实际情况本方案在主管网中选点13个，监测流量压力数据。由于分支管施工未完成，暂定分支监测点为19个，以后可以扩充。

　　主管采集点DN200 设置8个;

　　主管采集点DN160 设置2个;

　　主管采集点 DN110 设置2个;

　　主管采集点 DN90 设置1个;

　　支管采集点 DN50 设置14个;

　　支管采集点 DN32 设置5个;

　　监测点类型全部为流量压力类型。

　　经实地勘察主管采集点有一个取市电不便，其它都可以就近取市电，从沟通取电难度方面出发，建议全部选用太阳能供电方式为主，市电为辐。

　　第二章 采集点概述

　　2.1采集点通讯方式概述

　　各管网测压、测流点监控点分布范围广、数量多、距离远，地理位置偏僻，宽带网络不容易接入，因此考虑采用无线通讯网络。

　　目前GPRS无线传输的速度可以达到115kbit/s，目前2.75G网络的实际带宽经测试能稳定在30~50 kbit/s，而管网测压、测流点数据传输属于突发性的数据业务，带宽仅在1 kbit/s左右，因此，在管网测压测流点采用GPRS网络进行数据传输能满足通讯稳定性、实时性、可靠性的要求。

　　目前，GSM网络经过电信部门的多年建设，覆盖范围不断扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络，特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建监控系统，实现管网监控点的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。因此，采用无线GPRS通讯是本系统最经济合理的通讯方式，经过现场勘测，在管理站、进站支管、大用户流量监测点等处均有中国移动通讯网络覆盖，完全满足GPRS传输设备使用要求。

　　GPRS无线传输数据有以下优势：

　　GPRS设备联机的特性，对于使用者而言，随时都在上线的状态。这项技术系与GSM网络配合，传输速度可以达到115kbit/s。GPRS是目前解决通信信息服务的一种较完美的业务，它是以数据流量计费、覆盖范围广泛、数据传输速度更快。GPRS的推出，为行业和企业用户开展无线传输提供了基础设施平台。

　　GPRS用户可随意分布和移动自己的网络点，无须担心线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。

　　终端价格比较低，与DDN相比，较DTU或基带Modem(DDN专线Modem)其终端价格便宜很多，采用数据流量包月方式即可满足测控的传输要求。

　　GPRS 资费方式：GPRS根据通信数据的流量和提供的服务质量进行计费。在GPRS网络中，用户只需建立一次连接就可长时间的保持，而且只在传输数据占用信道时计费，保持时不占用信道不计费。用户不用频繁点击建立连接，也不必支付传输间隙时的费用。

　　GPRS能更好地支持频繁或少量突发型数据业务，通信质量稳定可靠，永不掉线。

　　GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。由于GPRS网本身就是一个分组型数据网, 支持TCP/IP、X.25协议，因此无需经过PSTN等网络的转接，直接与分组数据网(IP网或X.25网)互通，接入速度仅几秒钟，快于电路型数据业务。采用TCP/IP协议，较以前的无线数据网络(集群，双向传呼，GSM短信息)而言，网络接入更加直接方便。

　　信号覆盖好。与很多无线数据网络(集群，双向传呼，CDPD，CDMA)比较，其网络覆盖范围广、信号稳定。

　　GPRS基本不需维护，系统扩展性好。建设新的用户点无需进行拉线、埋线等工作。比光纤或专线系统投资少，设备安装方便。

　　根据以上分析，测压、测流点传输部分均采用GPRS网络。

　　2.2无线GPRS传输工程建设方案

　　为了实现GPRS无线远程测控，业主需通过当地网络运营商，在水务局申请可有上网的宽带接入，实现计算机的网络连接。

　　在管网流量、压力测控点，安装GPRS通讯模块，模块安装中国移动GPRS数据流量包月卡，数据包月流量100M，通讯模块通过GPRS网络与水务局服务器建立连接，这样即可实现GPRS无线传输网络的数据传输。

　　2.4流量压力监测系统

　　现场管网监测点示意图：

　　现场实际查探，大部分地点如图所示，管道埋藏深度浅，地面为石质地面，从保护设备方面出发，管网监测点需要修砌如下图所示检测井。

　　采集点组网示意图：

　　现场安装示意图：

　　2.5终端设备安装说明

　　本测控终端被安装在供水管网主管处，采集主管道压力、流量;

　　由于供电条件的限制，所以供电方式一般采用太阳能供电或高能电池组供电，市电220V作为辅助电源。压力流量测控终端所使用的GPRS模块、控制器都采用低功耗设计。

　　该测控终端安装的环境比较潮湿，设备安装完毕需要做防潮处理。

　　太阳能供电测控终端设备

　　2.6设备性能说明

　　◆遥测终端机：

　　RTU可以通过笔记本电脑现地对系统的配置进行修改，也可以通过中心站远程对系统的配置进行修改。

　　具有低功耗和高可靠性，并具有扩展传感器接口、通信、电源等各种接口，接口应具有过压和过流保护设置;

　　应能实现自报式和查询-应答式的混合工作制式;

　　应能按时序记录、存贮和发送所连接传感器采集的参数值，配置1个串行接口;

　　应保证在野外环境温度、低湿度和沙尘的环境中能正常工作。

　　RTU在正常维护条件下平均无故障工作时间MTBF不小于25000h。

　　◆ 电磁流量计

　　一体式电磁流量计产品特点：

　　1、测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响;

　　2、测量管内无阻碍流动部件，无压损，直管段要求较低;

　　3、系列公称通径DN15～DN3000。传感器衬里和电极材料有多种选择;

　　4、转换器采用新颖励磁方式，功耗低、零点稳定、精确度高。流量范围度可达1500：

　　5、转换器可与传感器组成一体型或分离型;

　　6、转换器采用16位高性能微处理器，2x16LCD显示，参数设定方便，编程可靠;

　　7、流量计为双向测量系统，内装三个积算器：正向总量、反向总量及差值总量;可显示.庄、反流量，并具有多种输出：电

　　流、脉冲、数字通讯、HART;

　　8、转换器采用表面安装技术(SMT)，具有自检和自诊断功能;

　　第三章 中控室组网及软件概述

　　3.1网络结构图

　　中控室需要的硬件如下：

　　操作员计算机2台

　　管理员计算机 1台

　　企业级服务器4台(其中平台运行服务器1台，数据处理服务器3台)

　　企业级交换机 1台

　　企业级防火墙1台

　　矩阵大屏幕

　　需要单独房间布置服务器及网络设备。

　　3.2软件架构

　　3.3软件界面

　　3.4 软件系统实现功能概述

　　1.生产管理体系

　　通过生产管理体系，可建立起一套标准化的生产管理机制，为供水企业提供运行调度、应急指挥等方面的管理工具，包括SCADA调度系统、化验室水质管理系统、能耗管理系统、应急指挥调度系统、水力模型。

　　(1)SCADA 调度系统

　　借助调度功能，调度中心可远程监测各供水单元的实时生产数据和设备运行参数，并可远程控制水泵、阀门等供水设备。

　　(2)化验室水质管理系统

　　该系统能够及时、准确的为运行管理人员提供化验检测数据，使其掌握生产运行各阶段的水质情况。

　　(3)能耗管理系统

　　过去粗放型的能耗管理已不适用于当前的环境，必须建立一套完整的能耗管理系统，对水厂的电耗、药耗进行全方位的监管和分析。

　　(4)应急指挥调度系统

　　能够提高企业处置城镇供水重特大事故的能力，加强对突发事故应急处置工作的统一组织和指挥，减少突发事件造成的损失、保障城镇安全供水、确保市民的饮水安全。

　　(5)水力模型

　　供水管网建模是仿真供水管网系统动态工况的最有效的方法，能够提供供水系统最有价值的信息，有助于供水管理者实现管网科学化、现代化管理。

　　2、运维管理体系

　　运维管理体系是针对管网及其附属设施的管理系统，为管理者提供基础的数据管理工具，以及日常巡检、检漏等业务的管理工具。

　　(1)管网巡检系统

　　利用管网巡检维修系统，巡检人员通过GPS 定位，及时发现供水管道及附属设施有损坏、缺失或有危及安全运行的情况。

　　(2)设备管理系统

　　面向企业的设备管理人员，对企业设备的日常业务进行全面管理，帮助企业全面清晰的掌握设备状况，保障稳定运行。

　　(3)管网GIS 系统

　　用于供水企业管线日常业务管理，将管网管理从粗放式向精细化过渡，提高对供水管网的综合监管水平，降低异常事件的发生，从而提高供水安全。

　　(4)漏损管理系统

　　对各DMA 分区内的流量和压力节点进行实时监测，应用夜间最小流量原理，实现对供水系统漏损或问题区域快速判断，该系统同时具有系统中设备故障的在线报警功能。

　　3、经营管理体系

　　通过现代化的科学管理手段，建立完善的水务客户信息收集、管理和跟踪系统。

　　(1)营业收费系统

　　营业收费系统是一套符合国家标准的专业化系统，采用模块化、插件化设计，融入现代管理理念，注重各功能模块间的信息互联和共享，强化数据深度处理和利用。

　　(2)报装业务系统

　　该系统对用户报装进行统一的信息化管理，所有文档均可快速查找，所有操作日志都会记录，在部门之间使业务流程自动流转下去。

　　(3)表务管理系统

　　对水表全生命周期进行管理，从水表入库至报废皆可进行全程跟踪。

　　(4)手机抄表系统

　　该系统在抄表工作以及管理方面提供更加高效快捷的管理方法，并有效的提高工作效率。

　　(5)自助缴费终端机

　　· 提供水费账单查询功能，并支持微信、支付宝等多种缴费方式。

　　· 提供用户缴费记录、水费详情查询功能。

　　· 支持对IC卡水表的水卡充值。

　　· 支持对IC卡水表的水卡充值记录进行查询。

　　· 提供用水的基础信息学习和发布服务，便于社会公众能够掌握用水知识。

　　· 提供发布供水公司及供水情况动态信息的服务，便于社会公众能够第一时间掌握供水资讯。

　　· 支持自助缴费终端机运行状态的实时监控。

　　4、客户服务体系

　　高标准的客户服务管理体系，提升企业的整体服务水平，为用户提供多种服务方式，能够提高用户的满意度。

　　(1)微信公众号

　　为水司日常管理人员提供与用户进行交互的平台，为社会工作提供获取水动态信息及快捷办理缴纳业务的现代化途径，进一步提升供水公司和政府单位的社会形象。

　　(2)服务热线系统

　　客户通过自动语音服务查询用水量、水费、水价、申请流程等信息，也可以转人工座席，对有关用水计量、水压、水质、报漏、设施维修、违章用水等问题进行咨询和投诉。

　　(3)门户网站

　　坚持“以用户为中心，以服务为宗旨，突出政务特色”的原则进行网站开发建设，主要体现“信息公开、在线办公、公众参与”三大功能。

　　5、综合管理体系

　　综合管理体系为各业务部门提供相应的业务系统，用以规范各业务的工作流程、优化办公手段、提高工作效率、促进各部门间协作、确保工作成果准确完整。

　　(1)综合办公系统

　　通过先进成熟的计算机和通信技术手段，建立的一个高质量、高效率、智能化的办公辅助系统。

　　(2)决策分析系统

　　帮助企业的决策管理层了解企业经营现状，发现企业运营的优势和劣势，预测未来趋势，对决策的执行情况和结果进行客观准确的评估。

　　(3)工程管理系统

　　建立标准化的工程管理系统，将各水务公司的工程项目进行集中管理、全局掌控，实现工程项目的预算管理以及全过程管控。