一、背景描述
1.1 項目背景
隨著城市現代化建設步伐的加快，高層建筑越來越多，城市對水量的需求不斷增大，對供水能力的要求越來越高。針對城市的分區分壓供水，二次供水設施較多。城市的二次供水設施大部分由物業公司負責管理，其余部分由居委會、產權單位或房地產開發公司等負責管理。部分二次供水設施由于管理單位專業水平較低，管理效率低下，管理成本較高，個別二次供水設施甚至無人管理，直接影響居民正常用水和安全用水。
當前二次供水分散管理模式已難以滿足居民對二次供水管理、水質水壓、服務質量的要求，已不能適應當前高速發展的社會經濟形勢需要。對居民二次供水設施實行統一管理，確保二次供水設施安全可靠運行，已顯得尤為重要。
為了了解泵房實時運行信息，需建立一套遠程集中監控系統，針對泵房實際情況，在原泵房控制系統的基礎上，利用網絡通訊技術，實現監控中心對各二次供水泵房的數據監控。實時獲取泵房電壓、電流、進水壓力、出水壓力、變頻器頻率、電機狀態等信息，實現對泵房的遠程監控。結合泵房實現無人值守管理需要，提高管理效率，節省人力、物力和財力。
二、需求分析
建立遠程集中監控系統，實現監控中心對所轄二次供水泵房的統一運營管理，實時監控供水泵房的運行信息，確保居民正常用水和安全用水。實現供水泵站無人值守，統一調度指揮，提高管理效率，節省運營成本，保證整個二次供水高效、安全、穩定的運行。
2.1 二次供水泵房監控設備特點
大部分二次供水泵房建設年代不一樣，水泵的提供廠商不同，水泵規格不一，水泵數量不等。二次供水泵房自動化系統也有不同的特點和通訊接口，其控制方式有的采用的是單片機控制的，有的是 PLC 加變頻器控制的，有的是智能儀表 PID 調節控制的，且設備廠家各有不同。這就要求遠程集中監控系統能夠兼容二次供水泵房的自控系統，或者直接從設備采集，以建立和各二次供水泵房的數據通訊。
2.2 二次供水泵房數據監控
實時監控數據主要如下：
1. 監測供水泵房的溫度、濕度等環境參數；
2. 監測供水泵房的浸水情況；
3. 監測供水泵房供電電壓、供電電流、電量等供電狀態；
4. 監測每臺加壓泵工作電流、工作電壓、工作頻率、檢修狀態、啟停狀態、保護狀態等；
5. 監測每個電動閥門的開度、開到位關到位狀態；
6. 監測進站壓力、出水壓力、出水流量、蓄水池水位、濁度、PH 值、余氯等信息；
7. 監測泵房內污水積水池水位，根據水位控制污水泵排水；
8. 自動/本地/遠程控制每臺加壓泵的工作頻率或啟停狀態，閥門的開狀態關狀態等；
2.3 報警提示和處理
各二次供水泵房出現壓力不足、壓力超限、停水、漏水、停泵等相關異常現象時，應立即報警并及時通知相應的維護人員及時到位處理。
2.4 數據展示
實時采集二次供水泵房監測數據，傳輸至二次供水監控中心進行數據展示，同時對二次供水領導及集團領導、及各相關部門提供共享數據的服務。
可根據歷史數據，形成日、月、季、年的壓力、流量匯總曲線、報表，為二次供水的管理、運行及決策提供科學依據。
三、系統介紹
3.1 系統特點及優勢
3.2 系統組成
3.2.1 數據采集
數據采集服務器采集監控系統所有數據。確保對二次供水泵房監測數據的實時、穩定采集。
系統可靈活設置數據采集周期，對于變化頻繁、重要的監測信息，特別是與遠程控制相關的信息，設計較短采集周期（例 1 秒） ，對于變化緩慢、不太重要的監測信息設置為較長的采集周期（例 5 分鐘） 。這樣既滿足了系統對數據采集的要求，又節省了無線傳輸數據流量或降低對有線帶寬的要求。
3.2.2 數據存儲
監控系統按 500 到 1000 個二次供水泵房數據接入，就有 1.5 萬到 3 萬個數據點，數據量較大。在監控中心部署工業數據庫以存儲海量的工業歷史數據。工業數據庫服務器設置為集群冗余，確保了數據存儲的完整性。
（1）高性能的數據采集和存儲，高容量、高吞吐能力
存儲速度：單臺服務器每秒可存儲（插入）超過 200,000 個輸入值。
檢索速度：單臺服務器單點檢索每秒查詢多達 150,000 條記錄；并發檢索每秒查詢多達 20,000 條記錄。
數據點數 ：單臺服務器可最多存儲 1,000,000 個數據點的歷史數據。
數據容量：可以保存長達數月甚至數年的歷史數據保存和歸檔，最長保存10 年歷史數據。
并發客戶：支持最多 256 個并發客戶同時存儲和檢索實時及歷史數據。
（2）高效的數據壓縮算法實現了存儲空間和數據精度之間的最佳平衡
在保證用戶指定的數據精度的條件下，能夠極大地減小存儲數據所需的磁盤空間；同時，高效的還原算法也最大限度地保證了數據的壓縮和還原幾乎不影響系統的性能；支持精細到變量點的壓縮配置，可單獨針對每一個標簽點進行壓縮方法和壓縮參數的配置。常規數據壓縮比為 25%-85%，穩定數據、數據變化緩慢時可達 95%。
3.2.3 GIS(電子地圖)
可采用地圖瀏覽方式，快速定位各二次供水泵房的位置，獲取關鍵運行數據，如電壓、電流、流量、進出口壓力等，了解各泵房的運行概況，達到一目了然，掌控全局的效果。可通過點擊進入各泵站工藝畫面，詳細了解各泵站的運行情況，實現快速定位瀏覽。
電子地圖
3.2.4 列表顯示
可對二次供水泵房的實時監測數據按各泵房列表排序顯示。 便于實時數據的查看和各個泵房參數對比。
當某一泵房出現報警信息后，列表會自動將報警泵房置頂顯示。
3.2.5 視頻監控
監控系統可嵌入第三方的視頻監控，可在本地訪問該監控視頻，并可進行云臺控制。
3.2.6 遠程控制
可遠程控制污水泵的啟停，以確保泵房污水積水池水位在安全范圍內。遠程控制每臺加壓泵的工作頻率或啟停狀態，閥門的開/關狀態，最大限度的滿足用水需求。
結合系統數據分析，實現泵房水泵的有序啟停，保證區域供水的安全、持續、穩定、可靠運行，節約人力、物力和財力的投入，提高生產效率。
3.2.7 系統報警
系統具有強大的報警功能，當二次供水泵房壓力等參數出現異常情況時立即報警，及時通知操作人員，以進行故障監控和決策制定。系統支持對實時、歷史的報警進行顯示、存儲、查詢等操作，可以實現語音報警、微信報警等功能。系統報警不只單純的記錄報警信息，同時會把所有與該報警所有相關的數據、條件記錄到數據庫，以供事故追溯、設備運轉操作分析。
報警顯示的方式包括實時報警表格、歷史報警表格和報警查詢表格的方式。
報警可以定義優先級，不同優先級的報警可以在窗口中以不同的顏色進行顯示，報警信息可以按照優先級進行排序。
3.2.8 趨勢曲線
系統提供豐富的曲線功能，用戶可以方便的查看壓力、水位等實時、歷史曲線。
趨勢曲線支持實時曲線和歷史曲線的在線切換。靈活展示分析實時監測數據/歷史數據的變化趨勢、同類數據同一時間段趨勢對比、同一數據不同時間段趨勢對比。
趨勢曲線應可以任意自由放大或縮小時間軸（如跨度可大于一年，也可為 1 秒） 。支持多縱軸多曲線展示，能為不同的曲線設置不同的縱軸，最多可容納 64 條曲線。具有良好的客制化功能，能夠定制不同外觀的趨勢曲線，支持曲線在線配置。
泵房溫度曲線圖
3.2.9 智能報表系統
系統提供內嵌式報表系統，工程人員可以任意設置報表格式并通過系統提供的報表函數在報表中實現各種運算、數據轉換、統計分析和打印等操作。在系統中既可以實時數據報表，也可以實現歷史數據報表，同時還支持在線修改報表格式的功能，并支持 EXCEL導出功能。
利用系統的報表功能可設計生產報表，泵運行管理報表，智能化的計算，替代人工手動錄入報表，方便管理。
3.2.10 安全管理
系統提供了一個先進的基于用戶的安全管理系統， 每個用戶必須根據事先規定的使用權限和使用范圍，允許或禁止其對監控系統進行監控，不允許越限進行數據訪問，更不能隨意對遠程設備進行控制，以確保系統運行安全。
3.2.11 系統日志
系統自動記錄用戶登錄系統操作，和對監控系統執行的操作（例如自動記錄某個操作員遠程起泵操作），便于事故等追溯，規范操作員的行為。
3.2.12 云訪問
系統支持通過IE瀏覽器進訪問SMART云系統，使管理層的計算機在不需要額外安裝軟件的情況下，實現隨時隨地對監控系統的訪問。系統的 Internet 應用，實現了對客戶信息服務的動態性、實時性和交互性，在 Web 畫面中用戶能夠對云服務器中的數據進行瀏覽，包括實時數據、歷史數據、報警數據以及事件數據，對于具有操作權限的用戶還可以進行相關控制操作。
泵房濕度
3.2.13 視頻疊加
對于有視頻監控的泵房，智能泵房監控系統可以將電壓、電流、流量、進出口壓力等主要信息在視頻監控畫面上疊加顯示。也可在手機端查看現場視頻以及疊加的信息。
四、系統設備
4.1硬件設備
本系統硬件設備只包含智能泵房報警主機、泵房數據采集器。
4.1.1智能泵房報警主機
1）智能泵房報警主機主要功能
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接收前端泵房數據采集器的信息
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將信息進行整合分析處理
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在顯示器上展示本地泵房監控系統
2）產品概述
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產品品牌：恩易
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產品名稱：智能泵房報警主機
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產品型號：NE-PS2000-SE
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產品圖片：
設備圖
3）設備接口
指示燈面板圖
接口面板圖
接口與說明：
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標號名稱 |
功能說明 |
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電源接口 |
交流供電220V/50Hz |
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SWITCH |
設備電源開關 |
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附加功能 |
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網絡接口 |
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HDMI |
高清視頻輸出接口 |
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鼠標接口 |
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音頻輸出接口 |
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RS232 |
附加功能 |
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RS485A |
附加功能 |
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RS485B |
附加功能 |
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RELAY1 |
附加功能 |
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RELAY2 |
附加功能 |
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PWR |
電源指示燈 |
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WORK |
主機工作指示燈 |
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NET |
網絡信號指示燈 |
4）技術參數
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型號 |
智能泵房報警主機 |
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支持設備 |
ES1000設備 |
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通信接口 |
網口（10-100M自適應），HDMI口，RS232口，RS485口，USB2.0接口 |
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發送協議 |
HTTP協議/TCP長連接/TCP短連接 |
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電源隔離度 |
2500V |
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電壓功耗 |
AC220V |
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工作溫度 |
溫度（-40°C-80°C） |
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工作濕度 |
濕度（<50%） |
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設備重量 |
1kg |
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外殼材料 |
鋁（1U機箱） |
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安裝方式 |
機架式安裝 |
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機械尺寸（W×H×D） |
300*485*45（mm） |
4.1.2泵房數據采集器
1) 泵房數據采集器主要功能：
接收水泵儀表的數據
將信號進行整合分析處理并上報。
2) 產品概述
產品名稱：泵房數據采集器
產品型號：NE-EP1500-BF
輸入視頻標準：網絡高清數字信號
產品圖片：
泵房數據采集器完成各項監測數據的采集實現各項參數在視頻畫面上的疊加，完成數據參數的記錄分析及上報至云平臺，實現各項參數的有效監管。
