智慧监管地道桥雨水泵站远程监控及管理系统方案.docx
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智慧监管地道桥雨水泵站远程监控及管理系统方案
智慧监管:
地道桥雨水泵站远程监控及管理系统方案
一、基本情况
目前，国内大中型城市都修建了大量的地下人行通道，每个通道都配备了排水水泵。
这些水泵一般使用浮漂开关控制，工作人员要不断地进行巡查。
一般降雨，排水设备能够及时将人行通道内的积水排除。
但当持续的大暴雨来临时，地下人行通道积水很难在短时间内排除，会影响行人通行，也给泵站工作人员带来不便。
通道积水过深，甚至会影响到生命安全。
巡查虽然可以发现排水设备故障，但周期长，不能及时发现及时处理。
二、建设目标
针对上述存在问题，主管部门计划建设一套人行通道雨水泵站远程监控及管理系统，对全市人行通道雨水泵站进行统一管理。
系统建成后实现下列目标：
1、工作人员在监控中心能够实时了解所辖所有泵站集水池水位、水泵工作状态、通道内是否积水、积水深度。
2、泵站设备出现故障，不能正常工作时，及时上报到监控中心。
3、人行通道内积水深度达到一定程度的时候，能够用文字或语音的形式通知过往的行人，禁止通行。
4、必要时要远程控制泵站水泵启停，远程通知过往的行人禁止通行。
5、通信条件允许时，在通道和泵房安装摄象机，视频监视通道内积水情况、人员通行情况、设备运行情况。
6、该系统软件能够显示、存储、查询、统计、分析所有监测数据；可并入将来的城市交通安全管理信息化系统。
三、技术方案
3.1雨水泵站监控系统组成
该系统总体可分为四大部分：
（1） 监控中心：
硬件主要由一台服务器、客户端计算机（两台）、UPS电源、交换机等组成。
软件主要由操作系统软件、数据库软件、排水泵站监控与管理系统软件。
（2） 通信网络：
无线传输：
INTERNET网络固定IP专线，中国移动公司GPRS网络平台有线传输：
光纤网络
（3） 测控终端设备：
地道桥排水泵站测控终端。
（4） 计量控制设备：
水位计、水泵启动柜等。
3.2 地道桥排水泵站监测点建设
3.2.1不具备光纤网络排水泵站监测点建设
大多数的地道桥排水泵站不具备光纤接入条件，工程设计可以按GPRS无线方式来进行数据监测。
一般的地道桥排水泵站均安装了 2 到 3 台排水泵。
泵站现场安装设备列表如下
设备名称
规格
单位
数量
安装位置
投入式水位计
4-20mA信号输出
台
1
地道桥下集水池
桥头语音报警器
台
2
地道桥两端入口处
地道桥排水泵站
测控终端
广州
数据采集器
台
1
地道桥泵站内
管材及线缆
组
1
用于现场走线
（一）测控终端的主要功能如下
（1） 采集功能
采集泵站运行的总电压、总电流、电能；
采集泵站内集水池的水位；
采集每台水泵的单相运行电流；
采集每台水泵的运行状态；
（2） 显示功能
显示泵站运行的总电压、总电流、电能；
显示泵站内集水池的水位；
显示每台水泵的单相运行电流；
（3） 设置功能
测控终端内可设置警戒水位值。
（4） 报警功能
当集水池的水位到达人工设定的警戒水位时,测控终端立即将报警信息上报到监控中心；
当地道桥内有积水时，测控终端立即接通地道桥入口报警器，通过语音及文字提醒过往车辆及行人注意安全。
当泵站内供电电源出现故障时（如过压、过流、欠压、欠流、缺相），测控终端 立即将报警信息上报到监控中心；
（5） 自动控制功能
当测控终端处于自动模式时，根据水位的情况，可以自动启停排水泵；
（6） 无线远传功能
测控终端内放入一张开通GPRS功能的手机卡，手机卡登录GPRS网络，将数据无线发送到中心。
（7） 远程控制功能
当测控终端处于远程控制模式时，监控中心值班人员，通过上位机可以远程启停排水泵；
支持监测中心随时召测每个泵站的监测数据；
（8） 远程维护功能
终端的工作参数支持远程设置、修改，方便用户远程维护终端设备；
（9） 为了保证当地道桥积水时不至于淹没设备，此设备采用壁挂式安装。
（二）排水泵站监控逻辑控制模式。
（三）泵站测控终端功能框图
（四）GPRS网络及运行费用介绍
GPRS网络是中国移动公司提供的数据无线传输网络，只要有GPRS信号的地方就能够支持数据无线传输，具有实时在线、覆盖面广、使用方便、按流量收费等优点。
鉴于整个城市地道桥分布面比较广，数量比较多，推荐使用INTERNET公网组网进行数据传输。
公网专线通信网络采用中国移动公司GPRS网络和Internet公网。
要求监测中心具备宽带（类型：
光纤、ADSL等），并具有一个Internet网络上的固定IP。
每个泵站的测控终端内安装一张开通GPRS功能的手机卡，通过登录GPRS网络与监控中心进行数据传输。
上级领导可以直接在IE地址栏输入监控中心的固定IP来访问中心软件，直接查看各个泵站的情况。
值班员可以按调度中心管理员所分配的权限管理所辖泵站。
系统运行费用
月运行费用=监测中心固定IP月租+单个测点数据卡月租×测点数量
例：
某地宽带办理固定IP包年费用为1200元，GPRS套餐最低资费标准为5元/30M，超出部分按1KB/1分钱计算。
以100个泵站计算。
则：
系统月运行费用=1200÷12+5×100=600元
3.2.2具备光纤网络监测点泵站建设
有一部分地道桥排水泵站，附近有电信或者网通的光纤网络接口，可以直接租用电信或者网通的光纤。
租用费用可由道桥管理处与网络运营商直接协商。
光端机由网络运营商提供。
通过光纤网络可以将地道桥下集水池的水位、排水泵的运行参数等传输到监控中心。
光纤网络还可以传输现场的视频图像。
在地道桥内安装一台摄像头，可将地道桥内的实际情况以图像的形式直观的显示在监控中心软件上。
在泵站内安装一台摄像头，用于监控泵站内的设备以及是否有闲杂人等进入泵站。
泵站现场安装设备列表如下：
设备名称
规格
单位
数量
安装位置
投入式水位计
4-20mA信号输出
台
1
地道桥下集水池
桥头语音报警器
台
2
地道桥两端入口处
地道桥排水泵站
数据测控终端
广州
数据采集器
台
1
地道桥泵站内
工业交换机
台
1
地道桥泵站内，用于测控终端与视频设备接入光纤网络
管材及线缆
组
1
用于现场走线
视频服务器
台
1
地道桥泵站内
高清变焦摄像头
台
2
地道桥内1台，泵站内1台
摄像头云台
台
2
与摄像头配套安装，用于控制摄像头的旋转。
（一）测控终端的主要功能如下
（1） 采集功能
采集泵站运行的总电压、总电流、电能；
采集泵站内集水池的水位；
采集每台水泵的单相运行电流；
采集每台水泵的运行状态；
（2） 显示功能
显示泵站运行的总电压、总电流、电能；
显示泵站内集水池的水位；
显示每台水泵的单相运行电流；
（3） 设置功能
测控终端内可设置警戒水位值。
（4） 报警功能
当集水池的水位到达人工设定的警戒水位时，测控终端立即将报警信息上报到监控中心；
当地道桥内有积水时，测控终端立即接通地道桥入口报警器，通过语音及文字提醒过往车辆及行人注意安全。
当泵站内供电电源出现故障时（如过压、过流、欠压、欠流、缺相），测控终端立即将报警信息上报到监控中心；
（5） 自动控制功能
当测控终端处于自动模式时，根据水位的情况，可以自动启停排水泵；
（6） 远传功能
通过光纤网络，可以将每个地道桥排水泵站的情况远传到监控中心。
（7） 远程控制功能
当测控终端处于远程控制模式时，监控中心值班人员，通过上位机可以远程启停排水泵；
支持监测中心随时召测每个泵站的监测数据；
（8） 远程维护功能
终端的工作参数支持远程设置、修改，方便用户远程维护终端设备；
（9） 为了保证当地道桥积水时不至于淹没设备，此设备采用壁挂式安装。
（10） 视频查看功能
测控终端可外接2路摄像头，用来对地下通道及泵站内情况进行动态监测；
（11） 测控终端控制逻辑与GPRS方式控制逻辑相同。
（二）泵站测控终端功能框图
3.2.3地道桥排水泵站测控终端技术指标
1）适用环境：
工作电压：
AC220V±20%
温度范围：
-25～+70℃
湿度范围：
相对湿度≤90%，无凝露≤95%
2）工作环境：
①无导电尘埃、无爆炸性、腐蚀性气体、无激烈震动、无液体喷溅。
②附近无强磁场、电场干扰。
③无线通讯信号良好的地方。
3）数据传输信道
通信介质：
GSM、GPRS无线网络
传输误码率：
10-4
传输延时：
GPRS方式：
3～5秒 ，短消息方式：
10～15秒
4）开关量输入回路
输入信号类型：
输入为不带电的开/合切换触点
测量精度：
0.01%
5）模拟量输入回路
输入信号类型：
①4-20mA电流信号；②0~5V电压信号。
6）采样频率：
50Hz
7）最大不损坏输入范围：
①输入电流：
－20～+30mA；
②输入电压：
－0.5～+7V
8）测量精度：
±0.5%
3.2.4水位计的安装
（一）工作原理
水位计传感器是利用单晶硅的压阻效应，在单晶硅膜片上扩散一个惠斯通电桥。
被测水位通过隔离膜片和导压硅油传到敏感元件上，由于压阻效应，四个桥臂电阻的阻值发生改变，电桥失衡，输出端就有一个对应于水位变化的电信号输出。
此信号经IC放大电路输出调整回路后，输出一个标准的4～20mA的二线制电流信号。
（二）技术性能指标
1、测量范围：
0.2、0.5、1、2、5、15、20、30、50、80、100、150、200m
2、测量精度：
TS1001P、W：
0.1%、0.2%、0.5%F.S
TS1001G、N：
0.2%、0.5%、1.0%F.S
3、介质温度：
TS1001P、W、N：
0～50℃
TS1001G：
0～100℃
4、输 出：
4～20mA、1～5V、0～10mA
5、相对湿度：
0～95%
6、电 源：
24VDC，无负载变送器可在12VDC工作，最高工作电压36VDC。
7、过载能力：
基准量程的1.5倍
8、温度附加误差：
①零点温度附加误差：
±0.5%F.S／55℃ ;
②综合温度附加误差：
±1.0%F.S／55℃
9、防爆标志：
iaⅡBT6
3.2.5语言报警器
语音声光报警器，为隔爆兼本安型设计，采用性能先进的单片机作为主控制器，并配以高保真的语音发生芯片。
芯片内可设计成不同的安全警示声音，汉字条屏滚动显示安全警示语句。
具有体积小、重量轻、设计新颖、性能先进一机多用等特点。
功能特点：
1、内置8段报警语音，可现场选择；
2、汉字条屏滚动显示安全警示语句；
3、配置RS232接口，显示汉字现场输入；
4、备有接点、打点、架空线电压、人体感应等各种触发方式，可根据现场条件自由选择；
5、外壳采用全不锈钢材质，完善的防水防潮措施，适用于各类环境。
四、监控中心
4.1、监控中心的建设
监控中心配置服务器1台，客户端计算机2台，路由器1台，交换机1台，硬件防火墙1台，UPS不间断电源1台，建立小型局域网，保证整个城市地道桥排水泵站现场传回的数据在整个办公局域网内共享。
同时在监控室安装投影仪，投影仪的大小以办公室的墙壁为基准大小确定，将重要泵站的现场数据及画面在投影仪上显示。
4.2、系统安装环境
硬件配置要求：
◆服务器：
CPU：
Intel双核2.0G或更高
内存：
推荐2G以上
◆客户端监控计算机
CPU：
Intel双核2.0G或更高
内存：
>1GB
硬盘：
普通硬盘>20GB
软件配置要求：
服务器操作系统软件：
Windows2003Serverwithsp2
监控客户端操作系统软件：
winXPsp3
数据库软件：
MicrosoftSQLServer2000SP4
上位机软件：
排水泵站监控与管理系统
4.3、排水泵站监控与管理系统软件功能介绍
1）权限管理功能：
该软件登录权限为管理员用户、单位级用户、普通用户，管理员具备软件操作的所有权限，单位级用户只有操作本单位的设备的权限，普通用户只能浏览，不能进行开停泵等操作。
2）主界面——地图显示。
主界面以整个市区地图为背景，显示所有监测点位置分布情况。
用户可以通过鼠标拖动自行编辑监测点的位置。
将鼠标置于监测点上，可以显示监测点的基本信息及最新监测数据，单击测点可进入该测点的实时监测界面，查看详细数据。
3）数据采集与处理
监测泵站总电压、总电流及电能；
监测泵站内各台水泵的运行状态、运行电流、故障状态；
监测通信设备或通道的运行状态
遥控：
远程切换排水泵的工作模式（本地、遥控），在遥控模式下通过上位机手动控制水泵启停，对监视摄像头云台进行移位变焦控制；
4）数据分析信息处理：
根据适时数据刷新监控画面状态及数据；根据报警信息，进行故障处理；记录报警、设备状态变化、用户注册登陆等运行信息；运行趋势分析；定时存入数据库.
5）报警管理：
分级管理：
系统区分报警的类型，确定不同的级别，采用不同的方式进行处理。
数据越初限处理：
调整相应的工艺设备，并提示值班人员；数据越极限处理：
停止相关设备的运行，并提示值班人员；设备故障报警：
停止相关设备的运行，并提示值班人员；提示信息包括：
报警内容，计算机处理内容，处理结果，维护提示，处理预案等系统软件按级别采用不同的方式提示值班人员，报警方式包括：
颜色变化、闪烁、弹出文字信息、声音提示等。
6）人机联系及操作：
监控、操作、权限、实时曲线等功能。
7）报表功能：
系统可以对各遥测量自动做出日报、月报、年报，不同的时间段自动进行对比分析，通过分析历史数据，进而对未来做出数据预测。
用户可以根据需要选择时间和类别，然后按预览/打印按钮，打印有关报表。
打印包括定时打印和召唤打印，召唤打印包括实时打印和历史打印，事故、故障时自动打印。
打印的表格有：
操作记录统计表，包括泵站机组开、停机时间和次数等；事故和故障统计表；越限和变位报警报表；事件顺序记录报表；日、旬、月、年排水量统计表；历史报表；机组检修时间和次数；设备运行状态统计报表。
日报：
按设定的时间间隔，制作并打印某一天所需数据的报表。
8）扩展：
本应用软件在完成既定监控任务的前提下，可以实现监控对象需要改变时（有所增加，减少和更改），监控软件可以方便的在现场随之更改，而不需做二次开发。
9）数据交换接口：
监控软件中，可以将使用的数据导出，导出为其他相应的数据文件，可以提供给其他的应用程序使用。
如：
导出成为EXCEL表。
并且提供友好的数据接口程序。
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