泵站自动化监控系统1

无人值守加压泵站 自动化监控管理系统

深圳市贝尔自动化技术有限公司 联系方式：0755-86185080

2015.12

目 录

一、概述........................................................................................................................................... 3 二、无人值守加压泵站控制解决方案概况 . .................................................................................. 4

2.1、自动化监控系统总体方案设计 . ..................................................................................... 4 2.2、自动化监控系统拓扑图. ................................................................................................. 4 2.3、自动化监控系统主要功能. ............................................................................................. 5 2.4、系统设备清单. ................................................................................................................. 5 三、无人值守加压泵站系统选用设备 . .......................................................................................... 6

3.1泵站测控终端. .................................................................................................................... 6

3.1.1测控终端主要功能. ................................................................................................. 6 3.1.2测控终端功能框图. ................................................................................................. 7 3.1.3无人值守加压泵站测控终端技术指标 .................................................................. 8 3.2视频服务器. ........................................................................................................................ 9 3.3摄像机. .............................................................................................................................. 10 3.4压力变送器. ...................................................................................................................... 11 3.5水位计. .............................................................................................................................. 11 四、监控中心建设. ........................................................................................................................ 12

4.1、系统安装环境. ............................................................................................................... 12 4.2、无人值守加压泵站监控与管理系统软件功能简介 .................................................... 13 五、设备清单及报价. .................................................................................................................... 15

5.1监测中心. .......................................................................................................................... 15 5.2无人值守加压泵站监控系统 . .......................................................................................... 16

一、概述

自来水公司管理的输水加压（或中途提升）泵站多数采用无人值守控制技术。一般加压泵站现场设备有：双电源计量柜、电源切换柜、水泵阀门设备、加压泵软启动（或变频）控制柜。为了提高加压泵站供水工程的建设质量与管理水平，供水公司均建立一套加压泵站站自动化监控系统。

具体需求如下：

1、在总公司的调度中心（或水厂中控室）增加服务器、网络设备及电脑设备，显示各中途加压泵站信息、可进行远程控制（也可以归纳为水司调度中心或某个水厂中控室来管理）。

2、监控软件具备显示、存储、查询、控制、分析、报表等功能；地图上显示全市各加压泵站位置及状态；显示每个泵站具体信息；泵站出现故障时可及时通过短消息向维护人员通报；经授权的操作者可自由增加、修改、删除泵站信息。

3、实时数据采集包括：

◆ 采集泵站总电压、总电流、电能。 ◆ 采集每台水泵的单相电流。 ◆ 采集每台水泵的启停状态。 ◆ 采集每台水泵的故障状态。 ◆ 采集变频器的故障状态。

◆ 就地/远程控制进水电动阀门的开闭。 ◆ 可远程控制水泵机组的启停。

◆ 采集进出水压力、水箱液位、出水流量。

◆ 采集故障报警信息：过电压、欠电压、缺相、变频器故障、进水压力低、出水压力低、出水压力高、水箱液位低，地面液位高、异常大流量等几大类。

◆ 在每个泵站内安装两路摄像机，通讯采用ADSL 。

二、无人值守加压泵站控制解决方案概况

2.1、自动化监控系统总体方案设计

◆ 在每个加压站内安装一台泵站测控终端； ◆ 在加压站重要工位上安装摄像机；

◆ 泵站测控终端、视频图像与调度中心服务器的通讯采用ADSL; 调度中心服

务器与值班员计算机之间采用局域网有线通讯；

◆ 调度中心统一管理各中途泵站，当某一个泵站出现异常时中心软件自动向

该泵站负责人发送报警短信；

◆ 现场无宽带条件的可以采用GPRS 方式进行通讯，该通讯方式不支持传输

连续的图像。

2.2、自动化监控系统拓扑图

2.3、自动化监控系统主要功能

◆ 采集泵组运行的电压、电流、启停状态、故障状态、远程就地状态； ◆ 采集水池水位，进水阀门的开关状态； ◆ 采集进出水压力、出水流量。

◆ 支持监控中心远程控制水泵的启停，远程控制进水电动阀门的开关操作。 ◆ 支持监控中心远程对泵房内的照明设备进行控制。

◆ 具有故障报警功能：如检测到电源出现过压、欠压、过流、欠流、缺相、

压力超限、水位超限时主动向监控中心报警。

◆ 具有分时段供水功能：用水高峰时设定较高压力供水，用水低谷时设定

较低压力供水。

◆ 自动控制功能：根据水箱水位自动控制进水电动蝶阀的开关。

2.4、系统设备清单

序号

设 备 名 称 工控机 客户端计算机 硬件防火墙 监控中

中途泵站监控与管理系统软件 投影仪 交换机

数量 1台 2台 1套 1套 1台 1台 1台 2台 1台 1台 1台 1台 2台 1台 1台

备 注

贝尔自动化

贝尔自动化

心 UPS 2kVA

操作台 服务器机柜 打印机

无人值守加压泵站测控终端

加 压 泵 站

视频服务器 高清摄像头 压力变送器 水位计

流量计

1台 根据用户要求选择是否安装

三、无人值守加压泵站系统选用设备

3.1泵站测控终端

3.1.1测控终端主要功能 （1）采集功能

◆ 采集泵站水泵运行的总电压、总电流、电能； ◆ 采集每台水泵的单相（或三相）运行电流； ◆ 采集每台水泵的启停状态； ◆ 采集每台水泵的故障状态； ◆ 采集变频器的故障状态； ◆ 采集进出水压力值； ◆ 采集水箱液位； ◆ 采集出水流量； ◆ 采集变频器的频率； （2）显示功能

◆ 显示泵站水泵运行的总电压、总电流、电能； ◆ 显示每台水泵的单相运行电流； ◆ 显示每台水泵的启停状态； ◆ 显示每台水泵的故障状态； ◆ 显示变频器的故障状态； ◆ 显示进出水压力值； ◆ 显示水箱液位； ◆ 显示出水流量； ◆ 显示变频器的频率； （3）设置功能

测控终端内可设置进出水压力、水箱水位、电流、电压等监测数据的上下限报警值。

（4）报警功能

◆ 当进水或者出水压力超限时，测控终端立即将报警信息上报到监控中心。 ◆ 当泵站内水泵电源出现故障时（如过电压、过电流、欠电压、欠电流、

缺相），测控终端立即将报警信息上报到监控中心；

◆ 当变频器出现保护、当单泵出现保护状态时，测控终端立即将报警信息

上报到监控中心；

（5）视频传输功能

加压泵站内可安装两路摄像头，将泵站的重要工位与泵房设备情况通过INTERNET 网络传输到监控中心。 （6）远程控制功能

◆ 支持监控中心远程控制水泵机组的启停。 ◆ 支持监控中心远程控制进水电动阀门的开闭。 ◆ 支持监控中心可以远程控制地面排水泵的启停。 (7)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； 3.1.2测控终端功能框图

3.1.3无人值守加压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/ADSL/光纤 4）串行通信接口（RS232/485） 接口类型：RS232/RS485可选 串口速率：300～19200bit/S 5）数据格式：

8位数据位；1位停止位；1位起始位；无校验/奇校验/偶校验可设。 6）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% 7）模拟量输入回路

输入信号类型：① 4-20mA电流信号；② 0~5V电压信号。 8）采样频率：50Hz 9）最大不损坏输入范围： ① 输入电流：－20～+30mA； ② 输入电压：－0.5～+7V 10）测量精度：±0.5%

3.2视频服务器

品牌：大华或海康威视 用途：视频编码 视音频输入

模拟视频输入 模拟音频输入

1/2/4路，BNC接口（电平：1.0Vp-p,阻抗：75Ω），PAL/NTSC自适应 1/2/4路，BNC接口（电平：2.0Vp-p,阻抗：1KΩ）

1路，3.5mm音频接口（线性电平，阻抗：600Ω） H.264

4CIF/2CIF/CIF/QCIF

32Kbps-2048Kbps，可自定义，最大3072Kbps

PAL:1—25帧/秒，NTSC:1—30帧/秒 复合流/视频流 支持 OggVorbis 64kbps

1个，RJ45 10M/100Mbps自适应以太网口 1个，RS-485串行接口（用于云台控制）1个，RS-232串行接口（用于参数配置、设备维护、透明通道） 1路，3.5mm 音频接口（电平：2.0Vp-p, 阻抗：1KΩ） 4路 2路 DC 12V ≤8W

-10℃--＋55℃ 10％--90％

200.5mm(宽) ×136mm(深) ×42mm(高)≤2Kg

视音频输

音频输出

出

视频压缩标准 视频编码分辨率 视频码率

视音频编视频帧率 码参数

码流类型

双码流 音频压缩标准 音频码率

网络接口 串行接口

外部接口

语音对讲输入 报警输入 报警输出

电源 功耗

其他

工作温度 工作湿度 尺寸 重量

3.3摄像机

品牌：大华或海康威视

产品名称：650TVL 1/3" CCD日夜型半球摄像机

型号

型号 名称 传感器类型 信号系统 有效像素 最低照度 快门 镜头 镜头接口类型 调整角度 日夜转换模式 水平解析度 同步方式 视频输出 信噪比

DS-2CC5192P(N)

650TVL 1/3" CCD日夜型半球摄像机 1/3" SONY EXVIEW HAD CCD II PAL/NTSC

PAL:976(水平)×582(垂直) NTSC:976(水平)×494(垂直) 0.001Lux @ (F1.2, AGC ON) 1/50（1/60）秒至1/100,000秒

[email protected](6mm,8mm,12mm,16mm可选)

水平视场角：78°(3.6mm) M12

水平:0°~355°；垂直:0°~90°；旋转:0°~355° 电子彩转黑 650TVL 内同步

1Vp-p Composite Output（75Ω/BNC） 大于62dB

—10℃~60℃，湿度小于90%（无凝结） DC12V±10% 2W MAX Φ97.8×64.4 300g

摄像

机

工作温度和湿度 电源供应

一般 规范

功耗 尺寸(mm) 重量

3.4压力变送器

压力传感器的输出信号一般为模拟量信号（4-20mA信号或者0-5V）。 ◆ 量程 ：0～7 MPa 内任量程，最小量程为10KPa ◆ 测量精度：（在参考条件下） ± 0.5％F.S ◆ 介质温度 －20～+85 ℃ ◆ 环境温度 －10～+60 ℃

◆ 供电电压 12～32VDC（通常24VDC） ◆ 非线性 ≤±0.2％F.S

◆ 迟滞性与可重复性 ≤±0.1％F.S ◆ 长期稳定性 ≤±0.2％F.S/年 ◆ 热力零点漂移 ≤±0.03％F.S/℃ ◆ 响应时间 ＜30ms ◆ 最大工作压力 2倍量程 ◆ 电气连接 四芯航差接头 ◆ 过程连接 M20×1.5外螺纹

◆ 测量介质 油、水、气体及其他与316不锈钢兼容介质 ◆ 防护等级 IP 54

3.5水位计

水位计用于测量清水箱液位，在水箱内投入一台水位计，将测量的数据通过信号线传送给泵站测控终端。

水位传感器中内置扩散硅敏感元件，利用压力电阻效应，将承受的液压转换成电信号，再由电压电流转换器，把电信号变换成4-20mA 标准远传信号。

计算公式：P=PI+Q*H

其中 P:被测液体压力；PI:大气压力；H:液体深度；Q:被测液体比重 由于大气压随地理位置高度的不同而变化，为了消除大气压变化引起的测量误差，传感器采用导气电缆，将大气压PI 导入敏感元件另一侧，导气电缆的导

气孔于大气连通。从而使计算公式变为：P=Q*H

这样就消除了大气压力变化引起的测量误差，测量精度可达0.5% 对于波动较大的水池的液位测量，可以根据具体情况采用防波管、固定支架等手段固定变送器。

四、监控中心建设

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，保证整个城市中途加压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或DID 大屏幕拼接显示墙系统，显示墙的大小以办公室的尺寸为基准大小确定，将重要泵站的现场数据及画面在显示墙上显示。

4.1、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：Windows 2003 Server with sp2 监控客户端操作系统软件：winXP sp3 数据库软件：Microsoft SQL Server 2000 SP4 上位机软件：中途加压泵站监控与管理系统

4.2、无人值守加压泵站监控与管理系统软件功能简介

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

● 界面可显示泵站总电压、每台水泵的单相电流；

● 界面可显示泵站内各台水泵的运行状态、运行电流、故障状态； ● 界面可显示通信设备或通道的运行状态

● 遥控：①监控中心可以远程开启或者关闭进水电动阀。 ②监控中心远程控制水泵机组的启停。 ③监控中心可以远程控制地面排水泵的启停。

④上位机软件可以远程控制摄像头云台进行移位变焦控制；

3）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. 4）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。

5）人机联系及操作：监控、操作、权限、实时曲线等功能

6) 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。

7）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。

8）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。

五、设备清单及报价

5.1监测中心

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

设 备 名 称 服务器 客户端计算机 硬件防火墙

中途泵站监控与管理系统软件 DID 或投影仪 交换机 UPS 2kVA 操作台 打印机 网络机柜1.6米 总价

数量 1台 2台 1套 1套 1套 1台 1台 2台 1台 1台 ——

单价

总价

备 注 研华 联想 贝尔自动化 贝尔自动化 三星 H3C 贝尔自动化 贝尔自动化

——

5.2无人值守加压泵站监控系统

序号 设 备 名 称 1 2 3 4 5 6 7 8 9

无人值守加压泵站测控终端控制系统 视频服务器 高清摄像头

视频设备电源及防护箱 压力变送器 水位计

浮球开关或水浸报警器 超声波流量计 总价

数量1套 1套 2套 2套 2套 1套 1套 1套 ——

单价

总价

漏水报警可选 备 注 2台加压泵

编制单位：深圳市贝尔自动化技术有限公司

2015年12月