第一部分：客戶需求

（1）應用背景　　
隨著社會的進步和經濟的快速發(fā)展，現(xiàn)代社會各行各業(yè)對水資源的需求劇增，地下水是一種不可或缺的寶貴資源，加上水源井地理位置分布的離散性，導致水源井的管理變得既重要又復雜。傳統(tǒng)工作人員定時查看以及后來的架設光纖、鋪設電纜的監(jiān)控方式，都由于成本、時延及管理等局限不能很好的滿足水源井監(jiān)控需求。在此背景下，通過無線GPRS/3G網絡監(jiān)控泵站，實現(xiàn)無人值守的水源井監(jiān)控應運而生，并得到了廣泛應用。

（2）無線水源井群集中監(jiān)控系統(tǒng)

我公司自主研發(fā)的SQ-JW遠程無線水源井群集中監(jiān)控系統(tǒng)是集傳感技術、自動化控制技術、無線通信技術、網絡技術為一體的自動化網絡式監(jiān)控管理系統(tǒng)。它是在水源井位或用水單位設備上安裝一個水資源測控器，實現(xiàn)對水表流量、水井水位、管網壓力及對用戶水泵的電流、電壓的采集，以及對水泵的啟停、電動閥的開閉等控制，通過無線數傳電臺或GPRS/3G通訊方式與水資源管理中心計算機聯(lián)網，實時對各用水單位進行監(jiān)管和控制。

該系統(tǒng)能夠成功的解決人工遠程啟動、停止水源井水泵的不便與危險，同時大大地提高了測量精度，使運行人員在值班室中心泵房通過計算機可隨時直觀地監(jiān)視和控制水源地各井位泵運行狀況。另外，現(xiàn)場分站相關設備可將采集到的水源地各井位運行參數傳輸到值班室網控中心，網控人員視情況，通過權限的設置，對水源地各井位進行控制，極大的提高了水源井整個系統(tǒng)的自動化運行管理水平。本系統(tǒng)適用于供水單位以及電廠、鋼廠等大型企業(yè)遠程控制管理自備水源井。

第二部分：系統(tǒng)組成結構及工作原理

（1）系統(tǒng)組成結構

SQ-JW遠程無線水源井群集中監(jiān)控系統(tǒng)主要包括：值班室中心主站監(jiān)控平臺和現(xiàn)場井位控制分站：

◇中心主站監(jiān)控平臺由工控機、系統(tǒng)監(jiān)控軟件、網絡接入設備共同構成，能夠實現(xiàn)監(jiān)測、查詢、遙調、運算、統(tǒng)計、控制、存儲、分析、報警等多項功能。

◇現(xiàn)場井位控制分站主要由數據采集模塊、電磁流量計、壓力變送器、液位傳感器、電磁閥、測控儀表、數據接發(fā)儀、避雷器、電源控制器、繼電器單元、配電控制機柜及安裝附件組成。它與中心主站監(jiān)控平臺通過無線數傳電臺或GPRS/3G網絡方式連接到一起。水源地各井位泵房為分站，中心泵房統(tǒng)領各分站，通過中國移動的無線數據傳輸設備，實現(xiàn)點到多點的通訊，從而最終實現(xiàn)對各井位泵的遠程集中監(jiān)視和控制。

（2）系統(tǒng)工作原理

在水源地各個井位安裝一臺遠方遙控箱，控制箱內核心設備為RTU和DTU。RTU采集現(xiàn)場設備參數信息，DTU將此信息從控制箱經移動公網及互聯(lián)網，最終傳至值班室中心主站監(jiān)控平臺，監(jiān)控平臺將獲得的信息進行存儲，分析，轉發(fā)，輸出等動作。基于無線網絡的水源井監(jiān)測系統(tǒng)可直接通過GPRS通信控制器，實現(xiàn)主控中心與泵站之間的無線數據通路。

第三部分：無線控制模式

目前水源井集中監(jiān)控系統(tǒng)中采用的數據通信可簡單分為有線和無線兩大類，其中有線通信主要包括架設光纜、電纜或租用電話線等，而無線傳輸則包括超短波數傳電臺、GPRS/3G網絡及衛(wèi)星通信等。在供水行業(yè)，由于各管網監(jiān)控點分布范圍廣、數量多、距離遠，個別點還地處偏僻，因此架設光纜、鋪設電纜難度大、不切合實際且運營成本較高，不便于大規(guī)模使用；與之相比，無線通信方式則顯得非常靈活，它具有投資較少、建設周期短、運行維護簡單、性價比高等優(yōu)點。SQ-JW遠程無線水源井群集中監(jiān)控系統(tǒng)主要推廣無線數傳電臺和GPRS/3G網絡的控制模式。

（1）基于無線數傳電臺

數傳電臺是通過無線電波遠距離傳輸接發(fā)數據，它由發(fā)送機、接收機、傳感器，可編程邏輯控制器，接受發(fā)射電線等幾部分組成。電臺數據傳輸方式是指監(jiān)測系統(tǒng)通過調制解調器把采集到的數字信息轉換成音頻信號，通過特定頻率的電臺發(fā)射出去，接收端解調恢復原來的信號的方式。它是傳統(tǒng)的無線監(jiān)控系統(tǒng)中應用最廣泛的通信方式。適用于遠距離傳輸數據、山區(qū)架線難度大的地方，可對水井水位、溫度、管網壓力、水表流量及電流、電壓等進行數據監(jiān)測，并能夠遠程控制。信號穩(wěn)定，應用靈活，安裝方便。

（2）基于GPRS/3G網絡

基于全透明的GPRS/3G數據傳輸模式，采用先進的無線射頻技術，基帶調制技術和數字處理技術，具有數傳誤碼率低實時在線、按量計費、快捷登錄、高速傳輸、自如切換等特點。GPRS/3G具有良好的實時響應與處理能力，能夠同時收取、處理多個(所有)監(jiān)控點的數據，無需輪巡，很好的滿足系統(tǒng)對數據采集和傳輸實時性的要求。設備安裝簡單、建設周期短、覆蓋范圍廣。

（3）兩種模式的簡單對比表

第四部分：可實現(xiàn)的控制功能

（1）井位參數及泵的運行實時監(jiān)視

實時顯示各個井位的具體參數及泵的運行效果，包括：水源井的水泵狀態(tài)啟停、運行、故障，電參數、水井水位、泵的出口壓力、母管流量、以及深井泵電機的實際溫度等數據。

（2）井位地理信息功能

系統(tǒng)總界面可以按照每個泵站的實際方位成比例顯示，便于操作者對系統(tǒng)結構及當前運行狀況一目了然。

（3）調配控制功能

在中心泵房通過系統(tǒng)應用界面遠程控制泵電機的啟停狀態(tài)，泵的運行時間、工作電流、工作電壓、電壓等電參數，支持水泵啟動柜手動、自動控制。保護水泵設備，避免電流過大、缺相、水位過低等狀況發(fā)生。

（4）歷史記錄功能

將系統(tǒng)的必要狀態(tài)如啟、停、故障報警等進行記錄，運行人員可查詢歷史數據。對電機實時監(jiān)控，出現(xiàn)線路故障例如超載、堵轉、缺相、欠載等或泵溫度等參數超標報警并顯示、記錄到位,可設置、更改運行參數功能。

（5）冬季配電箱具有空調自動加熱功能

本功能確保了現(xiàn)場控制箱電子元器件在嚴冬的正常運行（-10℃加熱，-5℃停止加熱）從而保證了整個系統(tǒng)在惡劣條件下的穩(wěn)定運行。

（6）井位供電系統(tǒng)異常報警

例如井位變壓器被盜屬于供電系統(tǒng)異常范疇，當井位變壓器被盜時，系統(tǒng)可輸出聲光報警，及時提供工作人員作出反應。另外，井房停電、閑人進入等狀況發(fā)生時，可立即上報告警信息。

（7）維護方便

支持就地、遠程設備維護，及時更新設備，確保系統(tǒng)的正常運行。

（8）備用冗余功能

本系統(tǒng)具備多種標準接口協(xié)議，為了避免設備故障及異常帶來不便，設備可進行擴展冗余，兼容任何廠家生產的脈沖水表或各種流量計，及標準信號輸出的變量變送器。

第五部分：監(jiān)測軟件數據平臺

SQ-JW遠程無線水源井群集中監(jiān)測軟件采用組態(tài)王開發(fā)設計，系統(tǒng)是中文界面，具有人機界面友好、結果可視化的特點；并且可以實時地顯示參數變化前后系統(tǒng)的特性曲線，能很直觀的顯示控制系統(tǒng)的實時趨勢曲線；對用戶而言，組態(tài)王操作簡單易學且編程簡單，參數輸入與修改靈活，具有多次或重復仿真運行的控制能力，能夠加快系統(tǒng)開發(fā)升級，降低研發(fā)成本。

組態(tài)軟件在數據處理性能、容錯能力、界面容器、報表等方面，具有方便、靈活的開發(fā)環(huán)境。另外，高性能實時、歷史數據庫，強大的分布式報警、事件處理，網絡數據斷線存儲、恢復功能，全新的、靈活的報表設計工具，支持通過移動GPRS/3G網絡與控制設備或其它遠程節(jié)點通訊，支持控制設備冗余、監(jiān)控網絡冗余等功能，使得系統(tǒng)整合起來尤為輕松自如。

（1）友好的用戶登錄管理界面

規(guī)定用戶的使用權限，添加刪除用戶，修改注冊用戶的信息。不用用戶提供不同的操作權限，非用戶不能登錄系統(tǒng)，保證系統(tǒng)安全，操作簡單而富有人性化。

（2）實時/歷史、曲線/報表數據分析

按水源地的運行需求，系統(tǒng)自動生成管理所需要的各種報表，可將報表進行打印并具有報表轉發(fā)功能。

（3）多種形式報警功能
工作人員根據水源井位各個泵房具體情況設置液位、壓力、流量等參數限值。在監(jiān)測過程中如發(fā)現(xiàn)有監(jiān)測結果超出設定的閾值時，系統(tǒng)會自動發(fā)出報警提醒工作人員，報警形式包括：聲光報警、電話報警、短信報警、E-MAIL報警等。

（4）遠程控制

現(xiàn)場井位控制分站將采集到的水源井位參數數據通過無線數傳電臺、GPRS/3G網絡傳輸到主站中控平臺，用戶可以從中心主站終端查看水源井現(xiàn)場的實時數據，并通過系統(tǒng)應用界面遠程控制泵電機的啟停和運行狀態(tài)。

（5）監(jiān)控終端
監(jiān)控終端通過可視化、多媒體的人機界面實現(xiàn)以下主要功能：①現(xiàn)場各個水源井狀況全面顯示、查詢，包括各種參數、泵的運行效果以及歷史數據等；②向水源井分站系統(tǒng)發(fā)調度命令、調整設備運轉狀況，確保整個監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行；③系統(tǒng)支持遠程軟件升級和參數設置。