巨控GRM530应用于智能供水云监控与信息采集技术系统

 

一、概述
1、建设内容
XX县鼓扬镇鼓扬片区饮水安全工程自动化监测系统（以下简称鼓扬镇饮水安全工程自动化监测项目）涉及水源地、蓄水池、提水泵站及供水管道的监测,主要是由现场仪表、数据采集模块、数据传输设备及水厂远程中心组成。(V:18826437096)
监控中心设置于鼓扬镇水厂办公楼内，通过监控中心主机监测水源地提水泵站、蓄水池及管网的运行情况，对水厂及管网的安全运行提供了可靠的保障，对降低事故发生率、缩小事故范围起到至关重要的作用。同时可简化运行工作人员的配置，降低工作人员劳动强度，对提高水厂运行效率，优化调度具有显著的作用。
具体建设内容如下：
一、水源地监控系统：
1)对一处水源、三处提升泵站建立提水自动控制系统；
2)建设视频监控系统；
3)在水厂蓄水池（清水池）处建立水质在线监测系统，对出厂水进行预警监测。
二、输水管网监测：
1)对本项目涉及的输水管网进行输水压力及流量监测，并通过管道压力分析确定管网运行状态；
三、水厂信息化建设
1)监控中心
监控中心是鼓扬镇饮水安全工程自动化监测项目建设的重要组成部分，是监测信息的最终汇集中心和决策中枢，为实现信息采集与传输、信息管理、决策支持与远程监控等基本功能提供软硬件环境和操作平台。
2)软硬件系统
应用支撑环境：建设支撑应用系统运行的软硬件环境和空间应用服务器。
业务应用系统：包括数据库子系统和业务软件子系统。其中业务软件子系统包括面向县级、乡镇级用户的供水管理信息系统和面向水厂用户的水厂监控管理系统。
2、建设目标
农村饮水安全巩固提升工程的建设,对供水管理的要求也越来越高 ,为提升供水工程的管理水平和效率 ,加强供水管网输配水系统的可靠性和安全性 ,需要针对供水管网的特点建立一套经济适用、先进可靠、简单方便的供水工程自动化监测与控制系统 ,来有效地监测控制整个供水管网的运行情况 ,为供水工程的科学管理提供准确的信息。这样可以消除管理中的冗余流程 ,节约大量的人力资源 ,也减少出错率 ,切实提高办公效率。
鼓扬镇饮水安全工程自动化监测项目能够自动控制相关的机电设备。通过软件，系统地管理相互关联的设备，发挥设备整体的优势和潜力，提高设备利用率，优化设备的运行状态和时间(但并不影响设备的工效)，从而可延长设备的服役寿命，降低能源消耗， 减低维护人员的劳动强度和工时数量。最终，降低了设备的运行成本。
自动控制、监视、测量是供水设备管理的三大要素，其目的是正确掌握相关设备的运转状态、事故状态、能耗、负荷的变动等。尤其在使用电子计算机之后既可大力节省人力，又可节省能源。一般认为可节约能源25％。
本工程主要是对供水过程中的、水源地、水厂、供水管网、末端蓄水池的水位、水量、水质等数据实时监测，通过自建无线网络实现供水管网的自动控制过程。
二、智能供水系统的主要工艺流程简介
为使传统供水系统中的各个系统有机结合和实现自动化与智能化方向发展，减少供水系统中取水、净化、供水环节中人员劳动强度，利用科学原理调度供水系统，使供水中的每一个环节都在中心机房的监控状态下智能运行。
1、取水系统
取水系统主要是取水泵房和水泵机组构成，主要作用就是提水至自来水净化厂。由于我省地处云云贵高原，很多地方取水泵房和净水厂距离都比较远，取水工作长期由人工现场开机抽水，工作繁重且可能造成不能及时供水。通过自动化建设后，水泵由水厂清水池水位信号联动，当设置在清水中的水位信号低于设置的最低水位时，水池给出信号，传送给水泵机组的信号接收柜，启动水泵提水。当水泵在抽水过程中，出现过热和短路故障，水泵控制柜给出信号并传送至净水厂中央控制柜，报警水泵故障信号，这样可以实现取水泵房无人值守，实现取水泵房自动化生产。在取水泵房和净水厂之间可以以敷设电缆的方式和运用无线电通讯的方式实现取水泵房的自动化建设。

2、净水厂房（自来水厂）

净水厂主要是将取水泵房提升过来的原水通过物理沉淀过滤净化，再到清水池消毒等过程。水厂水处理净化工艺可以设置成一个分站点，主要集中控制净水工艺流程和取水泵房，并实时把控制过程开关量和控制参数通过GRM模块运用移动通讯GPRS或联通CDMA上传至广州巨控的云技术平台，在供水部门或主管部门办公室电脑上通过组态软件internet上网连接至云技术平台下载数据，实时将水厂的控制过程和参数展示到用户面前，并通过动画技术模拟现场及管网的工作场面。从而实现中心管理机房对现场设备的控制和监管。通过此项技术处理，自来水水厂净化工艺、取水泵房、增压泵站可以实现无线实时管理。
3、供水泵站
供水泵站是设置在供水管路中，由于自来水厂供水压力达不到管网供水要求，在管网中设置泵站将自来水输送至远端的用户采取的一种措施。管网增压有两种方式，一种是采取无负压供水装置，安装在管网上，恒压供水给用户；二是采取调蓄水池，用泵站二次将自来水输送至高位水池，然后自流给用户供水。不管采取何种方式，都需要用到水泵，这就使得这些水泵安装位置远离自来水厂和可集中管理的区域，因此，采取无负压供水装置，水泵的运行可有末端压力控制，实现自动恒压供水，但出现故障和人为管理关机页可通过巨控远程模块实现。采取泵站抽取调蓄水池至高位水池自流供水的方式，其供水远离和取水泵房和自来水净化水厂的方式相同，只是减少了自来水净化环节，此种方式实现自动化，以泵站为中心机房建立巨控远程基站，将泵站、调蓄水池水位、高位水池水位传送至云平台，供用户读取可控制。
三、电脑监控组态制作
根据供水区域和供水控制原理，监控电脑动画模拟供水过程可选择市场上主流的组态软件（组态王、力控组态、WINCC、巨控组态（GRM专用版）等），在需要监控的电脑上安装上巨控GRMOPCSERVER服务器，连接到广州巨控云平台，实现画面监控。
组态软件将制作登录画面、取水泵房画面、自来水净化厂画面、输水泵站等画面，用电脑显示技术模拟实时的现场设备，取水泵的启停、管网的压力和流量，以及水池内的水位数据采集并在电脑上显示出来。

1、登录画面
为了防止非专业及管理人员登录系统，特制作了登录界面，以免系统被不懂的人或外人使用。

2、供水系统画面
为了能清晰的演示和模拟从取水到净化，再到供水的每一个环节，特制作供水系统画面，在此画面上，管理人员可以根据管理权限，用鼠标点取需要监控和管理的构筑单元，实现控制和管理。

3、取水于自来水净化画面

4、泵站控制画面

四、云控制原理及技术特点
1、云监控示意图
智能供水系统中控系统建设及联网方案采用无线4G通讯技术，将分散在不同地点的设备运行数据、参数如水位，流量（瞬时流量和累计流量）供水压力等远程采集传输到中央控制室，使管理人员可以实时监视供水系统运行情况数据，同时可以对现场设备如水泵的开关进行远程控制，起到了既能实时监测，又能实时控制的目的，提高了供水系统的自动化管理程度。

2、云监控实施方案
智能供水系统云监控系统可以分为三部分：
2.1、远程监控系统
远程监控终端要求能上网，远程监控分为浏览器网页监控和组态远程监控。
浏览器网页监控使用普通的网页浏览器凭借账号和密码即可进行远程监控，手机和电脑均可进行网页监控。
组态监控远程电脑上需安裝巨控OPCSERVER，组态软件通过OPC接口从OPCSERVER访问远程PLC的变量。
2.2、云服务器 
云服务器是系统控制终端和远程监控系统的数据交流中心，智能远程控制终端模块的识别，多客户终端的数据分配都通过云服务器进行。
2.3、系统控制终端
智能供水系统分为取水泵房，自来水厂，三个泵站和多个分支终端这四大部分。
取水泵房，自来水厂，泵站的控制系统是采用PLC进行自动控制控制，要实现中控远程监控，只需要将PLC与中控系统的组态连接起来，实现远程通讯既可。PLC的远程通讯采用巨控的S6530智能远程控制终端，通过智能远程控制终端的4G网络或有线网络与巨控的云服务器实现双向通讯。中控组态通过巨控的OPCsever电脑客户端实现和巨控云服务器的双向远程通讯。

3.1、巨控远程控制终端简介 

图8  530远程控制终端
530是巨控科技专用于PLC远程监控和远程维护的无线通讯模块。只需一个模块即可实现触摸屏远程下载、PLC远程调试、上下载梯形图、组态软件远程监控、短信报警提醒、电脑网页、手机APP监控（当前数据和历史数据、历史报警）。530系业内首家采用4G，短信，语音多重通讯相结合的方式，彻底解决传统无线模块不稳定的问题，并通过非透明传输的方式，实现多包并发采集，智能数据压缩等先进算法，极大提高了系统响应速度，降低50%以上的流量费用。GRM530也支持通过有线网络或WIFI接入，无需固定IP和绑定域名。
巨控科技是业内最早专注于PLC无线通讯解决方案的厂商。八年来，巨控YunPLC安全平台有数万个终端，十万客户端并发访问，数百万点数据长期稳定运行。应用范围包括工业自动化，环保，铁路，电力，市政供水，西气东送，智慧农业等。云平台和硬件稳定性和实际应用规模在行业内遥遥领先。
 巨控科技提供包括免费上位机组态软件(也可以通过OPC支持各种组态,WINCC,组态王,力控等)，530控制模块，及云监控在内的整体解决方案。客户只需具备一台能上网的电脑，对530进行简单配置，PLC无需编写任何程序，即可轻松完成PLC的远程无线监控。
3.2、巨控530智能远程控制终端功能概述：
1) 电脑只需能上网即可使用组态远程读写PLC变量。支持手机网页远程监控PLC。
2) 同时支持用手机短信读写PLC全部寄存器，实现短信报警和短信远程控制。
3) 若被监控设备出现故障，S6530自动发送报警短信到值班人员手机，并在电脑上显示报警。
4) 值班人员可发送手机短信或在电脑上控制S6530，实现设备启停，参数设置，故障复位等。
5) 可定时发送设备信息到值班人员手机。
4、本方案特色和优势：
本方案最大的特色就是采用巨控的无线远程监控系统。随着无线通信技术的发展和成熟，无线网路的传输速率、安全性都有了很大的提高，拥有了对各种数据的读取和控制的功能。
采用无线远程监控技术，可以极大减少安装施工时间，减少施工成本，同时减少了后续维护、维修的成本和时间。

4．1巨控530远程控制终端的特色
1)PLC无需编程，无需固定IP及绑定动态域名。
2)多包并发采集，按需采集，智能压缩技术，相对透传GRPS DTU降低50%流量，速度提高2.5倍。
3)通过OPC接口支持任意组态软件，可免费提供巨控无限点组态。
4)具备PLC编程功能的智能远程控制终端，530含有丰富的外围接口和编程功能，可做为PLC使用，实现逻辑控制；
5)可连接各种PLC，触摸屏，组态软件，变频器的智能远程控制终端。
6)智能费用管理功能，能定时报告SIM卡余额和流量。
7)包含上位机的整体解决低成本方案，简单易用，无需客户具备任何编程知识或网络知识。
8)无距离限制，只需要有移动或联通网络的地方，即可监控。
4．2巨控智能远程控制终端的可靠性保障
1)智能远程控制终端使用4G/短信/电话通知，三重保障，彻底解决传统方案中仅依赖GPRS的不稳定性问题！
2)同时支持短信功能和4G无线远程访问，提高无线监控的可靠性。4G永远在线，自动重连。
3)业内首家采用最新西门子工业级模块BGS2，贴片工艺，适合自动化生产，同时模块具备高稳定性和抗干扰能力，温度范围为－40度到85度，可满足最苛刻的工业环境，德国品质，轻松拥有。
4)业内首家采用全工业级设计，通讯和输入采用光电隔离技术，通过广州赛宝认证中心最严格的4kV快速脉冲群测试（对通讯和电源）和8kV静电抗干扰测试，可直接安装在含大功率设备的电柜中，适合恶劣电磁环境下使用。
5)电路板全部采用防水，防尘，绝缘处理，适合潮湿，高温的环境。
4.3巨控云服务器的特色
1)用户分级管理，有三级网络权限密码，凭借三级密码管理，可以灵活进行用户权限管理；
2)智能远程监控终端与4G无线远程控制终端是互相独立的，支持多对多的访问；
3)用户组管理，用户可以免费申请用户组账号，一个账号可以同时管理多个模块，而且模块可以添加到不同用户组，用户可以实现交叉管理，管理灵活方便；
4)服务器可以进行云存储，可以随时随地查看历史数据和历史曲线。
4.4巨控云服务器的可靠性保障
1)多服务器冗余，实例可用性不低于 99.95%，数据可靠性不低于 99.999%。
2)自动宕机迁移，自动快照备份，数据恢复更方便。
3)DDoS 防护、可防御 SYN flood、UDP flood、ICMP flood、ACK flood  DDoS 攻击。
4)木马查杀、防暴力破解，高危漏洞修复的防入侵功能服务。
5)高并发读写和高性能，轻松应对超大数据应用！弹性配置，可随时升级！
6)全部数据采用银行级加密算法，安全可靠。 
7)赛门铁克安全认证。

审核编辑 黄宇