縱橫科技農(nóng)村水廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

摘要

系統(tǒng)針對農(nóng)村水廠系統(tǒng)，設(shè)計完整的軟硬一體化整套水源井遠(yuǎn)程監(jiān)控解決方案，符合農(nóng)村環(huán)境要求，并成功實施。

關(guān)鍵字

數(shù)傳電臺，水源井檢測，組態(tài)軟件，hmibuilder，hmitech，人機(jī)界面

一、項目介紹

隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人民生活水平和質(zhì)量的逐步提高，農(nóng)村居民要求吃自來水的愿望越來越強(qiáng)烈，同時在建設(shè)社會主義新農(nóng)村、構(gòu)建和諧城鄉(xiāng)的大背景下，農(nóng)村各地小水廠建設(shè)和雨后春筍般成長起來。如何保證這些水廠建成后能長期安全、穩(wěn)定、持續(xù)有效地發(fā)揮其效益，是需研究解決的課題。因此，采用現(xiàn)代化手段，建設(shè)水資源實時監(jiān)控系統(tǒng)，動態(tài)掌握區(qū)域水資源變化及利用情況，最大限度的調(diào)控使用效率，是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。本系統(tǒng)需要對現(xiàn)場5個水廠、15個水源井進(jìn)行整體監(jiān)控。

二、系統(tǒng)概述

系統(tǒng)主要功能：

1.監(jiān)控中心設(shè)置在中心水站，獨立完成整個水廠的監(jiān)測；

2.采集水源井、潛水泵、清水池、二次加壓泵、消毒設(shè)備等設(shè)備的各種參數(shù)，并將采集信號實時反饋到監(jiān)控中心；

3.控制現(xiàn)場泵的啟停；

4.水源井、清水池的數(shù)據(jù)通過無線電臺傳輸至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心附近二次加壓泵的信號通過RS-485總線送至監(jiān)控中心。

5.監(jiān)控中心采用工業(yè)計算機(jī)作為服務(wù)器，運行組態(tài)軟件工程，顯示部分采用顯示器、投影儀方案。
6.系統(tǒng)可以根據(jù)需要在現(xiàn)場控制柜增加人機(jī)界面控制系統(tǒng)。

目標(biāo)：為了建立水源深井泵房與水廠值班室之間無線遙控、遙測系統(tǒng)，實現(xiàn)水廠值班室對深井取水泵房水泵機(jī)組遠(yuǎn)程自動控制與運行參數(shù)自動采集、傳輸、處理、存儲、顯示等功能，同時，將數(shù)據(jù)信息通過web發(fā)布，實現(xiàn)通過Internet網(wǎng)絡(luò)對水源運行參數(shù)的自動監(jiān)測，達(dá)到水廠各水源和管網(wǎng)的優(yōu)化運行，提高水源運行效率，提高整體經(jīng)濟(jì)效益的目的，建成一套先進(jìn)、完整、可靠、開放性好、符合可持續(xù)發(fā)展要求的農(nóng)村水廠計算機(jī)監(jiān)控信息系統(tǒng)。

三、項目實施

（一）、監(jiān)控通訊和采集分析

5個水站，其中，

1個中心站監(jiān)控參數(shù)有：

• 6臺泵（只是監(jiān)控，不作控制）
  6個DI
• 控制柜電壓（380）、電流（200A）、頻率（0—10V對應(yīng)0—50Hz）、泵水壓（0—5V）、清水池1路壓力傳感器測量水位
  （注意：采集電壓和電流值，可以采用臺技的電壓、電流表，通過標(biāo)準(zhǔn)信號，或者485的Modbus通訊采集監(jiān)測數(shù)據(jù)。）
  5個AI
• 3個水源井相關(guān)的潛水泵的狀態(tài)監(jiān)視和控制
  3個DI 3個DO
• 消毒設(shè)備的運行狀態(tài)和報警需要監(jiān)控
  2個DI
• 3個水源井有3塊水表，采集脈沖信號（10升一次脈沖）（注意：脈沖累計，同時，計算流量！）
  3個脈沖計數(shù)
• 3個水源井有3個水位測量。
  3個AI

分析：控制柜總共3路AI、11路DI、3路DO、兩路電參數(shù)（模塊 1塊 4017 ）
　　　水源井每個1路脈沖、1路AI
　　　水源井兩組電臺，無線通訊。

4個周邊水站監(jiān)控參數(shù)分別有：

• 4臺泵（只是監(jiān)控，不作控制）
  4個DI
• 控制柜電壓（380）、電流（200A）、頻率（0—10V對應(yīng)0—50Hz）、泵水壓（0—5V）、清水池1路壓力傳感器測量水位（注意：如何采集電壓和電流值）
  5個AI
• 2個水源井相關(guān)的潛水泵的狀態(tài)監(jiān)視和控制
  2個DI 2個DO
• 2個水源井有3塊水表，采集脈沖信號（10升一次脈沖）（注意：脈沖累計，同時，計算流量！）
  2個脈沖計數(shù)
• 2個水源井有3個水位測量。
  2個AI
• 消毒設(shè)備的運行狀態(tài)和報警需要監(jiān)控
  2個DI

分析：控制柜總共3路AI、11路DI、3路DO、兩路電參數(shù)（模塊 1塊 4017 ）
　　　水源井每個1路脈沖、1路AI
　　　水源井兩組電臺，無線通訊。
遠(yuǎn)程通訊：采用電臺的方式。水源井距離分站600米內(nèi)，已經(jīng)建好，沒有作網(wǎng)絡(luò)布線，所以，希望通過無線直接傳送到中心站。

系統(tǒng)的監(jiān)控點，保持20%的冗余。

（二）、視頻監(jiān)控部分：

　　每個水廠單獨的視頻監(jiān)控，3~4個攝像頭，固定在水廠四周，24小時監(jiān)視水廠的整體情況。本地顯示和存儲，保存1周的歷史資料。

中心水廠的顯示：

投影儀+幕布（或者白墻）

IPC 19寸顯示（兩臺顯示器，分別顯示不同的界面。）

（三）、軟件部分：

HMIBuilder軟件特色：

1、整體結(jié)構(gòu)清晰，簡單易用。軟件的架構(gòu)及模塊設(shè)計符合人的認(rèn)知曲線，即便從沒接觸過組態(tài)軟件的用戶經(jīng)過2-4小時的培訓(xùn)即可獨立進(jìn)行一般工程的制作，具有使用其他組態(tài)軟件經(jīng)驗的用戶會更容易上手。
2、天然支持分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)負(fù)荷分擔(dān)，用戶可根據(jù)需要構(gòu)建任意架構(gòu)(單機(jī)、C/S、B/S、分布式數(shù)采、瘦客戶端等)的應(yīng)用系統(tǒng)。其Web瀏覽功能支持廣域網(wǎng)，可穿越大多數(shù)防火墻。配置簡單，整個配置工作在幾分鐘內(nèi)即可完成。
3、繪圖包使用簡單，功能強(qiáng)大，可比美于專業(yè)繪圖軟件。畫面復(fù)用程度高，支持圖形模板，圖庫可根據(jù)自己需要修改。
4、捆綁TCL(Tool Command Laguage)腳本語言，支持腳本調(diào)試功能，包括變量查看、單步執(zhí)行、斷點執(zhí)行等，幫助用戶檢查腳本的語法錯誤以及邏輯錯誤。TCL語言是一種完善的腳本語言，廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域，擴(kuò)展性好，功能強(qiáng)勁。
5、內(nèi)嵌支持自定義報表，可制作各種各樣的報表，簡單實用、美觀大方，且不依賴第三方程序。

HMIBuilder水廠計算機(jī)管理系統(tǒng)軟體工程功能：

1. 通過電臺無線方式，監(jiān)視5個水廠、15口水源井的參數(shù)，并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
2. 整體系統(tǒng)圖顯示。系統(tǒng)圖可以直觀顯示每個水源井的主要數(shù)據(jù)信息。
3. 視頻監(jiān)視部分嵌入軟件，并實時顯示。
4. 實時顯示、曲線顯示、報表顯示，存儲記錄、打印相關(guān)數(shù)據(jù)。

（四）、HMITech嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)部分：

HMITECH Industrial Tablets and Touch Panel Computers TPC & Embedded Software System

HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機(jī)界面和嵌入式觸摸產(chǎn)品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 全部預(yù)先集成了全功能的eHMIBuilder 1.0 嵌入式HMI組態(tài)軟件,讓工業(yè)自動化流程進(jìn)行控制及可視化的人機(jī)界面（HMI）軟件和堅固耐用的硬件進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。

功能強(qiáng)大的軟件

eHMIBuilder 1.0 嵌入式HMI組態(tài)軟件為用戶提供了一個簡單易用而又熟悉的開發(fā)環(huán)境以及更多的功能，用戶可以用它們來快速創(chuàng)造、測試和配置強(qiáng)大的自動化應(yīng)用程序。此外，現(xiàn)有的應(yīng)用程序無須進(jìn)行修改即可以在新的HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機(jī)界面和嵌入式觸摸產(chǎn)品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 上重新使用，在增加應(yīng)用程序移動性和廣泛的適用性的同時節(jié)省了寶貴的工程組態(tài)時間，并提高了效率。

軟硬一體解決方案

HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機(jī)界面和嵌入式觸摸產(chǎn)品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 在向用戶提供無可匹敵的耐用性、可靠性和其它特性的同時，已經(jīng)獲得了業(yè)內(nèi)一些要求最為嚴(yán)格的認(rèn)證。更快的速度、額外的內(nèi)存、堅硬耐用的外殼，再加上最新的硬件和軟件技術(shù)為用戶帶來了出眾的性能和可靠的服務(wù)。

降低整體擁有成本

利用HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機(jī)界面和嵌入式觸摸產(chǎn)品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) ，配備微軟正版WinCE操作系統(tǒng)和eHMIBuilder 1.0 嵌入式HMI組態(tài)軟件，嵌入式設(shè)計，使低功耗、抗震性、穩(wěn)定性、易于裝配等特性更為突出，從而使得HMITECH產(chǎn)品具有更加廣闊的應(yīng)用，這具有完美的商業(yè)意義。已經(jīng)對HMIBuilder熟悉了組態(tài)工程師和操作人員，將發(fā)現(xiàn)嵌入版和通用版完全兼容，無須再進(jìn)行進(jìn)一步的培訓(xùn)，就可以進(jìn)行嵌入式組態(tài)。而第一次使用的用戶也將發(fā)現(xiàn)HMIBuilder嵌入版組態(tài)軟件，是如此的易于上手。 因為只需學(xué)習(xí)和維護(hù)一種類型軟件系統(tǒng)，而且還可以隨處使用結(jié)果應(yīng)用程序，所以使用單一的開發(fā)環(huán)境可以節(jié)省工程師和操作人員寶貴的時間和金錢。

（五）、系統(tǒng)主要產(chǎn)品：

四、系統(tǒng)特點

1. 系統(tǒng)的實用性
   水廠供水計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用計算機(jī)處理所有數(shù)據(jù)，不僅可以遠(yuǎn)程監(jiān)視實時數(shù)據(jù)，而且可以通過實時曲線顯示，以及以對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到所需各種報表，而不必工作人員親臨監(jiān)測現(xiàn)場，大大降低了工作人員的勞動強(qiáng)度，而且便于管理部門及時了解情況，進(jìn)一步的分析并及時采取響應(yīng)措施。
2. 系統(tǒng)的實時性
   本方案通過美國MDS公司SCADA系列數(shù)字電臺，采用無線通訊方式，無中轉(zhuǎn)onclick=tagshow(event) href="tag.php?name=%E9%80%9A%E4%BF%A1">通信距離達(dá)70公里，抗惡劣工作環(huán)境，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實時性高。
3. 系統(tǒng)的易維護(hù)性
   在平原農(nóng)村，并將整個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的系統(tǒng)統(tǒng)一管理。系統(tǒng)安裝方便，耕地占用少，適合于農(nóng)村環(huán)境，也可以針對現(xiàn)有農(nóng)村水廠項目的改造、升級。
4. 軟體功能強(qiáng)大
   利用突破性工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、令人驚異的矢量繪圖功能，融合和HMITECH縱橫科技系統(tǒng)級解決方案，HMIBuilder2.0軟件會使您耳目一新。它擁有界面友好、操作方便、功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)容易擴(kuò)充等特點。它包含了以下幾個子模塊：實時處理模塊SCADA、數(shù)據(jù)組態(tài)模塊Data、窗口組態(tài)模塊Draw、窗口監(jiān)控模塊View、告警瀏覽模塊AlarmViewer、報表組態(tài)模塊ReportDesign、腳本組態(tài)模塊ScriptDebugger。這幾個模塊相互配合，形成一個整體，滿足用戶的多種需求。網(wǎng)絡(luò)版兼容HMIBuilder HMI分布式工業(yè)組態(tài)軟件通用版所有功能，也就是網(wǎng)絡(luò)版作為Web Server的同時，也可以是工業(yè)自動化分布式節(jié)點的一部分。