《城市建设理论研究：电子版》年07期
刘阳牛萍娟戴靖
针对供水服务问题，天津自来水集团公司启动了“城市二次供水远程监控及生产管理系统”这一民心工程。决心定把一次管网与二次管网一并列入集团的监控服务网络之中，为此，投资建设了这个二次供水监控系统。该监控系统于年2月起设计，报建规模为处，主要负责监测各二次供水子站的运行状态及实时监控数据，由PLC数据采集子站、ADSLVPN专网、上位机系统、高清晰DLP大屏等组成，用于服务每座高层居民的二供设施。
一.下位系统详细描述
根据二次供水系统需要，下位各二次供水监测子站需采集进水压力、进水流量、进水水箱液位、高位水箱液位、变频泵频率、出厂水压力、出厂水流量、电力信息等模拟量参数及泵运行信号、报警信号、站内报警信号等，并通过ADSL网络上传至调度中心监控主站。并预留远程控制信号接入点。同时，对于重要的监测子站还需上传子站内实时视频信号到调度中心视频监控终端。同时故障信号的上传优于其它信号的上传，当出现故障信号时，下位监控终端将主动将故障信号发送至调度中心，以便调度中心操作人员及时的对故障进行响应。
二.
上位系统详细描述
（一）上位系统主要硬件设备功能说明
上位监控系统由两台前置机、两台操作员站、图像监控站、大屏工作站、报表工作站、工程师站、两台数据服务器、网络发布服务器、域控制服务器、交换机及打印机、DLP大屏等组成。前置机、各工作站、各服务器都通过非屏蔽双绞线连接到交换机上，组成上位系统以太网络。
1.前置机
前置机通过VPN集中器接入二次供水ADSL+VPN网络与各二次供水子站进行数据通讯，将各子站数据上传到前置机。考虑到系统的稳定及可靠性，设置两台前置机互为备用运行。
前置机通过专线光纤网络及路由器等设备接入二次供水GPRS+VPN网络与景观式供水设备进行数据通讯，采集各供水设备数据。
2.操作员
站在上位系统结构中前置机作为SCADA服务器，操作员站作为SCADA客户端。操作员站通过调度中心以太网络与前置机进行数据通讯。通过这种方式可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到客户端和服务端来实现，降低了系统的通讯开销。
设置两台操作员站以热备方式运行。
3.图像监控站
在重要的二次泵站设一套视频监控系统，图像监控站将子站视频监控系统上传的现场实时图像进行显示并根据需要进行视频存储。
4.大屏工作站
大屏工作站连接DLP大屏、操作员站及图像监控站，对DLP大屏进行控制管理。
5.报表工作站
通过调度中心以太网调用数据服务器内存储的各二次供水子站运行数据，完成日常调度生产、管理报表的打印及管理。
6.工程师站
通过监控组态软件开发版在线或离线修改画面、设定系统功能。
通过服务器运行的网络发布软件，应用浏览器显示和分析系统运行信息。进行日常的文档管理。
7.数据服务器
服务器上运行SQLServer数据库软件，维护系统的实时与历史数据，具有调度中心数据仓库的功能，为网络上的数据分析、统计等应用功能提供实时的与历史的数据信息。
8.网络发布服务器
WebServer网络发布软件构建在微软InternetInformationServer之上，通过与SQLServer、操作员站运行的监控组态软件的集成，WebServer提供了发送信息所必需的全部性能，允许企业内部网络的用户通过标准客户应用程序—浏览器来显示和分析系统运行信息。
9.域控制服务器
设定系统的安全策略和审核机制，设定操作人员访问网络的权限。
10.硬件防火墙
二次供水调度监控中心要接入办公管理系统，以方便管理人员远程监视二次供水系统运行情况，而办公管理系统是一个相对开放的系统，为保证二次供水调度监控系统安全、可靠运行，在调度中心与办公管理系统之间安装一台硬件防火墙，以降低调度中心受网络攻击的几率。
（二）中心点调度管理功能详细说明
远程监控中心实现对二次供水子站远程实时监测及在线控制，站点视频图像实时采集显示，数据存储、网络发布、调度管理功能以及子站泵组管理功能等。同时留有与地理信息系统的数据交换及远期数据上传至集团调度中心的数据接口。
实时监控系统功能详细说明
1.实时数据显示功能
2.工艺图显示功能
3.直观图显示功能
4.趋势图显示功能
5.报警显示功能
6.自动生成调度报表功能
7.用户帮助及维护功能
8.内置帮助文档，可随时进行查询
9.紧急停机功能
数据存储功能详细说明
远程监控中心站对其从各远程站采集到的各种数据，按照其不同类型、名称、属性、时序等特征分类，建立各种必须的数据库。将实时数据按一定时间间隔记录到这些数据库中。以这些数据库中的数据为基础，可进行数据的查询、统计及分析。数据库软件选用SQLServer，安装在数据服务器中。为保证数据的完整，两台数据服务器以热备方式运行，当主数据服务器出现故障时，数据将自动存储到从数据服务器中，而当主数据服务器恢复后，数据会自动从从数据服务器中恢复到主数据服务器中。
网络发布功能详细说明
网络发布软件通过与数据服务器、操作员站运行的监控软件及I/OServer的集成，完成发送信息所必需的全部性能，允许企业内部网络（或互联网）的用户通过标准客户应用程序——InternetExplorer（WEB浏览器）来显示实时变化的监控系统各运行参数。
网络发布需要进行权限管理，不同权限用户的登陆其所能访问的画面是不同的。
调度管理系统功能详细说明
调度中心站对其从各远程站采集到的各种数据，按照其不同类型、名称、属性、时序等特征分类，建立各种必须的数据库。将实时数据按一定时间间隔记录到这些数据库中。以这些数据库中的数据为基础，可进行数据的查询、统计及分析。
网络发布服务器将监控软件的实时数据、实时画面和历史数据发布到局域网，管理人员用一般的网络浏览器即可在局域网浏览到生产的实时数据和历史数据及现场画面。
调度管理系统的主要功能为对历史数据进行统计分析，指导科学调度。包括：
a.报警查询：主要实现对各站点工艺参数的报警时间、报警参数、报警内容等进行查阅。
b.周期数据查询：可通过按站点（或参数）查询，获得一段时间内符合查询条件的参数数值。
c.周期数据统计分析
d.高峰数据统计分析
e.小时数据统计分析
f.历史整点数据查询
g.同一参数不同时段比较并通过图形方式进行直观显示
h.不同参数同一时段比较并通过图形方式进行直观显示
i.参数报警查询统计
j.报警频率查询统计
k.报警频率查询统计
l.人工数据补录
m.自动报表生成
n.日志文件录入、存储、查询及管理功能
子站泵组管理功能详细说明
建立专门的子站泵组管理数据库，用于记录子站泵组的信息，包括泵组型号、规格等信息，同时记录泵组的运行时间、维护记录等信息。可以在远程监控中心设置各泵组的维护时间，当泵组运行时间到达维护时间后，远程监控中心系统显示提示信息。提示监控人员需安排进行泵组的维护工作。提供易于操作的人机接口界面方便管理人员添加、修改、删除泵组管理数据库信息。
三.
经济效益分析
使用方效益：预计使用单位，因使用本系统提高管理效率而减少的值班、巡检人员，每年约人，每年减少人员、行政等开支万。因使用本系统，及时发现紧急状况，挽回损失，每年约40万元。
研制方效益：本系统应用天津市二次供水，产值万元，利润94万元。以每年承接一个项目计算，预期可获得年产值万元，利润万元。
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在当前如火如荼的智慧城市建设中，智慧水务是其中重要的组成部分。多年来，开天源公司一直致力于利用信息技术实现对水资源的高效利用，同时结合公司在水质预警、自动化机械、安防监控等领域丰富的经验，开天源先后开发出智慧水务移动终端、智能调度管理系统、管网漏损分析系统、客户服务信息系统等一系列解决城市供水、排水、污水处理、水厂监测等环节的产品，逐步形成一套拥有自主核心技术的智慧水务整体解决方案，帮助水务企业打破企业内部乃至行业上下游的“信息孤岛”难题，实现对生产、监管、运营、服务等业务环节的高效管理，从而为智慧城市建设增添助力。
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