纵横科技农村水厂计算机监控系统

摘要

系统针对农村水厂系统，设计完整的软硬一体化整套水源井远程监控解决方案，符合农村环境要求，并成功实施。

关键字

数传电台，水源井检测，组态软件，hmibuilder，hmitech，人机界面

一、项目介绍

随着农村经济的迅猛发展，人民生活水平和质量的逐步提高，农村居民要求吃自来水的愿望越来越强烈，同时在建设社会主义新农村、构建和谐城乡的大背景下，农村各地小水厂建设和雨后春笋般成长起来。如何保证这些水厂建成后能长期安全、稳定、持续有效地发挥其效益，是需研究解决的课题。因此，采用现代化手段，建设水资源实时监控系统，动态掌握区域水资源变化及利用情况，最大限度的调控使用效率，是促进经济社会可持续发展的迫切需要。本系统需要对现场5个水厂、15个水源井进行整体监控。

二、系统概述

系统主要功能：

1.监控中心设置在中心水站，独立完成整个水厂的监测；

2.采集水源井、潜水泵、清水池、二次加压泵、消毒设备等设备的各种参数，并将采集信号实时反馈到监控中心；

3.控制现场泵的启停；

4.水源井、清水池的数据通过无线电台传输至监控中心，监控中心附近二次加压泵的信号通过RS-485总线送至监控中心。

5.监控中心采用工业计算机作为服务器，运行组态软件工程，显示部分采用显示器、投影仪方案。
6.系统可以根据需要在现场控制柜增加人机界面控制系统。

目标：为了建立水源深井泵房与水厂值班室之间无线遥控、遥测系统，实现水厂值班室对深井取水泵房水泵机组远程自动控制与运行参数自动采集、传输、处理、存储、显示等功能，同时，将数据信息通过web发布，实现通过Internet网络对水源运行参数的自动监测，达到水厂各水源和管网的优化运行，提高水源运行效率，提高整体经济效益的目的，建成一套先进、完整、可靠、开放性好、符合可持续发展要求的农村水厂计算机监控信息系统。

三、项目实施

  （一）、监控通讯和采集分析

5个水站，其中，

1个中心站监控参数有：

• 6台泵（只是监控，不作控制）
  6个DI
• 控制柜电压（380）、电流（200A）、频率（0—10V对应0—50Hz）、泵水压（0—5V）、清水池1路压力传感器测量水位
  （注意：采集电压和电流值，可以采用台技的电压、电流表，通过标准信号，或者485的Modbus通讯采集监测数据。）
  5个AI
• 3个水源井相关的潜水泵的状态监视和控制
  3个DI   3个DO
• 消毒设备的运行状态和报警需要监控
  2个DI
• 3个水源井有3块水表，采集脉冲信号（10升一次脉冲）（注意：脉冲累计，同时，计算流量！）
  3个脉冲计数
• 3个水源井有3个水位测量。
  3个AI

分析：控制柜总共3路AI、11路DI、3路DO、两路电参数（模块 1块 4017 ）
　　　水源井每个1路脉冲、1路AI
　　　水源井两组电台，无线通讯。

4个周边水站监控参数分别有：

• 4台泵（只是监控，不作控制）
  4个DI
• 控制柜电压（380）、电流（200A）、频率（0—10V对应0—50Hz）、泵水压（0—5V）、清水池1路压力传感器测量水位（注意：如何采集电压和电流值）
  5个AI
• 2个水源井相关的潜水泵的状态监视和控制
  2个DI   2个DO
• 2个水源井有3块水表，采集脉冲信号（10升一次脉冲）（注意：脉冲累计，同时，计算流量！）
  2个脉冲计数
• 2个水源井有3个水位测量。
  2个AI
• 消毒设备的运行状态和报警需要监控
  2个DI

分析：控制柜总共3路AI、11路DI、3路DO、两路电参数（模块 1块 4017 ）
　　　水源井每个1路脉冲、1路AI
　　　水源井两组电台，无线通讯。
远程通讯：采用电台的方式。水源井距离分站600米内，已经建好，没有作网络布线，所以，希望通过无线直接传送到中心站。

系统的监控点，保持20%的冗余。

  （二）、视频监控部分：

　　每个水厂单独的视频监控，3~4个摄像头，固定在水厂四周，24小时监视水厂的整体情况。本地显示和存储，保存1周的历史资料。

中心水厂的显示：

投影仪+幕布（或者白墙）

IPC 19寸显示（两台显示器，分别显示不同的界面。）

  （三）、软件部分：

      HMIBuilder软件特色：

1、整体结构清晰，简单易用。软件的架构及模块设计符合人的认知曲线，即便从没接触过组态软件的用户经过2-4小时的培训即可独立进行一般工程的制作，具有使用其他组态软件经验的用户会更容易上手。
2、天然支持分布式网络结构，可实现负荷分担，用户可根据需要构建任意架构(单机、C/S、B/S、分布式数采、瘦客户端等)的应用系统。其Web浏览功能支持广域网，可穿越大多数防火墙。配置简单，整个配置工作在几分钟内即可完成。
3、绘图包使用简单，功能强大，可比美于专业绘图软件。画面复用程度高，支持图形模板，图库可根据自己需要修改。
4、捆绑TCL(Tool Command Laguage)脚本语言，支持脚本调试功能，包括变量查看、单步执行、断点执行等，帮助用户检查脚本的语法错误以及逻辑错误。TCL语言是一种完善的脚本语言，广泛的应用于各个领域，扩展性好，功能强劲。
5、内嵌支持自定义报表，可制作各种各样的报表，简单实用、美观大方，且不依赖第三方程序。
 

     HMIBuilder水厂计算机管理系统软体工程功能：

1. 通过电台无线方式，监视5个水厂、15口水源井的参数，并进行远程控制。
2. 整体系统图显示。系统图可以直观显示每个水源井的主要数据信息。
3. 视频监视部分嵌入软件，并实时显示。
4. 实时显示、曲线显示、报表显示，存储记录、打印相关数据。

  （四）、HMITech嵌入式人机界面系统部分：

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

HMITECH纵横科技提供的嵌入式人机界面和嵌入式触摸产品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 全部预先集成了全功能的eHMIBuilder 1.0 嵌入式HMI组态软件,让工业自动化流程进行控制及可视化的人机界面（HMI）软件和坚固耐用的硬件进行有机的结合。

功能强大的软件

eHMIBuilder 1.0 嵌入式HMI组态软件为用户提供了一个简单易用而又熟悉的开发环境以及更多的功能，用户可以用它们来快速创造、测试和配置强大的自动化应用程序。此外，现有的应用程序无须进行修改即可以在新的HMITECH纵横科技提供的嵌入式人机界面和嵌入式触摸产品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 上重新使用，在增加应用程序移动性和广泛的适用性的同时节省了宝贵的工程组态时间，并提高了效率。

软硬一体解决方案

HMITECH纵横科技提供的嵌入式人机界面和嵌入式触摸产品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 在向用户提供无可匹敌的耐用性、可靠性和其它特性的同时，已经获得了业内一些要求最为严格的认证。更快的速度、额外的内存、坚硬耐用的外壳，再加上最新的硬件和软件技术为用户带来了出众的性能和可靠的服务。

降低整体拥有成本

利用HMITECH纵横科技提供的嵌入式人机界面和嵌入式触摸产品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) ，配备微软正版WinCE操作系统和eHMIBuilder 1.0 嵌入式HMI组态软件，嵌入式设计，使低功耗、抗震性、稳定性、易于装配等特性更为突出，从而使得HMITECH产品具有更加广阔的应用，这具有完美的商业意义。已经对HMIBuilder熟悉了组态工程师和操作人员，将发现嵌入版和通用版完全兼容，无须再进行进一步的培训，就可以进行嵌入式组态。而第一次使用的用户也将发现HMIBuilder嵌入版组态软件，是如此的易于上手。 因为只需学习和维护一种类型软件系统，而且还可以随处使用结果应用程序，所以使用单一的开发环境可以节省工程师和操作人员宝贵的时间和金钱。

  （五）、系统主要产品：

四、系统特点

1. 系统的实用性
   水厂供水计算机监控系统应用计算机处理所有数据，不仅可以远程监视实时数据，而且可以通过实时曲线显示，以及以对数据进行处理得到所需各种报表，而不必工作人员亲临监测现场，大大降低了工作人员的劳动强度，而且便于管理部门及时了解情况，进一步的分析并及时采取响应措施。
2. 系统的实时性
   本方案通过美国MDS公司SCADA系列数字电台，采用无线通讯方式，无中转通信距离达70公里，抗恶劣工作环境，实现远程监控，实时性高。
3. 系统的易维护性
   在平原农村，并将整个乡镇的系统统一管理。系统安装方便，耕地占用少，适合于农村环境，也可以针对现有农村水厂项目的改造、升级。
4. 软体功能强大
   利用突破性工业以太网技术、令人惊异的矢量绘图功能，融合和HMITECH纵横科技系统级解决方案，HMIBuilder2.0软件会使您耳目一新。它拥有界面友好、操作方便、功能强大，结构容易扩充等特点。它包含了以下几个子模块：实时处理模块SCADA、数据组态模块Data、窗口组态模块Draw、窗口监控模块View、告警浏览模块AlarmViewer、报表组态模块ReportDesign、脚本组态模块ScriptDebugger。这几个模块相互配合，形成一个整体，满足用户的多种需求。网络版兼容HMIBuilder HMI分布式工业组态软件通用版所有功能，也就是网络版作为Web Server的同时，也可以是工业自动化分布式节点的一部分。