智能水务环保系统.docx
《智能水务环保系统.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能水务环保系统.docx（31页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
智能水务环保系统
物联网电教平台
智能水务环保系统
（蓝天科技印制）
一、
建设背景
治水患灾害，开发利用水资源、保护生态环境等经济社会发展的基础性公益事业。
水文工作通过对水位、流速、流量、水质、降水量等水文要素的监测和分析，对水资源的量、质及其时空分布变化规律进行研究，对洪水和旱情进行监测和预报，为防洪减灾、水资源科学配置、合理利用、有效保护等提供可靠的技术依据。
多年来，水文工作为我市经济建设和社会发展、防汛防旱、交通航运、水资源管理与保护、城乡基础设施建设等提供了大量的公益性服务。
特别是深入贯彻落实科学发展观，需要实现经济社会与水资源的协调发展，这对水文工作的要求越来越高，但目前还存在一些亟待解决的问题：
一是水文基础设施建设自动化智能化滞后，探测设备与控制设备靠人工手动的现象较为普遍，现代化水平较低，难以满足我省经济建设快速发展的需要。
水文监测设施和监测环境经常遭到损毁、破坏，影响了水文监测信息的正常收集和水文情报预报精度，安防监控。
随着水利工程的不断发展建设，国家对各种水利设施自身，以及水利设施的自动化运行和设备设施的安全提出了新的要求，加之现代通信技术和视频技术的迅速发展，为水利建设的数字化提供了技术上的有力保证。
因此，改造优化水利设施的安全监控，通过多种通信技术的远程视频监控系统和控制，建设水利行业机房，实现“无人值守（少人值班）”是水利水电行业发展的整体趋势。
根据以上情况，我公司设计一套基于计算机网络系统的软硬件探测与监控系统，是一种更高效、更灵活、更科学、更完整、更系统的解决方案。
二、骨干网络系统架构
有线光纤网与GPRS无线网络组成，正常时以有线光纤网络传输数据。
光纤网络有故障时，启用GPRS无线网，进行传输数据。
远程通信全部采用标准的TCP/IP协议，可直接应用在局域网或者广域网上，针对各闸站距离比较远，不易铺设有线线路的情况，也可采用无线扩频技术或者使用卫星通信来解决远距离通信的问题。
同时软件采用当前比较流行的三级网络架构，使得整个系统结构清晰，易于管理和扩展，同时系统支持代理功能。
此外，系统还支持网络分控和IE分控，这样使得整个系统可以不受地域的限制而自由连接。
整个系统分为四个部分：
前端为无人值守视频服务器及视频，单站自动化控制和制动部分；数据传输网络平台。
该系统可对所有前端水闸的重点部位进行24小时视频监控，并可以按照不同的方式对不同的前端设置录像。
全天候水文数据实时传送到数据服务器，实时预警响应。
中心为网络分控、无人值守中心服务器系统；IE分控。
基于无人值守视频服务器系统如图2所示：
网络平台搭建主干设备：
有线网络由监控中心与各水闸管理站，通过架设光纤通信网络连接成一体。
其中：
监控中心：
1、由二台IBMSystemx3950，一台主服务器，一台备用服务器。
二台机器配置相同，每台机配置双硬盘阵列，可相互备份数据，经济实用。
2、数台监控PC机：
43寸液晶屏幕监控，大容量高速硬盘。
3、主交换机H3CLS-3600-28TP，企业级,三层,可网管型，支持VLAN功能,支持4K个符合IEEE802.1Q标准的VLAN,支持基于端口的VLAN和基于协议的VLAN,支持GuestVlan,支持GVRP，模块化插槽数:
4个1000Base-XSFP千兆以太网端口。
命令行接口（CLI）配置,支持Telnet远程配置,通过Console口配置,WEB网管,支持SNMPV1/V2/V3,支持RMON1,2,3,9组MIB,支持QuidView网管系统,支持HGMPv2集群管理,支持系统日志,支持分级告警。
4、6K山特UPS不间断：
提供中心4个小时以上的后备电源，
5、组合式琴台柜，一种组合式琴台柜，是由工作台、柜体、底板、顶盖、前后门组成的，其特征在于，前框架与后框架用上联接板和下联接板连接成骨架，左侧板和右侧板固定在前、后框架的左右两侧，并将顶盖连接起来，形成柜体；在上联接板和顶盖之间固定立柱，并由它支承导轨，导轨的一端与面板连接，园弧工作台为“＊”形园弧边缘，暗螺钉将其固定在前框架上，在工作台的内里面，固定有过渡板；暗抽屉及其两侧的导轨都装在过渡板上；
三、
中心控制软件设计方案
软件主界面效果图：
1、数据保存与备份
作为一个自动化系统的数据库，其记录了该系统水情和工情的重要数据，一旦丢失就无法挽回，所以要做好数据的备份工作，将数据丢失的可能性降低到最小。
所以系统中设有3个数据库：
实时数据库、历史数据库、备份数据库。
其关系见图1
图1张槎街道主干内河涌监控系统数据存储关系示意图
实时数据库由在线的工业控制计算机按一定的工业标准和实际运用需要写入，设定为每5s记录1组，数据密度大，需定期清理，否则数据文件过大会影响其他应用程序运行。
清理工作由工业控制组态软件自动完成，实时数据库中仅保留最近3个月的数据。
历史数据库则由数据管理软件定时按水利工程管理的要求整理而得，形成关系型数据序列。
备份数据库则是历史数据库的拷贝，备份工作可通过设置数据库平台的计划任务自动完成。
备份数据库与历史数据库须存放在分开的物理介质上（不同计算机或同一计算机不同的物理硬盘），以免存储介质坏死时造成数据丢失，当然也可以多做几个备份。
2、实时数据的入库频率要求
在线监控系统准确、合理采集数据并按要求写入数据库是确保数据管理软件能更好地完成任务的前提。
以下是几种常见数据的采集入库频率要求。
A:
水位
水位为一时间上连续变化的水面高程值，在赶潮型的河流水位变化更为频繁，可能5min内就发生了1次洪峰过程，所以数据采集的频率要求较高，尽量限制在30s~1min。
因数据采集频率和入库频率过高会影响监控程序的响应灵敏性，所以实时数据入库的频率应控制在适当的范围。
B:
闸门开度
闸门开度值是一离散型数据，各有效值之间并无确定的联系。
考虑到闸位的实际情况，既有可能是计算机发出开闸指令使闸位发生变化，也有可能是其他客观因素，如刮风或水流撞击等使其发生移动（特别是卷扬机启动的平板闸门），所以闸位的数据采用动作记录（起始位置和终止位置）和定期扫描记录相结合的办法，以反映闸门运行的实际状况。
3、软件设计内容
A:
报表管理
报表管理是报表管理系统软件最基本的功能。
针对用户的要求，报表形式从时间的内容划分如下，具体报表名称则为时间和内容的组合：
从内容上分有：
水雨情报表，包括水位、流量、雨量等；工情报表，包括闸门动作次数、时间、系统故障等。
由于张槎主干河涌闸门孔数多且动作频繁，付出闸门运行的成本（人工保养、电费、机械磨损等）也较多，所以闸门动作次数的统计分析对促进管理、节约成本是有一定意义的。
其他内容的统计报表：
统计值和瞬时值报表，如最大值、最小值及其发生的时间，以及平均值、累计值的报表等，还需要根据水文的有关规定统计某些特征值，如8h最大降雨量等。
B：
数据查询与编辑
数据的查询是指定时间和查询对象的数据浏览，所以可以和数据编辑功能结合使用，当某些数据遗漏或出现偏差时可用人工键盘方式直接修改。
C：
数据检索
数据检索分时间条件检索、数值条件检索以及符合条件检索，检索结果输出形成报表。
D：
图形曲线
图形曲线分为普通的图形曲线和专业图形曲线。
普通的图形曲线包括过程曲线、降雨量柱状图等；专业图形曲线包括相关分析曲线和频率分析曲线、如水位与流量关系曲线、降雨或洪峰（水位、流量）的出现频率分析等。
当然，在进行相关的频率分析时必须有完整的历史数据序列。
E：
数据整理备份
专业数据整理功能是做好数据管理软件的前提。
数据整理包括数据的抽取、合理性和可靠性检查与纠正、缺漏数据的插补、数据分类存储，利用瞬时水位结合闸门开度推算过闸流量，并将某些过程中间值及结果值分类保存，以利于报表和图形曲线的生成。
数据的抽取原则有两个：
一是按水利工程管理需要一般为30min~2h的时间间隔抽取记录，或按照水利管理单位的有关规定；二是峰（谷）值记录不能遗漏。
合理性和可靠性检查则是将数据进行一些常规性的最值、连续性比较，或与相关数据比较以确定数据是否为真实数据，如当人工测试调整水位计时，系统恰好将该数据捕获，通过数据整理则可将该数据剔除。
数据的插补则有很多种方法，最常用的有小二乘法、拉格朗日插值法和样条插值法，采用何种方法要视具体情况而定。
数据整理在编程时可设置为由时钟定时触发执行的线程，这样可及时发现监控系统在数据采集方面的一些问题。
F：
参数设置
作为一个开放的数据管理软件，应为用户提供更多定制功能、风格的接口，使程序代码有更好的可移植性和重用性，这也是数据结构方面需考虑的问题。
例如：
水位高程参照系的选择、用户登录账号及密码的添加和删除、语音提示的设定和取消、日常报表定时输出设置、数据整理频率的设置、用户权限设置、报表数据值单位名称设定、报表风格设置等。
G：
日志查询
提供日志操作查询功能，设置用户操作权限。
软件实现谁操作谁操作谁负责的岗位机制。
H：
其他功能
提供便捷的历史数据输入接口。
管理人员依照设定的文本文件或Excel电子数据文档格式，手工输入数据，形成数据文件，运行管理软件将数据灌入数据库中，以形成长期序列的数据，便于历史数据的分析管理。
系统事件记录功能。
为了更方便地实现管理，数据管理软件本身应该具备自我事件记录功能，如登录事件记录、数据编辑事件记录等，以便在系统出现问题是备查。
四、
水文监测系统
主要用于监视河涌水利运行情况。
在线监测系统，通过各种探测器，探测到水利的温度、湿度、风速、风向、雨量、水质、水流速、水量、视频图像或图片等数字化信息，通过GPRS/CDMA或光纤专线通道，上传到在线监测监视中心，同时可通过内部网登录各种内部管理系统和调度自动化系统。
监控中心设有LCD拼接大屏幕系统，各种在线监测数据、图象、视频和抢修车辆位置等信息能直观显示在大屏幕上，使监控人员能及时监视现场情况，准确判断状态，指挥车辆和专业人员处理各种检修和抢修工作。
总体监测组网图
五、水闸自动控制
控制装置：
由供电单元、各传感器、电机或液压站、PLC控制单元、手动控制单元、通信单元构成闸门现场测控系统。
此系统在经由计算机网络、中心监控软件、数据库服务器、WEB服务器以及所在网络的一台或多台办公电脑，大屏幕显示设备等构成区域水闸集中自动化监控系统。
可以实现高度自动化，高精度的水闸开度控制，可以实现远程实时跟踪各水闸现场上下水位、水闸开度等多种现场参数，可以远程群控或单控水闸开度，手动和自动控制可以无缝切换确保安全、中心可以存储和计算各闸门流量、水量、合成流量和累计水量,可以进行信息查询、检索、和远程修改闸门控制参数以及相关阀值，可以和其它系统联动提供各种预警和报警。
系统硬件平台构成可以参考下图：
DBServer:
运行数据库
WebServer:
运行Web服务软件，以支持IE远程群控和单控，IE远程实时查询等。
APPServer:
运行本系统中心监控软件，中心监控软件完成各站点上传数据存储，以及控制命令下发，集中监控显示输出等。
LCD显示器:
集中监控输出显示。
办公电脑：
可以通过IE进行历史查询、实时查询、单控和群控。
通信专网：
TCP/IP
现场计算机：
管控单站，提供操作界面。
采集现场上下水位等传感数据。
水闸控制单元：
接收并处理手动控制指令或计算机发出的自动控制指令。
可以控制液压站，或交流伺服或变频器进而控制动力单元。
制动方式的实现：
A.液压式
（1）根据要求的转矩参数和开闸关闸的速度以及开闸最大行程选定液压站和调整液压站各档速度。
（2）根据开闸最大行程以及传动机构参数，选定油缸行程。
根据油缸行程以及闸开度控制精度选定磁栅尺。
根据传动机构可以计算油缸每移动1MM和闸开度之间的线性或非线性关系。
主控系统根据操作员指定开度和经磁栅尺实际测算的开度控制油缸速度和启停，并可计算控制误差，以自动调整控制提前量。
（3）主控可以采用PLC+触摸屏，或IPC+PCI板卡。
B.卷扬式
（1）根据转矩和开闸速度等参数，选定三相异步交流电机和相应的变频器。
（2）根据闸开度精度控制要求选定编码器，根据传动机构可以计算电机每转和闸开度之间的线性或非线性关系。
主控系统根据所需开度和经编码器测算的实际开度控制变频器并进而控制电机启停和其它参数。
（3）主控可以采用PLC+触摸屏，或IPC+PCI板卡。
六、
视频监控系统
根据目前河涌水闸的现状，我公司可以根据现场的情况采用不同的视频接入方式。
具体接入方式如下：
七、系统工程报价
一、产品、配置和材料类
序号
分项名称
品牌
规格、型号、主要技术参数
制造商/产地
数量
单价
合计（元）
备注
中心机房设备清单
1
IBMx3650M3服务器
IBM
处理器:
X56402.6GHz*1
标配内存：
2×4G
标配硬盘:
开发式硬盘托架146G*2
网卡：
双口网卡
产品类型：
机架式
中国
2
33,000.00
66,000.00
2
42寸海信液晶电视
海信
产品型号：
TLM42V66CZ
产品颜色：
黑色
屏幕比例：
16：
9
面板类型：
VA
物理分辨率：
1920*1080
机身输入接口：
HDMI*1，音视频输入*2，USB*2，分量输入*1，VGA*1
中国
4
4,800.00
19,200.00
3
联想M7300工作站
联想
处理器：
IntelCorei3550
处理器类型：
酷睿i3
操作系统：
Windows7Professional
内存大小：
2GB
硬盘容量：
500GB
光驱：
DVD+RW
中国
4
5,600.00
22,400.00
4
6K山特UPS主机+电池组
山特
备用时间:
4小时
输入电压范围:
176-276V
输入频率范围:
46-54Hz
输出电压波形:
正弦波
重量:
35KG
环境条件:
工作温度:
0-40度;
工作湿度:
20%-90%;
中国
1
25,000.00
25,000.00
5
主交换机H3CLS-3600-28TP
H3C
产品类型：
企业级,三层,可网管型
传输方式：
存储转发方式
包转发率：
9.6Mpps
网管功能：
持SNMPV1/V2/V3,支持RMON1,2,3,9组MIB,支持QuidView网管系统,支持HGMPv2集群管理,支持系统日志,支持分级告警
中国
1
5,500.00
5,500.00
6
D-LinkDFE-852
D-Link
快速以太网单模光纤转换器
主要参数：
传输速率:
10/100Mbps/光纤波
中国深圳
6
500.00
3,000.00
7
D-LinkST-SC单模双芯光纤跳线
D-Link
中国深圳
12
250.00
3,000.00
8
金盾PSR6938机柜
金盾
PSR专业服务器机柜
38U高/600×950×1845mm/19"标准机架/通风顶盖/顶盖排氧扇单元（4把）/带锁钢质装拆式侧门（1对）/全钢化玻璃带透风栅前门（1个）/带锁全通风孔后门（1个）/六输出万能电源插座（1个）/线缆束线槽（1对）
广州
1
8,600.00
8,600.00
9
中心控制软件系统
蓝天科技
数据采集,数据发送,自动控制
佛山
1
100,000.00
100,000.00
9
琴台式工作台（钢材）
定制
长：
2米，宽：
1.8米，放两台电脑
定制
2
3,800.00
7,600.00
小计：
￥169,800.00
水闸工作站设备清单（10座）
9
工业计算机
研华IPC-610MB
支持母板的4U上架式机箱,配置为:
AIMB-742VE主板/P42.4G/256M/40G/光驱/软驱/键盘/鼠标
台湾
2
7,000.00
14,000.00
10
交换机
H3CS1224R
产品类型:
二层,非网管型交换机,SOHO交换机
背板带宽:
48Gbps
包转发率:
6Mpps
电源电压:
100V-240V,50/60Hz
最大功率:
30W
中国
2
1,800.00
3,600.00
11
智能控制数据采集分机
蓝天科技
250KS/s16位16路模拟量输入
佛山
1
8,000.00
8,000.00
12
三菱PLC
FX2N-128MR
品牌:
三菱
产品系列:
FX2N
输出类型:
继电器输出
电源类型:
AC220V
输入输出:
64点输入，64点输出
日本
1
4,000.00
4,000.00
13
液位传感器
赛普特
型号:
PTV601量程:
5米以内
精度:
0.5%FS
佛山
2
600.00
600.00
14
水浸传感器
过程JS-DP-2-O1导轨式安装普通探头水浸变送器
工作湿度:
20%RH~100%RH
带载能力:
固态继电器≤100mA
误报率:
﹤100ppm
报警功耗最大:
1.2W
静态功耗:
0.5W
供电电压:
24VDC（9~36VDC）
工作温度:
0℃~50℃
高低电平:
≥3k
北京
1
300.00
300.00
15
红外传感器
蓝天科技
供电5V，最大电流13.3MA 电小电流6.8MA
信号输出方式:
本传感器检测到前方的物体时输出0V电压，没检测到时输出+5V（输出方式也可按客户要求定制）。
检测距离:
1厘米至1米范围内可调。
佛山
4
250.00
1000.00
16
报警装置
蓝天科技
遥控空旷地110米，红外空旷地130米
佛山
1
300.00
300.00
17
温度传感器
蓝天科技
供电5V，最大电流13.3MA 电小电流6.8MA最大精度:
0.01C
佛山
4
150.00
600.00
18
UPS电源
山特CSTKMT1000UPS
CSTKMT1000后备式UPS不间断电源10-20分钟165-280V内稳压功率1000VA/600W内置12V7AH电池2只
美国
2
4,000.00
8,000.00
19
小计：
￥40,400.00*10座站=404,000.00
视频监控系统设备清单
1
46寸DID超窄边液晶拼接显示单元
SAM460MD04
拼缝7.3mm.最佳分辨率1366*768（多屏拼接物理分辨率叠加），亮度700cd/㎡，对比度3000：
1。
支持7x24x365天开机。
Samplex/广州
6
15,375.00
92,250.00
2
内置集成拼接处理板卡
SMS2000H
嵌入式图像拼接卡，集成电源模块、驱动模块、拼接处理模块。
纯硬件打造，不受信号流量的限制，信号直通。
开窗模式：
单屏显示、窗口组合显示、全屏显示。
Samplex/广州
6
14,000.00
84,000.00
3
大屏幕应用管理系统软件
Polyvision
赛普公司专利大屏拼接管理系统应用软件，大屏拼接系统通用。
Samplex/广州
1
5,000.00
5,000.00
4
VGA矩阵
SMTVGA0804
Samplex/广州
1
4,500.00
4,500.00
5
视频矩阵
SMTVIDEO0804
Samplex/广州
1
1,900.00
1,900.00
6
安装支架
定制
定制
1
3,000.00
3,000.00
7
监控平台管理服务器、数据库服务器、录像存储服务器
爱谱
英特尔®至强®四核处理器E5506（2.13GHz,4MB三级缓存,80W）；
美国
1
0
0
8
1TBSAS3.5”双端口热插拔硬盘
联想
1TBSAS热插拔录像硬盘
中国
16
5,000.00
80,000.00
9
硬盘
希捷
2T
中国
427
600.00
256,200.00
10
数据库软件
爱谱
美国
1
5,000.00
5000
11
视频监控平台软件
爱谱
100个接入监控点，含软件各模块，含与现有视频服务器接入软件定制费用）
美国
1
20,000.00
20,000.00
12
接入交换机
H3C
s3100-26TP-EI
1
3,450.00
3,450.00
13
网络视频视频服务器
爱谱
GT-DVS8001F-D
美国
10
2,535.00
25,350.00
14
网络红外一体机
爱谱
APG-IP5000-IR203
美国
40
4,000.00
160,000.00
15
摄像机安装柱杆及基座
国产
根据现场具体情况选定规格
国产
10
1,500.00
15,000.00
16
视频防雷器
爱谱
美国
10
150.00
1,500.00
17
数据防雷器
爱谱
美国
10
150.00
1,500.00
18
摄像枪电源
12V
中国
10
1,000.00
10,000.00
小计：
￥771,650.00
光纤工程造价
1
双绞屏蔽数据线、护套线、铠装电缆、六芯单模加强铠装光缆、单模尾纤、光纤熔接单元及熔接、镀锌钢管及驳件、PE管、PVC线槽、防爆软管、防爆接线盒、前端地线、线槽、辅材、接插件、供电设备箱、道路开挖及修复等为完成工程所需的一切辅助设备、线材
国产
光纤15KM及其它辅材
光纤单价4元/米
套管40MM口径6元/米
国产
批
400,000.00
400,000.00
不含施工建设成本
2
单纤单模光纤收发器
D-link
DFE-852
传输速率:
10/100Mbps/光纤波长:
1310nm,9/125µm/支持工作模式:
全双工\半双工/端口:
一个10/100BASE-TX快速以太网（铜缆）端口,一个10/100BASE-FX快速以太网（单模光纤）端口/尺寸:
115*62*22.5mm
台湾
40
600.00
24,000.00
3
光纤跳线
D-link
DFPCS1STST03
国外
200
250.00
50,000.00
小计:
￥474,000.00
三、报价汇总：
人民币￥1,819,450.00元。
（以上各合计项与报价汇总表中的对应项均一致相符）
升级会员 