自来水公司供水调度SCADA监测点建设规划.doc
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自来水公司SCADA系统
改造建设规划
本系统包括对水源水厂、管网监测数据点的设置及调度室改造规划
一、系统改造理由：
1、新水厂增加，管网的增加，目前的监测系统已不能满足调度需求，为达到科学管理、合理调配机台，需要对水源、水厂的运行参数进行监测。
2、由于新水厂、新管网的投入运行，供水压力将有所提高，新老管网混合使用，漏点可能增加，需要精确监测新、老管网运行工况。
3、为弥补原系统的不足，需要采用安装条件要求宽松的新型监测设备（GPRS监测系统）对原系统功能进行增强。
4、缺少大型模拟屏，不便于观察。
二、目前水源水厂、管网监测现状：
目前公司拥有N部管网测压点，水厂、水源地监测点M部。
是在XXXX年组织实施，形成了一个比较简单的RTU（数传电台）系统，运行几年发现此系统存在以下不足：
5、系统数量不足，监测范围较小。
6、终端需要AC220V电源及架设天线，需要安装于建筑物内，因此距离主管网较远。
终端防水等级低（IP65），安装位置受限。
7、系统采用电台通讯，经常受到干扰，甚至通讯中断。
三、系统改造规划原则
（一）供水管网监测点设立的通常原则：
根据《城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标》中关于“建立供水管网测压点的原则”的要求：
1、建设部行业标准测压点设置均按每10Km2设置一处，最低不得少于3处，设置要均匀，并能代表各主要供水管网压力的地点。
（此项指标适用于考核供水管网服务压力合格率，设点密度低，不适用于生产调度管理。
如用途供水调度监控，环状管网时设点密度1-2平公里，树状管网至少应取不利点和中性点，如果有条件可在有利点再设置一处）
2、建立在供水干管的汇合点。
3、建立在不同水厂供水区域的交汇点及边缘地区，供水调度对它具有控制能力的干管上。
4、建立在人口居住、活动密集区域。
5、可在重点用户、特殊用户建立测压点，对服务压力具有一定的代表性。
（二）输水管线监测点设立的原则：
由于我公司为多水源取水，并且输水管线长度较大。
输水管线的正常运行是保证供水的前提，对输水管线运行状态进行监测是保证输水管线安全运行及对输水管线的输水能力进行深层挖掘的基础。
对输水管线的监测将按着以下原则进行：
1、平均10公里长度管线设置1处测压点。
2、在输水管线分支处、交汇处设置测压点。
3、在输水管线材质、管径或形式变化处设置测压点。
4、在输水管线末梢设置测压点。
（三）根据以上两条设点原则要求及查阅各水司设点相关资料，查得监测点应用于调度供水系统时设点密度有所不同，例如：
深市采用每5平方公里设置1处的密度（新管网）；郑市采用每1平方公里设置1处的密度（新、老管网结合），结合我市输配水管网的长度、管径、管网交叉情况、主要用水区域分布的现状及我公司水压监测工作实际经验，再参考同行业其它城市设立供水管网在线监测系统的原则,拟对我公司供水管网监测系统的设立进行以下安排：
1、系统目标：
在满足供水管网服务压力的前提下，优化各水源、水厂生产运行参数，对输、配水管线进行精确压力监测（预留流量或水质采集的功能）、做到迅速反应输、配水管线工况变化，并对调配供水具有指导作用，达到科学供水、降低产销差、降低运行成本。
2、设点原则：
测压点布置的密度根据实际需要决定。
布置密度越大，精度越高,但投资越大；密度越小，投资越小，但难以满足需要。
为达到系统目标，我公司设点原则具体体现在以下几点：
①管网（线）调度敏感点处应布置测压点
②管网（线）末梢控制点处应布置测压点
③各水厂供水分界线处应布置测压点
④大管段交叉处、分支处、交汇处布置测压点
⑤在输水管线材质、管径或形式变化处设置测压点。
⑥输水管线平均10公里长度设置1个测压点
⑦大用户水压监测点
⑧主要用水区域应布置测压点
⑨供水发展区域预留监测点
四、设备选择及费用分析
目前在供水管网压力监测领域主要有两种设备可供选择，一种是电台RTU监测设备，另一种是GPRS-RTU监测设备。
两种设备在应用中的特性详见下表：
1、RTU与GPRS监测设备性能对比
序号
对比项目
设备类型
描述
1
通讯方式
RTU
230MHz超短波模拟电台
GPRS
900MHz/1800MHz无线蜂窝数字通讯网络
2
通讯速率
RTU
2.4Kbps/4.8Kbps
GPRS
8Kbps——170Kbps
3
工作条件
RTU
只能做到IP65防护（防尘、防止喷水的侵入）
GPRS
可做到IP68防护（防尘、防止沉没的水侵入）
4
设备供电
RTU
AC220V电源（备用电池只能使用2小时）
GPRS
AC220V/锂电池供电（一组电池可达1—2年）
5
信号采
集能力
RTU
12点I/O以上
GPRS
一般小于8点I/O
6
通讯能力
RTU
实时性好，通讯速率慢，易受干扰，受地理条件限制。
GPRS
通讯容量大，速率快，稳定可靠，可全市组网。
2、RTU与GPRS监测设备建设、使用费用对比
序号
对比项目
设备类型
费用
1
设备单价
RTU
GPRS
2
通讯费用
RTU
GPRS
3
使用费用单价
RTU
GPRS
每120台设备建设费用
RTU
GPRS
每120台设备年使用费用
RTU
GPRS
通过对比，我们发现RTU监测系统信号处理能力强，使用费用较低，采集上报的数据实时性好；但系统存在通讯速率慢，易受干扰，通讯周期随系统容量同步增大，通讯距离一般不能超过30KM，受地理条件影响较大，并且由于防护等级低，一般只能安装于建筑物内，距离用水点较近，监测数据偏低；而GPRS系统虽然I/O点数不如RTU多，使用费用略高，但通讯速率快，网络容量大，稳定可靠，基本不受地理条件限制，设备布置不受安装条件限制，可直接安装于主干管线上，监测数据真实。
虽然后期使用费用GPRS设备略高，但建设费用GPRS系统大大低于RTU系统。
由于GPRS监测设备具有的特点，使它成为供水管网监测设备的理想之选。
五、新规划建设方案
考虑资金不足，我们保留原RTU系统，推荐新系统使用GPRS系统，两系统并用，特提出以下系统建设方案供参考：
1、监测点的建设方案
方案一、达到全面监测现有输、配水管网的设点方案：
序
号
设点位置
采用GPRS监测系统
设点数量
单价（万元）
小计（万元）
1
各水厂控制室
2
骨干管网
3
管网
4
管网
5
输水管线
6
管网
7
管网
8
管网
9
备用
GPRS设备小计
10
计算机软硬件
5.6万元
（上位机2台，服务器1台，操作员站3台，笔记本电脑1台）
系统运行费用
（不含在总造价内）
万元
其中：
通讯费用万元
监测系统总造价
万元
注：
1、保留原RTU有很多弊病，不论是软件编制还是硬件维护；
2、该报价是粗略的估算，因为各制造商产品档次不同，编制软件方法不同，价格要随行就市；
2、调度室大屏幕方案选择：
方案
显示单元
显像技术
特点描述
尺寸
造价
备注
一
2×2
单体42寸
等离子
安装厚度180mm，单屏分辨率853×480，拼缝2mm，静态图像灼伤严重。
寿命3万小时。
1.7×1.0m
（宽×高）
二
3×3
单体42寸
等离子
2.65×1.5m
（宽×高）
推荐方案
三
2×3
单体50寸
背投
安装厚度450mm，单屏分辨率1920×1080，拼缝<1mm，灯炮寿命2万小时。
3.3×1.25m
（宽×高）
造价太高
不做推荐
六：
附表
1、各水源输水管网监测点设立信息表（采用电池供电GPRS—RTU）
序号
输水管线信息
设置测压点
个数
起点
终点
管径（MM）
长度（KM）
1
1
2
2
3
2
4
2
5
0
6
0
7
0
8
1
9
3
10
2
11
2
12
0
13
1
14
1
15
1
16
1
17
1
18
0
19
0
20
0
21
0
22
0
23
0
24
0
20
2、各水厂需采集信号一览表
序号
水厂名称
流量
压力
液位
余氯
浊度
氯化
物
PH
电导
率
阀门
开度
主机
状态
主机
频率
受电
电源
1
2
1
1
1
0
0
0
0
0
4
4
0
2
3
1
1
1
0
0
0
0
0
5
2
0
3
3
1
1
1
0
0
0
0
0
6
0
2
4
2
1
1
1
0
0
0
0
0
5
0
2
5
2
2
1
1
0
0
0
0
0
3
0
0
6
4
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
7
1
1
1
0
0
1
0
0
0
5
0
0
8
1
1
1
1
0
1
0
0
0
2
0
0
9
2
2
1
1
0
0
0
0
1
0
0
0
10
2
3
1
1
2
1
2
1
2
0
0
2
11
2
1
2
1
0
0
0
0
0
4
1
0
12
7
3
4
1
3
1
0
0
0
8
5
2
13
3
1
3
1
0
0
0
0
0
6
1
0
14
3
2
2
1
0
0
0
0
0
4
2
0
15
2
2
2
1
0
0
0
0
0
4
1
0
16
3
2
2
1
2
0
2
1
0
7
1
2
17
3
2
2
1
0
0
0
0
0
4
1
2
七：
注意事项
对投标商严格进行资质、真实业绩审查，才能保证SCADA系统质量（产品质量、施工质量）。
压力监视仪表要加三阀组，便于清洗传感器，保证精度，净水厂监测应保证浊度、余氯、PH、总出水流量、压力、总进水流量、总电能监测这些关键仪表质量。
监测点的压力变送器保护等级为IP68。
SCADA系统对水厂的监测参数要从净水厂的主机取并传送出去，所用的设备很关键。
对于压力检测井，一是要保证使用GPRS设备时的受屏蔽情况，保证度要得到投标商的认可；二是防盗，井盖有个开关机构，一旦发生盗窃，GPRS准时报警。
系统具有开放性、兼容性，有利于技术进步后的升级换代。
公司的SCADA系统是今后GIS系统（地理信息系统）一部分，所以要为以后的工作打下基础。
实现水厂管理真正的正规化、现代化、科学化。
八：
附图
1、GPRS—RTU安装方式图
3、SCADA系统图
系统基本结构
定向天线定向天线
……
全向天线
泵站或水厂压力监测点
原管网监测系统
定向天线定向天线
电台
电台
PLC或采集器
PLC或计算机
全向天线
电台
水厂或泵站测压点
用户数据中心
（与用户应用系统
无缝集成）
注册服务器
（内置于数据中心或第三方）
GPRS数据监控仪
GPRSMODEM
PLC或计算机
一次仪表
…
压力流量压力流量大口径水表
（电池供电）（电池供电）（电池供电）
图1（基于GPRS的远程监测系统）
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