目錄TOC\o"1-3"\h\u8223 1293041.1系統(tǒng)組成 12558（2）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計(jì)分析 15740（3）遠(yuǎn)程管理中心 1153761.2系統(tǒng)功能 1241991.監(jiān)測(cè)功能 283012.數(shù)據(jù)處理功能 2298381.3系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市給水管網(wǎng)系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，如何管理和維護(hù)日益龐大的城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)成為是供水管網(wǎng)投入成本少、提升供水速度和品質(zhì)的重要參考條件。城市給水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)是城市供水行業(yè)在設(shè)計(jì)官網(wǎng)使，靈活運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，即計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)，控制技術(shù)和傳感技術(shù)，基礎(chǔ)應(yīng)用技術(shù)，完成給水管網(wǎng)調(diào)度與控制的優(yōu)化、自動(dòng)化與智能化。1.1系統(tǒng)組成管網(wǎng)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)由實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計(jì)分析、遠(yuǎn)程管理中心組成。（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備包括有管網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)測(cè)試設(shè)備和檢測(cè)設(shè)備等設(shè)備組成，運(yùn)行參數(shù)測(cè)試設(shè)備包括檢測(cè)的項(xiàng)目主要有水溫,濁度、pH值,電導(dǎo)率、溶解氧、壓力、液位、流量等。（2）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計(jì)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計(jì)分析是儲(chǔ)存實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備傳輸?shù)男畔?然后通過(guò)各種算法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計(jì)分析一般由可編程控制器來(lái)進(jìn)行工作，它是在自動(dòng)化控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上研究并應(yīng)用產(chǎn)生的,是一個(gè)以微處理器為核心,將自動(dòng)化技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù),通信技術(shù)融為一體的集成系統(tǒng)。（3）遠(yuǎn)程管理中心遠(yuǎn)程管理中心主要由工作人員以及計(jì)算機(jī)及其顯示器組成，計(jì)算機(jī)用于接收監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的匯總和分析結(jié)果，數(shù)據(jù)以圖表等直觀的形式表現(xiàn)出來(lái)。而后工作人員查看相應(yīng)數(shù)據(jù)，若是某地產(chǎn)生故障，依據(jù)計(jì)算機(jī)顯示的信息進(jìn)行檢查和維修工作。1.2系統(tǒng)功能1.監(jiān)測(cè)功能監(jiān)測(cè)內(nèi)容:水質(zhì)參數(shù)(余氯、濁度、pH值等);過(guò)程參數(shù)(壓力、水位、液位、流量、重量等);電氣參數(shù)(電壓、電流、電度、功率因素等);設(shè)備運(yùn)行工況(自動(dòng)、手動(dòng)、運(yùn)行、停止、閥門(mén)開(kāi)、閥門(mén)關(guān)、閥門(mén)開(kāi)度等）。在監(jiān)控界面上有供水管網(wǎng)的平面布置、管網(wǎng)中管道及附件、測(cè)試儀器的相關(guān)設(shè)置指標(biāo)、管網(wǎng)及儀器運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備的開(kāi)關(guān)量、計(jì)算機(jī)收集到的管道數(shù)據(jù)、以及計(jì)算機(jī)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果等等。在本設(shè)計(jì)中，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖14所示，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)為各個(gè)管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，在管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處安裝過(guò)程參數(shù)檢測(cè)儀表，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)狀況。2.數(shù)據(jù)處理功能(1)采集監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的主要數(shù)據(jù)，包括pH值、濁度、溫度、溶解氧、水壓、水流量等數(shù)據(jù)。（2）運(yùn)行狀況儲(chǔ)存。采集到的數(shù)據(jù)應(yīng)該按照時(shí)間順序，數(shù)據(jù)類別等特征分類，建立單獨(dú)的文件夾然后儲(chǔ)存在管理層的數(shù)據(jù)庫(kù)中，大多數(shù)的軟件系統(tǒng)可以讀取儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)也需要分門(mén)別類，大致分為當(dāng)下數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)庫(kù)、管網(wǎng)每日生產(chǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，管網(wǎng)維修數(shù)據(jù)庫(kù)，管網(wǎng)歷史境界數(shù)據(jù)庫(kù)等（3）數(shù)據(jù)處理。利用各種算法對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析結(jié)果應(yīng)該包括max值，min值，average值，總值等其他統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，在控制端還可以一鍵生成各類圖表，包括折線圖表，矩形圖表，餅圖，散點(diǎn)圖等，最后匯總生成日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)等1.便捷的管網(wǎng)自動(dòng)化控制功能。因?yàn)橛?jì)算機(jī)的編程定性，畢竟電腦很大程度上沒(méi)有人腦靈活，所以人為的操控方式優(yōu)先于管理人員在監(jiān)控中心使用計(jì)算機(jī)控制，操控某些管網(wǎng)設(shè)備的啟用或者停用，最低操控權(quán)限是在沒(méi)有人為干預(yù)下，城市供水官網(wǎng)系統(tǒng)自己運(yùn)行填空的控制方式。大大減少工作人員的工作強(qiáng)度。如下圖所示：圖91.3系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)不同模塊之間并非毫無(wú)關(guān)聯(lián)，恰恰相反，在管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行管理過(guò)程中，這些具有各式各樣功能的版塊之間相互共享數(shù)據(jù)收集端收集到的信息，并且層層傳遞。任何一個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)都需要由硬件設(shè)施和軟件設(shè)施組成，這個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)施主要由計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用軟件組成；硬件設(shè)施主要由傳感器、存儲(chǔ)器、服務(wù)器等組成。管網(wǎng)中各個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)和管段中水流量數(shù)據(jù)構(gòu)成了管網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)而應(yīng)用層則包括了數(shù)據(jù)儀表對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理以及不同狀態(tài)下的不同參數(shù)設(shè)置功能。對(duì)于該系統(tǒng)的使用者——用戶層，則包括管理收集到的數(shù)據(jù)工作人員、管理管網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)的工作人員以及特殊管理人員。針對(duì)現(xiàn)階段城市供水管網(wǎng)基本控制管理需要,本文設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由管網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、運(yùn)行信息的傳輸和管理人員管理部分組成。使用無(wú)線通訊技術(shù)接收現(xiàn)場(chǎng)儀表采集到的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)無(wú)線傳輸服務(wù)技術(shù)迅速的傳輸給控制中心，控制中心不管位于多遠(yuǎn)距離，都可以很快的接收到數(shù)據(jù)，然后控制中心在采用的瀏覽器或者應(yīng)用軟件上顯示出來(lái)，當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)，超出系統(tǒng)設(shè)置的危險(xiǎn)值時(shí)進(jìn)行示警，系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示。圖101.1.2監(jiān)測(cè)單元硬件設(shè)計(jì)基于物聯(lián)網(wǎng)的供水管網(wǎng)系統(tǒng)硬設(shè)備主要有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)間連接器。具體包括電磁流量計(jì)，壓力變送器、控制器、存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)傳輸模塊等。傳感器和單片機(jī)是整個(gè)供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)，一切數(shù)據(jù)來(lái)源于底層傳感器，一切上層指令都需要經(jīng)過(guò)單片機(jī)控制。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)作為整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募~帶，將傳感器采集到的數(shù)據(jù)和上層發(fā)送的命令及時(shí)發(fā)送。1.監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)由流量計(jì)、壓力變送器、單片機(jī)、RS485接口、電源模塊組成，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)置見(jiàn)第二章節(jié)，而監(jiān)測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)如下圖11所示。在管網(wǎng)構(gòu)建中，RS485總線式具有信號(hào)傳輸較遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì)，還能同時(shí)給上一個(gè)層級(jí)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備提供電量用以設(shè)備運(yùn)行。在本次設(shè)計(jì)中，選用渦輪流量傳感器作為測(cè)量供水管網(wǎng)流量的傳感器。渦輪流量傳感器兩端由軸承支撐，當(dāng)管道運(yùn)行時(shí)，供水流經(jīng)渦輪，水的動(dòng)力帶動(dòng)渦輪傳感器的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，而渦輪葉片的轉(zhuǎn)速與流體速度是具有函數(shù)關(guān)系成正比的，所以通過(guò)測(cè)量渦輪流量傳感器渦輪葉片的轉(zhuǎn)速便可以計(jì)算得出自來(lái)水流速，進(jìn)而得到供水管網(wǎng)的水流量。圖11在本設(shè)計(jì)中，選用的壓力傳感器為NS-F壓力傳感器，它具有不銹鋼高精度，抗偏載，穩(wěn)定性好，便于與計(jì)算機(jī)連接的優(yōu)點(diǎn)，采用4-20mA電平信號(hào)的信號(hào)傳輸方式，能夠?qū)鞲衅鞑杉降臄?shù)據(jù)做初步的圖表處理，這樣使得傳輸給管理中心的數(shù)據(jù)更加真實(shí)，計(jì)算機(jī)處理能力加快，非常有利于提高如今處于信息化發(fā)展迅速，追求高效率的城市供水服務(wù)水平。2.管網(wǎng)中數(shù)據(jù)收集點(diǎn)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)收集點(diǎn)用來(lái)進(jìn)行管段和流量節(jié)點(diǎn)水質(zhì)、水壓和水流量的收集，并且由現(xiàn)場(chǎng)儀表收集匯總監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)收集點(diǎn)的設(shè)計(jì)原理如下圖所示，由RS485總線、存儲(chǔ)器模塊、通用無(wú)線分組服務(wù)模塊，電源模塊四大部分組成，在需要收集監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，485總線主要用于收集數(shù)據(jù)采集點(diǎn)儀表的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)通用無(wú)線分組服務(wù)技術(shù)將管網(wǎng)的水質(zhì)水壓情況傳送到控制端。在城市管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要是為了收集管網(wǎng)信息，在選用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸硬件時(shí)主要考慮因素為便攜性和性能條件。通過(guò)各種模塊的比選，選擇使用一款集成GPS導(dǎo)航技術(shù)的四頻GSM/GPRS模塊構(gòu)成的SIM908模塊，作為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊。它具有體積小，功能強(qiáng)大的特點(diǎn)，在信息化時(shí)代十分適用于移動(dòng)端的設(shè)計(jì)中。圖121.1.3管理應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)由于給水管網(wǎng)管材管件材質(zhì)具有不同的使用壽命，，而且隨著科學(xué)技術(shù)的研發(fā)，更加經(jīng)濟(jì)的、實(shí)用的管材研究方案不斷產(chǎn)生，構(gòu)成管網(wǎng)的管件在到達(dá)使用壽命前需要對(duì)其進(jìn)行更新迭代，而且，一個(gè)城市的供水管網(wǎng)并不是建設(shè)好以后都可以一直處于健康運(yùn)行狀態(tài)，總會(huì)有這樣那樣的問(wèn)題需要管理人員解決。定期定向的管道保養(yǎng)工作，不僅可以提高管件的使用壽命，有的工作人員還可以在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修工作時(shí)在管道事故發(fā)生之前提前預(yù)測(cè)到，從而規(guī)避該風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。一個(gè)功能強(qiáng)大的管理平臺(tái)是完全可以實(shí)現(xiàn)透明狀態(tài)下供水管道經(jīng)常出處于一個(gè)健康運(yùn)行的狀態(tài)。本系統(tǒng)的管理平臺(tái)基本結(jié)構(gòu)如下圖所示:圖131.1.4監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主要用于監(jiān)測(cè)點(diǎn)最新采集的管網(wǎng)情況，在本設(shè)計(jì)中，以節(jié)點(diǎn)J8為例，某一時(shí)間節(jié)點(diǎn)水質(zhì)如圖14所示；系統(tǒng)界面顯示出由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀表通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)來(lái)的水質(zhì)情況，其中包括pH值、電導(dǎo)率、溶解氧、余氯等水質(zhì)參數(shù)等。圖14同一時(shí)間其他節(jié)點(diǎn)的水壓及流量情況，也可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸至計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，如圖所示圖15圖中流量計(jì)與