數字平臺是將數字電臺、數字監控、檢測計量系統等整合為一體的現代化控制管理方式,利用數字信號處理、糾錯編碼和數字調制解調等技術,克服了傳統自來水管理方法在使用中出現的丟失數據、情況處理速度慢以及通信經常中斷等缺點。實際應用表明用數字平臺代替原有的傳統管理方案可大大提高自來水管理系統通信和處理異常情況的及時性和可靠性,為管網監測系統提供了一種較好的選擇方案。
一、數字平臺在自來水中的應用簡介
數字平臺可以將自來水企業以前的多個分系統合并到一起,實現信息的綜合利用和便捷處理。數字平臺的特點主要有以下幾個:
(1) 系統都采用了DSP和PLC嵌入技術,自適應均衡,前向糾錯技術,檢測效果好,數據傳輸效率高,平臺工作穩定性、傳輸可靠性、抗干擾性、傳輸速率和傳輸距離遠遠超過其他單一系統模式。
(2) 適宜在惡劣的環境條件下使用。平臺要求溫度和電源的工作范圍寬,尤其是在干擾嚴重,傳輸路徑阻擋的環境下表現優異。
(3) 具備網管功能:實現空中遠程設置系統內其它電臺參數如串口格式、發射功率、工作頻率等,也可以實現空中遠程監測系統內其它電臺狀態如工作電壓、工作溫度、接收信號強度、信噪比、誤碼率、狀態告警等。
二、自來水生產環節的數字化管理
自來水生產過程需要經過圖一所示的步驟:
數字平臺可以通過各個PLC和圖像檢測系統實現自來水生產的全過程監督和管理。首先是水源和取水口的實時監測工作,這樣可以在源頭避免出現水質問題;其次是在用管道將原水輸送至一級泵房(取水泵房)并在一級泵房前加氯以殺滅藻類、植物和貝類動物和經過混合(在水源水中加入適量的氯化鋁,俗稱礬)、反應、沉淀、過濾、消毒等處理工藝,在相應的構筑物(如沉淀池、濾池、清水池等)的處理過程中,利用數字平臺的信息交換和整合數據平臺可以及時發現例如水質處理不合格、輸水管網漏水等問題,并采取相關措施。再通過一級泵房將水送至廠內處理系統中。自來水在池內停留一小時左右就成為合格的飲用水,再經過二級泵房(供水泵房)加壓輸送到城市管網中,供生活飲用和生產使用。
三、數據平臺在自來水調度和管網管理中的使用
隨著技術的進步,新型的網絡化遠程視頻監控,即基于嵌入式技術的遠程網絡視頻監控在自來水調度管理中的使用也越來越方便。基于嵌入式數據平臺技術的遠程網絡視頻監控主要的原理是:網絡攝像機(IPC)內置一個嵌入式芯片,采用嵌入式實時操作系統。攝像機傳送來的視頻信號數字化后由高效壓縮芯片壓縮,通過網絡傳送至監控主機。網絡上用戶也可以直接在計算機上觀察圖像,授權用戶還可以控制攝像機云臺鏡頭的動作或對系統配置進行操作。由于把視頻壓縮集成到一個體積很小的設備內,可以直接連入以太網,達到即插即看,省掉各種復雜的電纜,安裝方便(僅需設置一個IP地址),用戶的使用也簡單,僅需操作軟件。
自來水調度系統的結構如圖二:
(一)在管網調度監控室上的應用
在監控室配一臺安裝天視達監控軟件的電腦,負責接收各個監控點發來的視頻圖像完成現場圖像接收與顯示,用戶登錄管理,優先權的分配,控制信號的協調,圖像的實時監控,錄像的存儲、檢索、回放、備份、恢復等。本方案采用了現在最先進的數字化網絡攝像服務器,將圖像轉換為基于TCP/IP網絡標準的數據包,使攝像機所攝的畫面通過RJ-45以太網接口直接傳輸到網絡上。這樣就充分利用用戶現有的網絡資源。可以實現以下功能:
1)接收各監控點聯網終端通過網絡傳輸過來的音頻、視頻和報警信息。
2)數碼錄像。錄像資料自動管理,無需人工干預。硬盤錄滿后,自動刪除最舊的錄像資料,重復循環使用硬盤空間。
3)錄像資料查詢回放。按相應的時間、地點、鏡頭號即可檢索出每一幅圖像花面,可多方位錄像資料查詢,一是在監控現場的計算機上查詢回放;二是在控制中心通過遠程網查詢回放。
4)報警處理
(1)報警信號。系統可以對檢測到的異常情況進行自動報警,自動報警的方式分為以下三種:接入視頻服務器的傳感器報警信號;圖像動態偵測報警信號;視頻丟失信號。前兩種報警信號在管網的有效監督上起著重要的作用,對出現供水水壓不足和水量超標或者過少的現象都可以及時發出警報。
(2)自動處理功能。平臺對上傳上來的報警信號進行分析,同時對報警信號自動記錄,在按照人工設定的級別參數進行自動識別后,做出是否聯動相應的攝像圖像錄像和聯動相應控制設備進行自動處理的決策。
(二)中心調度室的管網管理功能
中心調度室是數據平臺管理系統的關鍵部位,它包括一臺主計算機和兩臺服務器。主計算機自動巡回監測各測壓點的水壓。對采集到的各子站數據進行整理、加工,并送到相應主數據庫進行保存,對數據進行統計、分析,并以報表、曲線、文字等方式進行顯示打印。主機管理兩臺服務器,其中一臺顯示各個點被測參數,比如管網壓力等。另一臺以地圖方式顯示各個管點的地理位置及工作狀態。當系統顯示出現錯誤時,平臺可以根據RTU模擬器,話音模塊和話音手機,和接口變換器組件以及診斷軟件配合PC機完成設備遠程診斷功能,確定管網出現滲漏或者堵塞等問題時,可以準確迅速的查處管網精確位置,進行搶修,可以實現“集——分”式的有效管理。
四、結束語
用數據平臺組建自來水遙控遙測無線數據傳輸網絡來代替傳統的自來水管理模式,既大大提高了系統的可靠性和穩定性,減少了維修人員的勞動量,也降低了生產成本,實現了供水管網的全過程有效管理,值得廣大城市自來水供水企業推廣使用。
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