隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，高層建筑越來越多，城市對(duì)水量的需求不斷增大，對(duì)供水能力的要求越來越高。針對(duì)城市的分區(qū)分壓供水，二次供水設(shè)施較多。城市的二次供水設(shè)施大部分由物業(yè)公司負(fù)責(zé)管理，其余部分由居委會(huì)、產(chǎn)權(quán)單位或房地產(chǎn)開發(fā)公司等負(fù)責(zé)管理。部分二次供水設(shè)施由于管理單位專業(yè)水平較低，管理效率低下，管理成本較高，個(gè)別二次供水設(shè)施甚至無人管理，直接影響居民正常用水和安全用水。

我國(guó)目前有幾十萬的大小泵站在運(yùn)行，廣泛的應(yīng)用在供水、供熱、洗浴等行業(yè)。當(dāng)前二次供水分散管理模式已難以滿足居民對(duì)二次供水管理、水質(zhì)水壓、服務(wù)質(zhì)量的要求，已不能適應(yīng)當(dāng)前高速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)需要。因此，為進(jìn)一步提高城市供水水質(zhì)，改善居民生活質(zhì)量，對(duì)管理不到位、不能保證居民正常用水的陳舊老化二次供水設(shè)施進(jìn)行*改造，對(duì)居民二次供水設(shè)施實(shí)行統(tǒng)一管理，確保二次供水設(shè)施安全可靠運(yùn)行，已顯得尤為重要。

系統(tǒng)概述及組成
1、 設(shè)計(jì)原則
鑒于當(dāng)今信息化的迅猛發(fā)展，建議對(duì)該項(xiàng)目采取“統(tǒng)籌考慮、全局規(guī)劃、分步實(shí)施”的形式，穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目的規(guī)劃目標(biāo)。設(shè)計(jì)的基本原則為：

(1) 合理性：
采用運(yùn)行安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的工藝流程。

(2) 節(jié)約性：
積極穩(wěn)妥地采用*技術(shù)和設(shè)備，合理利用資金，提高自動(dòng)化程度和管理水平。

(3)易用性：
通過優(yōu)化界面的配置過程，充分考慮人機(jī)交互性，產(chǎn)品簡(jiǎn)單易用，適合更層面人員的操作使用。

(4)可靠性：
采用國(guó)內(nèi)穩(wěn)定的組態(tài)軟件，采用主流的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式，充分發(fā)揮組態(tài)軟件的穩(wěn)定性能。

(5) 安全性：
從軟硬件二個(gè)層面實(shí)現(xiàn)對(duì)安全性的控制；
① 在與公共網(wǎng)的接入界面上，采用專用防火墻系統(tǒng)，防止非法用戶的惡意入侵，提供系統(tǒng)總體閉環(huán)檢測(cè)及網(wǎng)管方案。
② 系統(tǒng)將提供運(yùn)營(yíng)管理監(jiān)視功能，當(dāng)系統(tǒng)中關(guān)鍵模塊出現(xiàn)工作異常，監(jiān)視軟件都能夠及時(shí)提示系統(tǒng)維護(hù)人員，指明故障原因，及時(shí)排除隱患。
③ 在網(wǎng)絡(luò)斷開階段緩存在本地的數(shù)據(jù)是可信賴的。

(6) 擴(kuò)展性：
① 在系統(tǒng)方案中按照系統(tǒng)分析、統(tǒng)籌規(guī)劃的觀點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)終期容量及網(wǎng)絡(luò)發(fā)展設(shè)想進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，中心系統(tǒng)采用疊加式模塊升級(jí)方式，逐步實(shí)現(xiàn)平滑擴(kuò)容；
② 采用三層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想，通訊層、業(yè)務(wù)層、應(yīng)用層相互獨(dú)立，降低系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)的復(fù)雜程度，提高系統(tǒng)的更新、維護(hù)和升級(jí)的效率；
③ 軟件系統(tǒng)使用*的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)平臺(tái)，結(jié)合模塊化和結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)思想，既考慮到當(dāng)前使用的易用性，更具有適當(dāng)?shù)某靶浴?br> 

2、 系統(tǒng)概述
整體系統(tǒng)可分為集中運(yùn)管平臺(tái)和個(gè)性化站點(diǎn)維護(hù)平臺(tái)兩部分。個(gè)性化站點(diǎn)維護(hù)平臺(tái)分散于各個(gè)轄區(qū)或壓力采集點(diǎn); 集中運(yùn)管平臺(tái)統(tǒng)攬全局，其主要對(duì)各站點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中、處理、規(guī)劃、分析等。

該系統(tǒng)主要包括三個(gè)層次：監(jiān)控中心、網(wǎng)絡(luò)層、二次泵站監(jiān)控層。由數(shù)據(jù)服務(wù)器、上位機(jī)等計(jì)算機(jī)構(gòu)成，和現(xiàn)場(chǎng)的供水設(shè)備或管網(wǎng)壓力采集設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。初步擬定集中運(yùn)管平臺(tái)局域網(wǎng)、個(gè)性化站點(diǎn)維護(hù)平臺(tái)與二次供水泵房或管網(wǎng)測(cè)壓點(diǎn)之間通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成廣域網(wǎng)。

3、 系統(tǒng)組成
3.1 系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)功能模塊圖如下：

系統(tǒng)整體功能模塊圖

整體系統(tǒng)內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖

整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)、GPRS 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)取水、制水、供水過程中控制設(shè)備集中管理,統(tǒng)一調(diào)度控制，提高了現(xiàn)有設(shè)備的利用效率，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)系統(tǒng)還通過視頻監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控廠區(qū)、泵站的安全狀況保障了制水、供水安全。
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之上的，軟件開發(fā)采用 B/S 和 C/S 兩種結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式設(shè)計(jì)：
1）數(shù)據(jù)匯集處理和前端控制程序等應(yīng)用系統(tǒng)采用 C/S 體系結(jié)構(gòu)。
2）監(jiān)控調(diào)度人員使用客戶端軟件訪問系統(tǒng)完成所有操作，采用 C/S 體系結(jié)構(gòu)。其他非監(jiān)控類人員使用瀏覽器訪問系統(tǒng)完成所有操作，采用 B/S 體系結(jié)構(gòu)。

C/S 與 B/S 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式介紹：
軟件開發(fā)采用目前比較流行和成熟的應(yīng)用集成體系結(jié)構(gòu)模式主要有客戶/服務(wù)器（Client/Server，簡(jiǎn)稱 C/S）兩層體系結(jié)構(gòu)模式以及瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，簡(jiǎn)稱 B/S）三層體系結(jié)構(gòu)模式。

B/S 結(jié)構(gòu)具有良好的擴(kuò)充性，對(duì)客戶端沒有任何特殊要求，對(duì)用戶數(shù)也沒有限制，只需支持網(wǎng)絡(luò)并具有瀏覽器功能即可。B/S 模式只在服務(wù)器安裝應(yīng)用程序，客戶端不須安裝程序，直接使用 IE 或其他瀏覽器即可使用，修改應(yīng)用程序只與服務(wù)器有關(guān)，客戶端不作任何改動(dòng)，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。

C/S 結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的互動(dòng)性，特別有利于系統(tǒng)的維護(hù)和復(fù)雜功能的實(shí)現(xiàn)，可以對(duì)信息進(jìn)行各種操作，在高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下可以滿足不同用戶的需要。
 

3.2 系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)充分利用了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)焦芾砥脚_(tái)。實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互，確?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安全穩(wěn)定的運(yùn)行。
總控制室為系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析等，由數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、操作終端、上位機(jī)、交換機(jī)、UPS、防火墻等一系列硬件以及組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)集中處理、視頻處理、權(quán)限管理、可視化展示、動(dòng)態(tài)交互展示等一系列配套軟件組成。
供水設(shè)備終端站點(diǎn)主要由壓力、溫度、流量、水質(zhì)等數(shù)據(jù)采集器、傳感器、變送器、視頻系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制模塊、門禁系統(tǒng)、防雷裝置等組成。
 

3.2 可視化展示
3.2.1 供水設(shè)備分布圖
地圖圖表展示供水設(shè)備分布情況，區(qū)域性顏色展示設(shè)備數(shù)目情況，城市地圖展示各管轄區(qū)域供水設(shè)備位置及分布情況，同時(shí)顏色展示各設(shè)備狀態(tài)情況，如運(yùn)行、停止、故障、離線。
 

全國(guó)城市設(shè)備數(shù)目分布
3.2.2 設(shè)備基本信息圖表
圖表展示設(shè)備基本信息，以示意圖形式展示設(shè)備信息，并在圖上標(biāo)注設(shè)備各基本參數(shù)。

設(shè)備示意圖展示
3.2.3 設(shè)備運(yùn)行信息圖表
可視化展示設(shè)備的運(yùn)行信息，例如：無水故障、變頻故障、軟件超壓保護(hù)、出口電接點(diǎn)超壓保護(hù)、相序保護(hù)、手動(dòng)超壓保護(hù)、手動(dòng)變頻、報(bào)警確認(rèn)、門禁信號(hào)、積水坑液位開關(guān)、漏水監(jiān)測(cè)開關(guān)、進(jìn)線三相電壓、進(jìn)線三相電流、進(jìn)線有功電量（如采用電量變送器）、變頻器工作頻率、出水累計(jì)流量、出水瞬時(shí)流量、1#泵空開跳閘、1#熱繼過載、1#泵投入/脫機(jī)（隨泵臺(tái)數(shù)的增加而增加）、各臺(tái)水泵的狀態(tài)（脫機(jī)/投入、變頻、工頻、停止、故障），設(shè)定壓力，供水壓力及其波動(dòng)曲線，水箱的液位，電動(dòng)閥的狀態(tài)（開閥、關(guān)閥），設(shè)置參數(shù)（定時(shí)輪換、定點(diǎn)輪換、輪換時(shí)間、水泵機(jī)組所用參數(shù)設(shè)定），水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)參數(shù)如PH值、電導(dǎo)率、溫度、溶解氧、濁度、余氯等。
 

對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采用分類統(tǒng)計(jì)展示效果：

a. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分類型監(jiān)控：
可選擇顯示一類或多種類型的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如可以選擇顯示壓力數(shù)據(jù)，也可選擇既顯示壓力數(shù)據(jù)又顯示流量數(shù)據(jù)，或選擇顯示所有監(jiān)測(cè)值，每種不同的監(jiān)測(cè)類型都有相應(yīng)的配置界面，可配置顯示順序、顯示的點(diǎn)和不顯示的點(diǎn)。

b. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分區(qū)域監(jiān)控：
按通信服務(wù)程序中的區(qū)域配置，可選擇顯示某個(gè)區(qū)域，或全部區(qū)域的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，區(qū)域選擇與按類型選擇可同時(shí)使用，即可以選擇顯示某個(gè)區(qū)域某種類型的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，也可以顯示某個(gè)區(qū)域全部類型的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

3.2.4 設(shè)備維修信息圖表
對(duì)所有設(shè)備的維修、保養(yǎng)情況進(jìn)行記錄記錄與統(tǒng)計(jì)。通過圖表展示維保次數(shù)等信息。

設(shè)備歷史維護(hù)情況統(tǒng)計(jì)圖
3.2.5 設(shè)備數(shù)據(jù)歷史曲線圖表
對(duì)設(shè)備所有歷史數(shù)據(jù)整合展示，通過圖表，直觀展示信息，并可結(jié)合相應(yīng)算法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行。

各水泵使用年限及預(yù)測(cè)
（1）歷史監(jiān)測(cè)曲線：設(shè)定任一時(shí)間段及某一監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（或多個(gè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)），配置數(shù)據(jù)選取間隔，形成一條或多條歷史監(jiān)測(cè)曲線。
（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)曲線：顯示當(dāng)天為止選定的在線監(jiān)測(cè)曲線。
（3）以上曲線可設(shè)置顏色，以便多條曲線共同顯示時(shí)進(jìn)行區(qū)分，曲線可支持縮小、放大、移動(dòng)等操作，鼠標(biāo)移至曲線上時(shí)顯示監(jiān)測(cè)值。

3.3 高性能數(shù)據(jù)算法分析
通過結(jié)合算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、聚類、分類、支持向量機(jī)等，對(duì)數(shù)據(jù)做分析研究，并提出相應(yīng)的優(yōu)化方案。處理內(nèi)容包括但不局限于：
● 設(shè)備能耗分析
● 設(shè)備啟停時(shí)間及啟停次數(shù)數(shù)據(jù)分析
● 流量數(shù)據(jù)分析
● 管道壓力數(shù)據(jù)分析
● 使用壽命數(shù)據(jù)分析
● 故障次數(shù)、時(shí)間、原因分析
● 水質(zhì)數(shù)據(jù)分析
● 人員出入情況分析
● 實(shí)地環(huán)境數(shù)據(jù)分析

例如：采用采用預(yù)測(cè)模型和算法，實(shí)現(xiàn)泵站數(shù)據(jù)的有效跟蹤，并在此基礎(chǔ)上，提出基于歷史數(shù)據(jù)分析的城市區(qū)域泵設(shè)備維護(hù)使用預(yù)測(cè)管理調(diào)度策略。

采用數(shù)據(jù)挖掘方法，通過對(duì)泵站設(shè)備歷史數(shù)據(jù)綜合分析，設(shè)計(jì)一種決策模型，通過形式化方法進(jìn)行驗(yàn)證，從而有效的預(yù)測(cè)不同區(qū)域泵站設(shè)備的使用壽命及維護(hù)時(shí)間。

基于最短路徑算法，研究泵站流量、功率等，針對(duì)泵站設(shè)備硬件特點(diǎn)，提出水泵站的能量分析模型，分析模型中各參數(shù)和各種效率之間的關(guān)系，針對(duì)不同場(chǎng)景提出不同功率設(shè)備選用方案（如大小泵混合輸出），同時(shí)針對(duì)泵站中幾個(gè)變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析比較，為老水泵站的節(jié)能改造以及新泵站的優(yōu)化提供方法。