一種分質供水成套設備遠程監控技術的製作方法

2023-10-28 04:14:37

專利名稱：一種分質供水成套設備遠程監控技術的製作方法
技術領域：
本發明屬於分質供水成套設備控制技術領域。
背景技術：
在管道分質供水行業，目前進行水深度處理和恆壓輸送的成套設備(簡稱分質供水成套設備，又稱水站)在電氣控制方面水平高低不齊。絕大部分只能實現最基本的現場起動、停止和聯動控制、檢測功能，基本沒有對設備系統的遠程監控技木。目前分質供水成套設備在管理和監測方面的普遍現狀為依靠運行管理人員定期到現場進行巡査，定期對運行參數進行手工記錄，缺少自動報警功能、發生故障時不一定及時被發現。這種情況存在如下缺點一是設備系統的運行維護工作量大；ニ是手工記錄運行參數有可能會受到記錄人員的責任心和讀數的準確性影響而出錯；三是記錄的數據無法自動保存、不利於進一歩的數據分析；四是發生故障未得到及時提示和處理、故障範圍可能進一步擴大、危及設備安全和影響用戶用水。尤其是影響用戶用水方面，設備一旦停止供水，管網將很快產生很多空氣，對水質有極惡劣的影響，這樣在下一次恢復供水時管網水中大量細小的白色空氣氣泡將嚴重打擊用戶的信心。對故障快速反應非常必要。另外，隨著分質供水業務的日益發展壯大，水站的數量多、分布散，需要建立起實用性強、覆蓋面廣、靈活性好的水站遠程監控系統，進行水質參數、運行狀態等重要數據的現場採集、顯示、遠程傳送及顯示，滿足各方面對系統信息的需求，以提高可靠性、降低管理成本。同時，建立起一個完善正規的遠程監控中心，當有客戶來訪時進行演示和宣傳，各個水站ー覽無遺，更加能體現公司的經濟實力、技術水平和業績。而目前分質供水成套設備在國內基本處於分散管理的現狀，有的公司業績很多，但就是缺少ー個集中實用的管理平臺。有些即始用上了遠程監控技術，也是通過有線電話網絡撥號連接自由協議通信的方式、或採用多臺伺服器通過TCP/IP通信的方式進行。前者可靠性低、只能單通道、短時監控，維護和新增監控點較困難，無法保存歷史數據。後者功能較強，但配置龐大，成本較高。

發明內容
本發明是為了提供一種分質供水成套設備電氣遠程監控技木，以「瘦客戶端」的形式，按最經濟必要的配置，對設備狀態、運行參數、水質數據等進行實時在線監控。遠程監控系統原理圖參見圖I。本發明是基於中國移動GPRS技術的通信方式，利用本發明的技術搭建一個監控中心，管理人員足不出戶就能通過軟體或網頁隨時隨地對設備運行情況進行遠程監視和控制。監控中心配置大屏幕彩電或顯示器、投影儀做為顯示終端。監控中心設立一臺伺服器，其上安裝並運行二次開發的エ控組態軟體。伺服器可通過寬帶或光纖上網，安裝運行動態 域名解析軟體(如「花生売」)，並且路由器要進行設置將相應端ロ映射到此伺服器的IP位址，這樣外界才能通過域名與伺服器進行通信。伺服器將各個水站的遠程監控界面進行網頁發布，這樣任何一臺電腦都可能通過網頁瀏覽器遠程查看水站的情況了。其它電腦只要能上網，不需安裝其它軟體，只打開網頁瀏覽器輸入網址，就可以訪問水站遠程監控的網頁界面了。隨時隨地隨便一臺電腦都可以做到這一點。根據成套設備的エ藝要求，現場採用PLC(可編程邏輯控制器)和智能化的檢測、控制方法實現電氣自動控制，管理控制現場所有的設備，對現場數據進行採集，對故障進行監測和報警等。現場不需再另外配置伺服器和專用軟體，因此稱為「瘦客戶端」。每套分質供水成套設備(水站)現場還配置ー個GPRS數據終端(DTU)，終端內裝已開通GPRS-cmnet上網功能的上網卡。PLC通過RS485接ロ與GPRS終端相連，將現場設備和數據報警等信息採集上來，通過GPRS終端以無線傳輸的方式發送出去。由於GPRS將無線通信與網際網路緊密結合起來，因此這些信息通過中國移動GPRS網絡和INTERNET傳輸到監控中心。另一方面，監控中心的下發數據和控制指令遵循同樣的路徑，按照相反的方向，也傳輸到水站現場 的PLC上，再由PLC統ー判斷和處理。每個水站都配置PLC和GPRS終端，實現多通道同時監控。本發明可以全天24小時實時、可靠地遠程監控設備狀態、運行參數、水質數據等，並且相關的數據可以自動保存到伺服器的資料庫中供日後查看和進ー步分析使用。


圖I為遠程監控系統原理2為水站遠程監控主界面3為水站遠程監控エ藝流程4為水站遠程監控設備狀態5為水站遠程監控歷史數據6為水站遠程監控報警信息7為遠程控制優先級相關PLC程序梯形8為路由器端ロ映射設置圖
具體實施例方式本公司目前已利用這ー發明成功實現了對公司管理的各個水站的集中監控。監控中心設置在公司辦公室內，伺服器選用HP的MLl 10塔式伺服器，安裝Windows Server 2003作業系統、微軟Office中的Excel軟體作為資料庫、動態域名解析軟體「花生売」、在ForceControl V6. Iエ控組態軟體的基礎上我們按照分質供水成套設備的站點、エ藝和監控需求進行了二次開發的水站監控軟體。水站監控軟體的主界面參見圖2。選擇要查看的水站，用滑鼠點擊進入相應的水站分界面。水站分界面主要有エ藝流程圖(參見圖3)、設備狀態(參見圖4)、歷史數據(參見圖5)、報警信息(參見圖6)四頁。エ藝流程圖(圖3)主要反映水處理工藝的動態過程。圖中水泵、電磁閥等設備圖標上的指示燈為綠色時表示該設備處於運行或打開狀態、紅色表示停止或關閉狀態。此外還有中間水箱、成品水箱液位的實時動態顯示，以柱狀圖的方式直觀顯示實際液位。原水電導率、浄水電導率等水質參數和供水(管網)壓カ的實時數值顯示。還可以顯示各管段上水流動的情況。エ藝流程圖使我們對整套分質供水成套設備的運行情況ー目瞭然，非常直觀。設備狀態圖(圖4)以文字方式反映水泵、電磁閥等設備的狀態，原水電導率、浄水電導率等水質參數和管網壓力，中間水箱、成品水箱液位的具體信息，對於供水水泵更能清楚知道它是工作在エ頻狀態還是變頻狀態。歷史數據圖(圖5)中可以查詢到任意時間段內關鍵設備運行和停止的情況，以及原水電導率、浄水電導率等水質參數和供水(管網)壓カ的歷史變化信息。針對不同的歷史數據對象，設備信息和參數信息採用兩種完全不同的記錄方式，達到最優化設計的目的。設備信息是採用變化記錄的方式，每當關鍵設備運行或停止，都將 自動記錄入ー個名為「歷史數據.xls」的Excel文件中，記錄的內容包括設備的名稱、運行或停止狀態、運行或停止發生的時間。這種變化記錄的方式與定時記錄相比，只在狀態變化時才記錄變化的設備，不必定時記錄和記錄不變化的設備狀態，從而大大節約了記錄容量，並且可以統計各關鍵設備實際運行了多長時間。參數信息是採用定時記錄的方式，每隔30分鐘，水站監控軟體將把原水電導率、浄水電導率、管網壓カ等參數和當時的時間自動記錄入「歷史數據.xls」文件中。這樣就建立了ー個數據查詢的延續性，可以持續觀察參數變化的情況，或將數值用於平均值、最大最小值計算等進ー步數學處理。報警信息圖(圖6)用於查詢本水站設備報警的情況，包括報警發生的時間、報警相關的變量、說明、數值，是否已確認等。可以查詢實時報警和歷史報警。故障可能是擴展模塊故障、主機低壓、管網壓カ偏低或高、水泵過載、砂濾器運行超時、產水系統運行超吋、納濾膜故障等。當任何一個水站發生任何報警時，無論水站監控稱件處在哪ー個畫面，都會自動彈出紅色醒目的報警窗ロ，並通過音箱發出刺耳的報警聲，對遠近的人員進行提醒。同時通過在伺服器上連接的GPRS簡訊模塊，給預設的管理人員手機發送報警提示簡訊，簡訊內容包括報警的水站名、報警內容和數值，是否已確認等。這樣就實現了多渠道及時報警，為故障的及時響應和處理提供了條件，防止了故障進ー步擴大和水站停水的發生。在遠程控制方面，涉及到控制的優先級和設備、人身安全問題，因此細節的處理非常重要。本發明中控制優先級為現場手動>遠程手動> 自動。現場手動控制級別最高，當現場處於急停狀態或手動控制模式吋，禁止遠程手動控制，屏蔽遠程傳送來的任何手動控制指令。當現場處於自動控制模式時，才允許遠程手動控制指令的執行。要遠程控制時首先進行用戶登錄，輸入正確的用戶名和密碼後再按下「手動操作」按鈕獲得遠程控制權，此吋「手動操作」變為「自動操作」字樣。然後點擊エ藝流程圖(圖3)上相應的水泵、電磁閥等設備的指令燈方塊，切換運行或停止狀態。退出遠程操作時只需按下「自動操作」按鈕，即可回到全自動狀態。相關的PLC程序梯形圖參見圖7。在エ藝流程圖(圖3) 「手動操作」按鈕的點擊事件上定義相關程序如下(遠程控制變量名為hjRC. PV，現場自動產水變量名為hjcsA. PV，現場自動供水變量名為hjgsA. PV,急停變量名為hjjt.PV)if (hjRC. PV = = I) then ///判斷是否取得遠程控制權，當已取得時hjRC. PV = O ；///滑鼠點擊後終止遠程控制權
elseIII否則(如果未取得遠程控制權時)if (hjcsA. PV == I) & (hjgsA. PV == I) & (hj jt. PV == O) thenIII如果現場自動產水且現場自動供水且非急停hjRC. PV = I -J11則授予遠程控制權else///否則(如果現場手動或急停)
endif///不執行任何操作，不授予遠程控制權endif/// 結束在エ藝流程圖(圖3)上設備指示燈方塊的點擊事件上定義相關程序如下(以碳濾泵為例，變量名為hjtlb. PV ;遠程控制變量名為hjRC. PV)if (hjRC. PV = = I) then ///判斷是否取得遠程控制權，當取得時if (hjtlb. PV = = I) then ///如果碳濾泵已經運行hjtlb. PV = O ；III則滑鼠點擊後碳濾泵停止else ；///否則(如果碳濾泵已經停止)hjtlb. PV = I ；///則滑鼠點擊後碳濾泵運行endif ；Ill結束碳濾泵狀態的判斷else ；III如果判斷未取得遠程控制權endif ；///則滑鼠點擊後不執行任何操作在路由器設置方面，本案中利用公司原有的TP-LINK的TL-R460型路由器，在IE瀏覽器網址欄輸入路由器的IP位址http://192. 168. 2. 1，回車後進入設置界面，選擇「轉發規則」、「虛擬伺服器」菜単。伺服器的IP為192. 168. 2. 106，本案中8002端ロ為網頁發布佔用，5003-5006端ロ為GPRS數據通信佔用，端ロ映射設置參見圖8。在域名動態解析軟體「花生殼」客戶端，申請域名gzyimin. oicp. net,將其填入web伺服器IP和數據伺服器IP中，並設置相應的端ロ，在監控軟體開發完成後進行網頁發布。這樣在任何一臺電腦上，只要在IE瀏覽器網址欄輸入http://Rzyimin. oicp. net _，則可以通過INTERNET訪問水站遠程監控畫面，進行相應的監視和控制。GPRS將無線通信與網際網路緊密結合，網絡覆蓋面廣、速度快、使用費用低，容易做到一直在線。本方案利用GPRS技術，可以同時對多個水站進行連續、實時、可靠、成本低廉的遠程監控。本案中使用中國移動動感地帶網聊卡作為通信卡，開通19元包100M數據流量和100條簡訊的套餐，即每個月每個水站用於遠程通信的費用為19元，相比電話撥號和多伺服器TCP/IP通信的方式，費用大大節約。
權利要求
1.一種分質供水成套設備(水站)遠程監控技術，核心內容為利用GPRS技術和軟體建立水站遠程監控系統，進行水質參數、設備狀態等重要數據的遠程監視和控制。
2.本發明的特徵在於對水站エ藝流程、設備狀態進行動態實時顯示，能直觀地查看水泵、電磁閥等設備狀態、水箱液位、水質電導率數值、管網壓カ參數等數據。
3.本發明的特徵還在於對歷史數據提供科學合理的保存供查詢，以變化記錄的方式保存水泵、電磁閥等關鍵設備運行信息，以定時記錄的方式保存水質電導率數值、管網壓カ參數等數據信息。
4.本發明的特徵還在於對報警信息提供多種報警手段，包括彈出紅色醒目的報警窗ロ、音箱發出刺耳的報警聲、給預設的管理人員手機發送報警提示簡訊等。
5.本發明的特徵還在於按優先級正確執行遠程手動操作指令，優先級從高到低為現場手動>遠程手動> 自動。
6.本發明的特徵還在於用任意電腦通過IE瀏覽器，輸入網址和埠號即可隨時隨地對水站遠程監控。
7.本發明的特徵還在幹以「瘦客戶端」經濟高效的方式建立遠程監控系統，水站現場僅增加GPRS數據終端和通信卡，利用原有的PLC即可實現，不需再另外配置伺服器和專用軟體。
全文摘要
本發明是一種分質供水成套設備(水站)遠程監控技術，屬於分質供水成套設備控制技術領域。本發明的內容是利用GPRS技術和軟體建立水站遠程監控系統，進行水質參數、設備狀態等重要數據的遠程監視和控制。對水站工藝流程、設備狀態進行動態實時顯示；對歷史數據提供科學合理的保存供查詢；對報警信息提供多種報警手段；按優先級正確執行遠程手動操作指令；用任意電腦通過IE瀏覽器隨時隨地對水站遠程監控。本發明以「瘦客戶端」經濟高效的方式，建立了實用性強、覆蓋面廣、靈活性好、實時可靠、多通道同時連續工作的水站遠程監控系統，滿足了各方面對信息的需求，提高了水站運行的可靠性，降低了管理成本，整體提升了水站的技術水平。
文檔編號G08C17/02GK102692915SQ201210196989
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月14日 優先權日2012年6月14日
發明者趙英桃 申請人:廣州市益民飲用水技術有限公司