力控软件eForceCon在二次供水泵站集中监控SCADA系统中的应用

• 关键词：二次供水,集中监控,泵站管理
• 摘要：二次供水泵房分布区域范围大，站点分散，自来水公司很难全局性管理及实时监控这些分散的泵房。通过力控eForceCon 建立一个集泵站卫星地图展示、工艺流程图、视频监控、实时数据、报警信息、历史查询、用户安全管理为一体的二次供水远程监控系统。

一、项目概况

供水泵站是城市建设的重要组成部分。随着城市的不断发展和管控一体化技术在各个行业的普及。监控系统成为供水行业至关重要的一部分。北京某自来水公司，在其供水区域内，目前共有30多座供水泵站。由于供水泵房分布区域范围大，站点分散，自来水公司很难全局性管理及实时监控这些分散的泵房。总结项目现场的情况来看，现场主要有以下状况需要解决。

1、通讯方式落后，各个泵站信息封闭独立，公司内部无法通过远程监管各个站点的数据，导致泵站之间的信息无法共享，亦无法对这些泵站进行集中管理。

2、各个泵站的自动化程度较低，供水系统部分还采用人工控制方式，浪费人力和物力。公司总部无法及时了解现场的生产数据。

3、当系统出现故障时，不能第一时间传达给总部。监控方式单一，总部不能通过远程网络监控现场的供水数据和报警情况，因此当现场出现故障时，调度人员很难及时发现和处理。

4、当前无法做到随时随地监控现场情况。需要通过SCADA监控平台做到通过IE浏览器就可以直观的监控现场的实时数据和实时画面。

二、项目设计

1、基于力控eForceCon SCADA软件。建立一个集泵站卫星地图展示、工艺流程图、视频监控、实时数据、报警信息、历史查询、用户安全管理为一体的二次供水远程监控系统。

2、通过有线和无线两种方式，采集目前昌平区所有供水泵房的工艺参数、电气参数、灯光和门禁的状态以及供水设备和报警设备的主要参数。

3、能够通过平台控制现场的阀门、灯光及门禁等设备。

4、实时采集并保存各个泵房的实时数据，并自动生成各类报表、曲线。这些保存的数据，可以为管理层人员调度决策提供参考依据。

5、报警系统根据现场的故障情况，分为不同的报警级别提供给中控室人员及管理层，并将报警情况打印出来。

6、中控室通过视频即可远程监控现场，真正意义上实现现场无人值班，减少人员的投入成本和劳动强度。

三、项目系统架构

二次供水监控系统中心设立在自来水公司的中控室。通过服务器端和客户端以及IE瘦客户端，内部人员即可随时监视、控制所有供水泵站的运行情况。现场的硬件设备种类众多，分别有(西门子施耐德、和利时、三利等品牌)PLC、触摸屏、灯光、门禁等。系统架构图1如下所示

图1

二次供水泵房远程监控平台基于供水公司的组织机构和管理模式，采用以下三级分层结构来构建。分别为监控中心层、数据通讯层、供水泵房层。如下图2所示

图2

四、系统功能

二次供水监控平台采用北京力控元通科技有限公司的SCADA监控软件eForceCon，安装在自来水公司的服务器计算机上，通过光纤和无线GPRS两种方式与各个泵房的PLC控制系统相连。并实时采集和保存到数据库服务器中，保证数据的安全备份。并将服务器图文信息投射到大屏幕。

本次系统的主要功能如下:

4.1 地理位置展示

结合二次供水各泵房数量多、区域分散的特点，为实现对全区各泵房的运行情况进行整体把控。达到一目了然，掌控全局的效果。系统整体监控界面采用地理位置的展现方式。

主要功能如下：

1）以GIS地理信息展示方式全局展示泵房位置信息。展示泵房正常、异常实时状态。提供全局到局部的地图切换功能。全局地图由于用户供水泵房密集，采用点状图形显示。

2）地图上显示泵房运行状态，状态分为：正常（数量）；异常（数量）

3）地图上显示区域切换图标，将30多个泵房分为不同的区域。

图3

4.2 泵房工艺流程图

通过泵房工艺流程图，监控中心可以直观查看各个泵房设备运行情况。泵房工艺流程图根据每个泵房的设备设施差异进行逐一绘制。图形绘制采用3D建模技术，支持高分辨率的大画面数据浏览。

主要功能如下：

1）根据泵房具体情况，真实绘制和展现各个泵房实景图。

2）显示各个站点的设备运行情况，包括水泵的运行状态、出口压力、入口压力、流量、电量、电压、电流及各设定参数的值等。

3）在工艺画面中控制包括灯光门禁的控制，水泵机组的启停、主要参数的设置、其他设备的控制（如阀门、水泵房排水泵等）。

图4

  4.3 视频监控

为满足监控中心对各个供水泵房现场情况的监控，监控中心系统将嵌入第三方视频监控应用，视频接口由第三方厂家提供。

主要功能如下：

1）功能页面提供视频实时调阅、查询历史、整体浏览及视频控制接口。

2）视频监控画面嵌入到泵房工艺流程图同步显示。

图5

4.4 设备实时监测及报警

设备实时监测主要完成对供水泵房设备运行状态进行实时监测，以便发现异常方便管理人员及时有效的采取相应处理措施。

提供强大的报警功能，当二次供水泵房压力等参数出现异常情况时10秒内报警，及时通知操作人员，以进行故障监控和决策制定。系统支持对实时、历史的报警进行显示、存储、查询等操作，提供声光报警、短信报警、邮件报警等功能。系统报警不只单纯的记录报警信息，同时会把所有与该报警所有相关的数据、条件记录到数据库，以供事故追溯、设备运转操作分析。

主要设备监测数据如下：

1）通过泵房PLC数据采集装置实时监测水泵、仪表、阀门的参数及状态。

2）实时控制灯光（目前由于双控人为干涉导致不能监视当前状态）、门禁、视频等设备数据及运行状态。

4）异常报警，监测二次供水泵房压力等重要参数出现异常情况，产生报警信息根据紧急等级设置可自动通过声光报警、短信报警等方式及时通知运维人员。

5）报警可以定义优先级，不同优先级的报警可以在窗口中以不同的颜色进行显示，报警信息可以按照优先级进行排序。

图6

  4.5 生成多种报表

提供对各个泵房关键数据指标进行监控,动态展示各个泵房实时数据。并在系统中既可以实时数据报表，也可以实现历史数据报表，支持报表的多种功能。

主要功能如下：

1）按公司组织机构：公司报表、泵房报表。

2）按时间：年度报表、季度报表、月度报表、周报表、日报表。

3）按展现形式：数字表格、图形报表。

4）按报表涉及业务：设备运行数据报表、设备运行状态参数报表。

5）提供报警信息统计报表。

图7

4.6 系统管理

系统提供基于用户的安全管理系统，每个用户可根据事先规定的使用权限和使用范围，允许或禁止其对监控系统进行监控，不允许越限进行数据访问，更不能随意对远程设备进行控制，以确保系统运行安全。

系统权限如下：

1）浏览权限：浏览权限只提供日常运行监控中涉及到的设备状态监控、运行数据监控、视频监控等浏览操作。

2）操作权限：操作权限拥有所有浏览权限。还包括对各泵房的门禁、灯光及设备的远程控制权限。

3）维护权限：维护权限除拥有以上所有权限外，还拥有对后台基础数据、泵房基础数据、报警信息基础数据等的维护权限。

图8

4.7 大屏展示

二次供水监控平台软件系统最终展示方式以大屏展示为主。软件系统满足了接入大屏监控及展示功能。

满足以下需求：

1）按大屏展示分辨率设计和开发软件系统页面。保障系统接入大屏页面及图片不失真、不变形。

2）提供大屏幕的展示功能。可根据用户的需求将用户关心的画面展示到大屏幕。

3）系统接收到泵房高危报警信息。大屏切换到相应泵房工艺及视频监控页面。

4.8 远程通过网络监控

力控SCADA软件eForceCon 自带的WEB服务器可以轻松构建B/S结构的网络监控查询子系统。用户不用安装力控任何程序即可在任意一台机器通过IE浏览器访问到服务器的组态画面。

五、项目总结

通过力控eForceCon SCADA软件的部署，开发出针对项目现场情况的二次供水监控系统平台。该平台实现了对各个泵站的设备数据的实时采集和运行监控；平台对数据进行采集处理、存储、分析，并将有效数据第一时间送到决策人手中，能够第一时间辅助领导层做出合理的调度方案，达到及时管理现场的目的。

二次供水泵房远程监控平台的建设，真正实现了监、管、控为一体的效果。从而大大提升供水公司的运营效率，节省人工成本。并且当突发事件出现时，现场信息能第一时间传达给值班人员，从而最大限度的降低了运行风险，确保系统整体安全有序的运行。