自來水公司3G無線數(shù)據(jù)監(jiān)測和視頻監(jiān)控系統(tǒng)

1、自來水公司二次供水子系統(tǒng)南京崇茂科技2022年2月22日目錄1. 系統(tǒng)架構(gòu)11.1. 設(shè)計(jì)思路11.2. 設(shè)計(jì)原則11.3. 設(shè)計(jì)方案22. 系統(tǒng)平臺功能42.1. 工藝監(jiān)視42.2. 報警功能42.3. 事件管理功能52.4. 歷史趨勢功能52.5. 遠(yuǎn)程控制功能62.6. 數(shù)據(jù)管理功能62.7. 系統(tǒng)監(jiān)控診斷功能62.8. 視頻監(jiān)控72.8.1. 視頻監(jiān)控功能72.8.2. 視頻監(jiān)控畫面83. 主要設(shè)備簡介103.1. MOX IoNix控制系統(tǒng)103.2. M3000R 3G路由器113.2.1. 功能特點(diǎn)113.2.2. 主要操作界面123.3. 監(jiān)控?cái)z像機(jī)163.3.1. 攝像機(jī)圖片

2、163.3.2. 主要特點(diǎn)163.3.3. 具體參數(shù)174. 現(xiàn)場實(shí)施功能195. 設(shè)備清單201. 系統(tǒng)架構(gòu)1.1. 設(shè)計(jì)思路二次供水系統(tǒng)的總體思路是：在典型站點(diǎn)設(shè)置一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，然后通過3G無線的方式將二次供水監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)平臺，同時在監(jiān)控系統(tǒng)平臺上實(shí)現(xiàn)對典型站的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視和控制。1.2. 設(shè)計(jì)原則為保證站點(diǎn)及整個管網(wǎng)的平穩(wěn)、安全、可靠、高效的運(yùn)行，最大限度減少事故造成的損失，我們設(shè)定如下的設(shè)計(jì)原則：Ø 分布式控制原則監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式控制原則，一般的過程控制和設(shè)備保護(hù)功能由現(xiàn)場站點(diǎn)內(nèi)最底層的控制設(shè)備MOX IoNix自動執(zhí)行，同時將執(zhí)行結(jié)果上傳到調(diào)度中心。調(diào)度中心作

3、為管網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控的決策機(jī)構(gòu)，對整個管網(wǎng)全面控制和集中管理，負(fù)責(zé)各站點(diǎn)之間的協(xié)調(diào)控制,同時對各個站控系統(tǒng)進(jìn)行控制操作處理。Ø 獨(dú)立性原則現(xiàn)場各控制系統(tǒng)之間在設(shè)計(jì)上保持相對的獨(dú)立，不會因其中一個出現(xiàn)故障而影響其它站點(diǎn)控制系統(tǒng)的運(yùn)行。Ø 先進(jìn)性原則系統(tǒng)采用的硬件、軟件及網(wǎng)絡(luò)都具有世界先進(jìn)技術(shù)水平，能滿足所處環(huán)境和工藝條件，并且經(jīng)過實(shí)踐考驗(yàn)證明其安全、實(shí)用的產(chǎn)品。模塊化設(shè)計(jì)，可為SCADA系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備提供報警和現(xiàn)場關(guān)機(jī)邏輯系統(tǒng)的功能，保護(hù)和控制現(xiàn)場設(shè)備。如果因任何原因停止向調(diào)度中心傳輸數(shù)據(jù)，控制模塊能儲存相關(guān)事件信息數(shù)據(jù)，并基于最后設(shè)定值自動執(zhí)行設(shè)備保護(hù)和控制。 Ø 可靠性

4、原則系統(tǒng)具有極高的可靠性，系統(tǒng)能定期對自身進(jìn)行自診斷并且形成報告，并能監(jiān)視整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以便于系統(tǒng)的維護(hù)和管理。 Ø 擴(kuò)展性原則為了今后的發(fā)展、工藝站場功能擴(kuò)展的需要，現(xiàn)場站點(diǎn)的硬件和網(wǎng)絡(luò)都具有充分的擴(kuò)展能力。Ø 可維護(hù)性原則故障診斷、維修簡便，并能在最短的時間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行；系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，能夠通過硬、軟件的最小變動，獲得更好的可操作性、可維護(hù)性、及充分的后備保障性能。1.3. 設(shè)計(jì)方案二次供水子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：在二次供水監(jiān)測點(diǎn)配置1套控制系統(tǒng)、1套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，完成對現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和工藝設(shè)備的視頻監(jiān)控。然后通過3G網(wǎng)絡(luò)，將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至調(diào)度中心。在調(diào)度中心利用監(jiān)控平

5、臺軟件，完成對二次供水點(diǎn)現(xiàn)場工藝設(shè)備的監(jiān)控。2. 系統(tǒng)平臺功能通過實(shí)施二次供水系統(tǒng)，自來水公司用戶能夠通過監(jiān)控系統(tǒng)平臺，對二次供水的生產(chǎn)進(jìn)行管理。調(diào)度中心配置操作員工作站，提供靈活、易于學(xué)習(xí)和操作的人機(jī)界面，可以動態(tài)顯示本區(qū)域內(nèi)站點(diǎn)的工藝流程以及重要的工藝參數(shù)，主要功能如下：Ø 對各站的實(shí)時數(shù)據(jù)采集和處理；Ø 各站工藝流程的動態(tài)顯示；Ø 報警顯示、報警管理以及事件的查詢、打??；Ø 實(shí)時、歷史數(shù)據(jù)的采集、歸檔、管理以及趨勢圖顯示；Ø 監(jiān)測遠(yuǎn)程閥門開關(guān)狀態(tài)；Ø 生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報表的生成和打??；Ø 標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)應(yīng)用軟件和用戶生成的應(yīng)用軟件的

6、執(zhí)行；Ø SCADA 系統(tǒng)自診斷（包括遠(yuǎn)方診斷）和自恢復(fù)功能；Ø 通信通道、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視及管理；Ø 通信管理功能等。2.1. 工藝監(jiān)視操作員站通過以太網(wǎng)與SCADA服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，將系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)以直觀、友好的圖形方式表現(xiàn)給用戶。顯示界面主要包括：Ø 二次供水點(diǎn)總體導(dǎo)航圖Ø 二次供水點(diǎn)片區(qū)導(dǎo)航圖Ø 各個二次供水點(diǎn)的詳細(xì)監(jiān)控圖2.2. 報警功能 當(dāng)二次供水點(diǎn)工藝過程、設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)異?；蛘军c(diǎn)出發(fā)視頻監(jiān)控報警設(shè)置時，系統(tǒng)用戶能夠收到報警提示，提示方式包括聲音和彈出框。在系統(tǒng)用戶收到報警后，可以進(jìn)行報警確認(rèn)、報警取消和生成報警作業(yè)單等操作。在

7、管網(wǎng)總圖上顯示報警，并提供報警列表。本系統(tǒng)主要涉及的報警信號類別有：Ø 設(shè)備故障Ø 水質(zhì)報警Ø 水位報警Ø 視頻監(jiān)控報警Ø 系統(tǒng)異常Ø 故障2.3. 事件管理功能事件是指運(yùn)行事件和重要的操作，事件登錄按時間順序排列，以下事件都要記入不可修改的事件登錄?。?#216; 操作員登錄Ø 控制命令和結(jié)果Ø 修改設(shè)定值Ø 輸入數(shù)據(jù)Ø 全部的報警、確認(rèn)和刪除。2.4. 歷史趨勢功能 監(jiān)控軟件提供歷史曲線接口用于顯示數(shù)據(jù)的歷史趨勢。每幅趨勢圖最少可有八條曲線。每一條曲線顯示的內(nèi)容以及顯示的方式可以預(yù)先定義的。

8、趨勢曲線可以顯示過去的趨勢即歷史趨勢，也可以顯示當(dāng)前時間（Real Time）的趨勢即實(shí)時趨勢。操作員可以設(shè)置每一個趨勢的開始時間和持續(xù)時間。2.5. 遠(yuǎn)程控制功能通過人機(jī)界面，對工藝過程進(jìn)行自動或者手動調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)控制操作受操作權(quán)限的限制和聯(lián)鎖保護(hù)。操作員控制操作的時間、操作對象、控制值、操作員姓名、成功與否等信息都會被記錄到事件記錄中，供備案。2.6. 數(shù)據(jù)管理功能系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)分析、存儲、歸檔以及報表打印等功能。2.7. 系統(tǒng)監(jiān)控診斷功能系統(tǒng)支持系統(tǒng)監(jiān)控診斷功能，包括：Ø 計(jì)算機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控診斷：監(jiān)控每個服務(wù)器和工作站計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，CPU負(fù)荷，內(nèi)存占用情況；Ø 控制設(shè)

9、備狀態(tài)監(jiān)控診斷：監(jiān)控MOX 控制器運(yùn)行狀態(tài)，通訊狀態(tài)，鏈路冗余情況；Ø 應(yīng)用軟件監(jiān)控診斷：監(jiān)控各應(yīng)用軟件的運(yùn)行狀態(tài)，占用資源，主備切換情況，異常信息記錄等等。除上述功能之外，系統(tǒng)還提供如下功能：1) 遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)功能Ø 可通過WEB瀏覽系統(tǒng)的配置圖和通訊網(wǎng)絡(luò)圖，觀察系統(tǒng)各計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通道的運(yùn)行工況，判斷系統(tǒng)運(yùn)行是否正常；Ø 利用操作系統(tǒng)的遠(yuǎn)程桌面實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)；Ø 所有遠(yuǎn)程維護(hù)功能均需先登錄系統(tǒng)得到授權(quán)后才可操作。2) 轉(zhuǎn)發(fā)功能Ø 接收和響應(yīng)上一級監(jiān)控中心的命令，并轉(zhuǎn)發(fā)到下一級的監(jiān)控單元；Ø 可將本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給其

10、它系統(tǒng)；Ø 轉(zhuǎn)發(fā)的內(nèi)容能夠方便定義，包括系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)、計(jì)算數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時間、通道運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)設(shè)備自身的運(yùn)行狀態(tài)等；Ø 轉(zhuǎn)發(fā)信息有著很高的實(shí)時性，與系統(tǒng)基本保持同步。3) 自診斷和自恢復(fù)功能Ø 自動檢測判斷各場站的運(yùn)行設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)，當(dāng)檢測到設(shè)備故障時產(chǎn)生相應(yīng)的故障報警；Ø 自動檢測系統(tǒng)自身的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和各軟件功能模塊的運(yùn)行狀況，如發(fā)生異常時自動進(jìn)行主輔切換，輔模塊立即替代運(yùn)行，并產(chǎn)生告警信息通知用戶，整個過程中系統(tǒng)均照常運(yùn)行，且保證數(shù)據(jù)完整；Ø 系統(tǒng)的軟件功能模塊發(fā)生異常退出后，可自動加載，與模塊的主輔切換功能相配合，可保證系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)

11、行。Ø 系統(tǒng)提供ODBC，API，OPC等應(yīng)用接口，提供實(shí)時數(shù)據(jù)訪問、歷史數(shù)據(jù)訪問、控制功能等在線應(yīng)用服務(wù)，GIS等系統(tǒng)可通過此接口，存取SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息。2.8. 視頻監(jiān)控2.8.1. 視頻監(jiān)控功能視頻監(jiān)控可以對站點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行情況、周邊環(huán)境已經(jīng)人員操作情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，使監(jiān)控中心實(shí)時掌握站點(diǎn)情況。同時提供報警功能， 當(dāng)劃定區(qū)域有人員進(jìn)入或者不明物體進(jìn)入，則觸發(fā)報警設(shè)置，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場圖片的抓拍，系統(tǒng)立刻將報警信息上傳至服務(wù)器，現(xiàn)場可以安裝喇叭，播放警告信息，并且服務(wù)器可以查詢警報時間，警報類型。2.8.2. 視頻監(jiān)控畫面 圖 1 圖23. 主要設(shè)備簡介3.1. MOX IoNix控制

12、系統(tǒng)MOX IoNix系統(tǒng)是澳大利亞MOX公司結(jié)合了多年的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，專門為SCADA系統(tǒng)和小型分布式控制系統(tǒng)推出的新一代現(xiàn)場控制器。MOX IoNix采用了緊湊型設(shè)計(jì)、可與MOX606 I/O模塊和MOX603 I/O模塊實(shí)現(xiàn)無縫的結(jié)合，采用模塊化安裝方式，進(jìn)行擴(kuò)展安裝，一個基本的安裝有MOX IoNix的機(jī)架除了必須配置一個電源模塊、一個CPU模塊以外、可任意配置需要的MOX606 I/O和或者M(jìn)OX603 I/O模塊安裝在同一機(jī)架上，最多可配置10塊MOX606 I/O模塊。MOX IoNix的推出可廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)，提供更靈活的系統(tǒng)解決方案，滿足不同的用戶的控制需求。MOX Io

13、Nix除了繼承了MOX系統(tǒng)的一貫的開放性、靈活性以外，還有以下特點(diǎn)：Ø 采用32位高性能處理器，主頻400Mhz，支持浮點(diǎn)運(yùn)算。具備復(fù)雜的邏輯運(yùn)算能力，并擁有多級PID控制能力。良好的控制性能可完全滿足現(xiàn)場就地監(jiān)控的技術(shù)要求，能在1s之內(nèi)完成所有任務(wù)（包括I/O采集、控制、多路天然氣流量計(jì)算等）；Ø 集成64MB RAM；最高128M閃存在通訊中斷或傳輸故障的情況下可本地存儲長達(dá)數(shù)月的歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲帶時間標(biāo)簽。通訊恢復(fù)后可自動將數(shù)據(jù)恢復(fù)到SCADA歷史數(shù)據(jù)庫，保證整個SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整性；Ø 最多兩個高速10/100以太網(wǎng)通訊接口；標(biāo)配2個RS232和2

14、個RS485串口；串口和以太網(wǎng)支持自定義協(xié)議編程；Ø 支持DNP、Modbus等多種標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議；Ø 靈活的可擴(kuò)展性，模塊化設(shè)計(jì)，直接級聯(lián)MOX606 I/O和MOX603 I/O模塊；Ø 集成的可移植的IEC61131編程軟件Ø 擁有強(qiáng)大的通訊能力，可選配GSM/GPRS/3G無線通訊模塊。并支持多種現(xiàn)代化通訊方式（光纖接入及DDN等）。多種通訊方式可混合同時使用；Ø 和MOX系列其他控制器可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通訊；Ø 具備氣體流量計(jì)算固件，遵循AGA3、AGA7和AGA8標(biāo)準(zhǔn)。3.2. M3000R 3G路由器3.2.1. 功能特點(diǎn)1.

15、網(wǎng)絡(luò)接口Ø 支持 WCDMA、CDMA 2000 EV-DO和TD-SCDMAØ 支持多LAN口DHCP共享上網(wǎng)Ø 支持串口數(shù)據(jù)透傳2. 網(wǎng)絡(luò)功能Ø 內(nèi)置DHCP 服務(wù)Ø 防火墻與網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)Ø 支持 DMZ 主機(jī)Ø 支持 DDNSØ 支持靜態(tài)路由表Ø 支持移動網(wǎng)絡(luò)流量統(tǒng)計(jì)Ø WEB/Telnet 管理Ø 本地與遠(yuǎn)程Firmware升級/配置備份Ø 支持配置導(dǎo)入導(dǎo)出功能，方便批量設(shè)備的配置工作；Ø 系統(tǒng)日志服務(wù)器3.2.2. 主要操作界面3.3. 監(jiān)控?cái)z像

16、機(jī)3.3.1. 攝像機(jī)圖片3.3.2. 主要特點(diǎn) 最高分辨率可達(dá)1.3M(1280×960), 并可在該分辨率下輸出實(shí)時圖像 采用先進(jìn)的視頻壓縮技術(shù),壓縮比高,且處理非常靈活 采用高效紅外燈，使用壽命長，照射距離可達(dá)20-30米 支持寬動態(tài)范圍達(dá)120dB,適合逆光環(huán)境監(jiān)控 支持3D 數(shù)字降噪功能 逐行掃描CMOS,捕捉運(yùn)動圖像無鋸齒 ICR紅外濾片式自動切換,實(shí)現(xiàn)真正的日夜監(jiān)控 支持PoE供電功能 支持雙碼流,支持手機(jī)監(jiān)控 支持自動光圈,自動電子快門功能,適應(yīng)不同監(jiān)控環(huán)境 符合IP66級防水防塵設(shè)計(jì),可靠性高3.3.3. 具體參數(shù)攝像機(jī)傳感器類型1/3" Progress

17、ive Scan CMOS快門1/25秒至1/100，000秒鏡頭2.7-9mm F1.2,水平視場角: 101°-30.4°-Z: 2.7-9mm F1.6,水平視場角: 101°-30.4°鏡頭接口類型14自動光圈DC 驅(qū)動日夜轉(zhuǎn)換模式ICR紅外濾片式寬動態(tài)范圍120dB數(shù)字降噪3D 數(shù)字降噪壓縮標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.264 / MPEG4 / MJPEGH.264 編碼類型BaseLine Profile / Main Profile / High Profile壓縮輸出碼率32 Kbps16Mbps音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)G.711/G.726音頻壓縮碼率64

18、Kbps(G.711) / 16Kbps(G.726)圖像最大圖像尺寸1280×960幀率50Hz: 25fps (1280 × 960),25fps (1280 × 720)60Hz: 30fps (1280 × 960),30fps (1280 × 720)圖像設(shè)置亮度,對比度,飽和度,銳度等通過客戶端或者IE 瀏覽器可調(diào)網(wǎng)絡(luò)功能存儲功能支持NAS（ISCSI可選）智能報警移動偵測,遮擋報警,網(wǎng)線斷,IP地址沖突,存儲器滿,存儲器錯支持協(xié)議TCP/IP,HTTP,DHCP,DNS,DDNS,RTP,RTSP,PPPoE,SMTP,NTP,U

19、PnPSNMP,FTP,802.1x,QoS,HTTPS (SIP,SRTP,IPv6可選)通用功能防閃爍,雙碼流,心跳,鏡像,密碼保護(hù),視頻遮蓋,水印技術(shù)接口通訊接口1個 RJ45 10M / 100M 自適應(yīng)以太網(wǎng)口一般規(guī)范工作溫度和濕度-2560,濕度小于95%(無凝結(jié))電源供應(yīng)DC12V±10% / PoE功耗9.5W-Z ：12W MAX防護(hù)等級IP66紅外照射距離20-30米尺寸（mm）98×88.6×328.8重量1700g備注*“-S”表示具有1 對麥克風(fēng)音頻輸入/輸出接口、1 對報警輸入/輸出接口和1 個RS-485 接口*“-Z”表示配備電動變焦鏡頭4. 現(xiàn)場實(shí)施功能現(xiàn)場主要采集信號包括：序號設(shè)備信號IO類型數(shù)量1水庫水位AI12濁度儀濁度AI33流量計(jì)流量AI34電壓變送器電壓AI15電流變送器電流AI56壓力變送器壓力AI47電量電量RS48518水泵手動/自動DI39運(yùn)行/停止DI310故障DI311啟動DO312