摘要

系統(tǒng)針對農村水廠系統(tǒng)，設計完整的軟硬一體化整套水源井遠程監(jiān)控解決方案，符合農村環(huán)境要求，并成功實施。

關鍵字

數傳電臺，水源井檢測，組態(tài)軟件，hmibuilder，hmitech，人機界面

一、項目介紹

隨著農村經濟的迅猛發(fā)展，人民生活水平和質量的逐步提高，農村居民要求吃自來水的愿望越來越強烈，同時在建設社會主義新農村、構建和諧城鄉(xiāng)的大背景下，農村各地小水廠建設和雨后春筍般成長起來。如何保證這些水廠建成后能長期安全、穩(wěn)定、持續(xù)有效地發(fā)揮其效益，是需研究解決的課題。因此，采用現代化手段，建設水資源實時監(jiān)控系統(tǒng)，動態(tài)掌握區(qū)域水資源變化及利用情況，最大限度的調控使用效率，是促進經濟社會可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。本系統(tǒng)需要對現場5個水廠、15個水源井進行整體監(jiān)控。

二、系統(tǒng)概述

系統(tǒng)主要功能：

1.監(jiān)控中心設置在中心水站，獨立完成整個水廠的監(jiān)測；

2.采集水源井、潛水泵、清水池、二次加壓泵、消毒設備等設備的各種參數，并將采集信號實時反饋到監(jiān)控中心；

3.控制現場泵的啟停；

4.水源井、清水池的數據通過無線電臺傳輸至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心附近二次加壓泵的信號通過RS-485總線送至監(jiān)控中心。

5.監(jiān)控中心采用工業(yè)計算機作為服務器，運行組態(tài)軟件工程，顯示部分采用顯示器、投影儀方案。
6.系統(tǒng)可以根據需要在現場控制柜增加人機界面控制系統(tǒng)。

目標：為了建立水源深井泵房與水廠值班室之間無線遙控、遙測系統(tǒng)，實現水廠值班室對深井取水泵房水泵機組遠程自動控制與運行參數自動采集、傳輸、處理、存儲、顯示等功能，同時，將數據信息通過web發(fā)布，實現通過Internet網絡對水源運行參數的自動監(jiān)測，達到水廠各水源和管網的優(yōu)化運行，提高水源運行效率，提高整體經濟效益的目的，建成一套先進、完整、可靠、開放性好、符合可持續(xù)發(fā)展要求的農村水廠計算機監(jiān)控信息系統(tǒng)。

三、項目實施

（一）、監(jiān)控通訊和采集分析

5個水站，其中，

1個中心站監(jiān)控參數有：

• 6臺泵（只是監(jiān)控，不作控制）
  6個DI
• 控制柜電壓（380）、電流（200A）、頻率（0—10V對應0—50Hz）、泵水壓（0—5V）、清水池1路壓力傳感器測量水位
  （注意：采集電壓和電流值，可以采用臺技的電壓、電流表，通過標準信號，或者485的Modbus通訊采集監(jiān)測數據。）
  5個AI
• 3個水源井相關的潛水泵的狀態(tài)監(jiān)視和控制
  3個DI 3個DO
• 消毒設備的運行狀態(tài)和報警需要監(jiān)控
  2個DI
• 3個水源井有3塊水表，采集脈沖信號（10升一次脈沖）（注意：脈沖累計，同時，計算流量?。?
  3個脈沖計數
• 3個水源井有3個水位測量。
  3個AI

分析：控制柜總共3路AI、11路DI、3路DO、兩路電參數（模塊 1塊 4017 ）
　　　水源井每個1路脈沖、1路AI
　　　水源井兩組電臺，無線通訊。

4個周邊水站監(jiān)控參數分別有：

• 4臺泵（只是監(jiān)控，不作控制）
  4個DI
• 控制柜電壓（380）、電流（200A）、頻率（0—10V對應0—50Hz）、泵水壓（0—5V）、清水池1路壓力傳感器測量水位（注意：如何采集電壓和電流值）
  5個AI
• 2個水源井相關的潛水泵的狀態(tài)監(jiān)視和控制
  2個DI 2個DO
• 2個水源井有3塊水表，采集脈沖信號（10升一次脈沖）（注意：脈沖累計，同時，計算流量?。?
  2個脈沖計數
• 2個水源井有3個水位測量。
  2個AI
• 消毒設備的運行狀態(tài)和報警需要監(jiān)控
  2個DI

分析：控制柜總共3路AI、11路DI、3路DO、兩路電參數（模塊 1塊 4017 ）
　　　水源井每個1路脈沖、1路AI
　　　水源井兩組電臺，無線通訊。
遠程通訊：采用電臺的方式。水源井距離分站600米內，已經建好，沒有作網絡布線，所以，希望通過無線直接傳送到中心站。

系統(tǒng)的監(jiān)控點，保持20%的冗余。

（二）、視頻監(jiān)控部分：

　　每個水廠單獨的視頻監(jiān)控，3~4個攝像頭，固定在水廠四周，24小時監(jiān)視水廠的整體情況。本地顯示和存儲，保存1周的歷史資料。

中心水廠的顯示：

投影儀+幕布（或者白墻）

IPC 19寸顯示（兩臺顯示器，分別顯示不同的界面。）

（三）、軟件部分：

HMIBuilder軟件特色：

1、整體結構清晰，簡單易用。軟件的架構及模塊設計符合人的認知曲線，即便從沒接觸過組態(tài)軟件的用戶經過2-4小時的培訓即可獨立進行一般工程的制作，具有使用其他組態(tài)軟件經驗的用戶會更容易上手。
2、天然支持分布式網絡結構，可實現負荷分擔，用戶可根據需要構建任意架構(單機、C/S、B/S、分布式數采、瘦客戶端等)的應用系統(tǒng)。其Web瀏覽功能支持廣域網，可穿越大多數防火墻。配置簡單，整個配置工作在幾分鐘內即可完成。
3、繪圖包使用簡單，功能強大，可比美于專業(yè)繪圖軟件。畫面復用程度高，支持圖形模板，圖庫可根據自己需要修改。
4、捆綁TCL(Tool Command Laguage)腳本語言，支持腳本調試功能，包括變量查看、單步執(zhí)行、斷點執(zhí)行等，幫助用戶檢查腳本的語法錯誤以及邏輯錯誤。TCL語言是一種完善的腳本語言，廣泛的應用于各個領域，擴展性好，功能強勁。
5、內嵌支持自定義報表，可制作各種各樣的報表，簡單實用、美觀大方，且不依賴第三方程序。

HMIBuilder水廠計算機管理系統(tǒng)軟體工程功能：

1. 通過電臺無線方式，監(jiān)視5個水廠、15口水源井的參數，并進行遠程控制。
2. 整體系統(tǒng)圖顯示。系統(tǒng)圖可以直觀顯示每個水源井的主要數據信息。
3. 視頻監(jiān)視部分嵌入軟件，并實時顯示。
4. 實時顯示、曲線顯示、報表顯示，存儲記錄、打印相關數據。

（四）、HMITech嵌入式人機界面系統(tǒng)部分：

HMITECH Industrial Tablets and Touch Panel Computers TPC & Embedded Software System

HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機界面和嵌入式觸摸產品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 全部預先集成了全功能的eHMIBuilder 1.0 嵌入式HMI組態(tài)軟件,讓工業(yè)自動化流程進行控制及可視化的人機界面（HMI）軟件和堅固耐用的硬件進行有機的結合。

功能強大的軟件

eHMIBuilder 1.0 嵌入式HMI組態(tài)軟件為用戶提供了一個簡單易用而又熟悉的開發(fā)環(huán)境以及更多的功能，用戶可以用它們來快速創(chuàng)造、測試和配置強大的自動化應用程序。此外，現有的應用程序無須進行修改即可以在新的HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機界面和嵌入式觸摸產品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 上重新使用，在增加應用程序移動性和廣泛的適用性的同時節(jié)省了寶貴的工程組態(tài)時間，并提高了效率。

軟硬一體解決方案

HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機界面和嵌入式觸摸產品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 在向用戶提供無可匹敵的耐用性、可靠性和其它特性的同時，已經獲得了業(yè)內一些要求最為嚴格的認證。更快的速度、額外的內存、堅硬耐用的外殼，再加上最新的硬件和軟件技術為用戶帶來了出眾的性能和可靠的服務。

降低整體擁有成本

利用HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機界面和嵌入式觸摸產品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) ，配備微軟正版WinCE操作系統(tǒng)和eHMIBuilder 1.0 嵌入式HMI組態(tài)軟件，嵌入式設計，使低功耗、抗震性、穩(wěn)定性、易于裝配等特性更為突出，從而使得HMITECH產品具有更加廣闊的應用，這具有完美的商業(yè)意義。已經對HMIBuilder熟悉了組態(tài)工程師和操作人員，將發(fā)現嵌入版和通用版完全兼容，無須再進行進一步的培訓，就可以進行嵌入式組態(tài)。而第一次使用的用戶也將發(fā)現HMIBuilder嵌入版組態(tài)軟件，是如此的易于上手。 因為只需學習和維護一種類型軟件系統(tǒng)，而且還可以隨處使用結果應用程序，所以使用單一的開發(fā)環(huán)境可以節(jié)省工程師和操作人員寶貴的時間和金錢。

（五）、系統(tǒng)主要產品：

四、系統(tǒng)特點

1. 系統(tǒng)的實用性
   水廠供水計算機監(jiān)控系統(tǒng)應用計算機處理所有數據，不僅可以遠程監(jiān)視實時數據，而且可以通過實時曲線顯示，以及以對數據進行處理得到所需各種報表，而不必工作人員親臨監(jiān)測現場，大大降低了工作人員的勞動強度，而且便于管理部門及時了解情況，進一步的分析并及時采取響應措施。
2. 系統(tǒng)的實時性
   本方案通過美國MDS公司SCADA系列數字電臺，采用無線通訊方式，無中轉onclick=tagshow(event) href="tag.php?name=%E9%80%9A%E4%BF%A1">通信距離達70公里，抗惡劣工作環(huán)境，實現遠程監(jiān)控，實時性高。
3. 系統(tǒng)的易維護性
   在平原農村，并將整個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的系統(tǒng)統(tǒng)一管理。系統(tǒng)安裝方便，耕地占用少，適合于農村環(huán)境，也可以針對現有農村水廠項目的改造、升級。
4. 軟體功能強大
   利用突破性工業(yè)以太網技術、令人驚異的矢量繪圖功能，融合和HMITECH縱橫科技系統(tǒng)級解決方案，HMIBuilder2.0軟件會使您耳目一新。它擁有界面友好、操作方便、功能強大，結構容易擴充等特點。它包含了以下幾個子模塊：實時處理模塊SCADA、數據組態(tài)模塊Data、窗口組態(tài)模塊Draw、窗口監(jiān)控模塊View、告警瀏覽模塊AlarmViewer、報表組態(tài)模塊ReportDesign、腳本組態(tài)模塊ScriptDebugger。這幾個模塊相互配合，形成一個整體，滿足用戶的多種需求。網絡版兼容HMIBuilder HMI分布式工業(yè)組態(tài)軟件通用版所有功能，也就是網絡版作為Web Server的同時，也可以是工業(yè)自動化分布式節(jié)點的一部分。