隨著城市現代化建設步伐的加快，高層建筑越來越多，城市對水量的需求不斷增大，對供水能力的要求越來越高。針對城市的分區分壓供水，二次供水設施較多。城市的二次供水設施大部分由物業公司負責管理，其余部分由居委會、產權單位或房地產開發公司等負責管理。部分二次供水設施由于管理單位專業水平較低，管理效率低下，管理成本較高，個別二次供水設施甚至無人管理，直接影響居民正常用水和安全用水。

我國目前有幾十萬的大小泵站在運行，廣泛的應用在供水、供熱、洗浴等行業。當前二次供水分散管理模式已難以滿足居民對二次供水管理、水質水壓、服務質量的要求，已不能適應當前高速發展的社會經濟形勢需要。因此，為進一步提高城市供水水質，改善居民生活質量，對管理不到位、不能保證居民正常用水的陳舊老化二次供水設施進行改造，對居民二次供水設施實行統一管理，確保二次供水設施安全可靠運行，已顯得尤為重要。

系統概述及組成
1、 設計原則
鑒于當今信息化的迅猛發展，建議對該項目采取“統籌考慮、全局規劃、分步實施”的形式，穩步實現該項目的規劃目標。設計的基本原則為：

(1) 合理性：
采用運行安全可靠、經濟合理的工藝流程。

(2) 節約性：
積極穩妥地采用技術和設備，合理利用資金，提高自動化程度和管理水平。

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

(4)可靠性：
采用國內穩定的組態軟件，采用主流的操作系統、數據庫及網絡架構模式，充分發揮組態軟件的穩定性能。

(5) 安全性：
從軟硬件二個層面實現對安全性的控制；
① 在與公共網的接入界面上，采用專用防火墻系統，防止非法用戶的惡意入侵，提供系統總體閉環檢測及網管方案。
② 系統將提供運營管理監視功能，當系統中關鍵模塊出現工作異常，監視軟件都能夠及時提示系統維護人員，指明故障原因，及時排除隱患。
③ 在網絡斷開階段緩存在本地的數據是可信賴的。

(6) 擴展性：
① 在系統方案中按照系統分析、統籌規劃的觀點對系統終期容量及網絡發展設想進行方案設計，中心系統采用疊加式模塊升級方式，逐步實現平滑擴容；
② 采用三層體系結構設計思想，通訊層、業務層、應用層相互獨立，降低系統維護升級的復雜程度，提高系統的更新、維護和升級的效率；
③ 軟件系統使用的網絡開發平臺，結合模塊化和結構化的設計思想，既考慮到當前使用的易用性，更具有適當的超前性。
 

2、 系統概述
整體系統可分為集中運管平臺和個性化站點維護平臺兩部分。個性化站點維護平臺分散于各個轄區或壓力采集點; 集中運管平臺統攬全局，其主要對各站點采集的數據進行集中、處理、規劃、分析等。

該系統主要包括三個層次：監控中心、網絡層、二次泵站監控層。由數據服務器、上位機等計算機構成，和現場的供水設備或管網壓力采集設備進行實時數據交換。初步擬定集中運管平臺局域網、個性化站點維護平臺與二次供水泵房或管網測壓點之間通過GPRS無線網絡構成廣域網。

3、 系統組成
3.1 系統架構
系統功能模塊圖如下：

系統整體功能模塊圖

整體系統內容結構圖

整體網絡拓撲結構圖
系統通過工業以太網、GPRS 網絡實現了對整個取水、制水、供水過程中控制設備集中管理,統一調度控制，提高了現有設備的利用效率，減輕了操作人員的勞動強度。同時系統還通過視頻監控模塊實時監控廠區、泵站的安全狀況保障了制水、供水安全。
系統的設計是基于 GPRS 數據傳輸技術和網絡技術之上的，軟件開發采用 B/S 和 C/S 兩種結構相結合的方式設計：
1）數據匯集處理和前端控制程序等應用系統采用 C/S 體系結構。
2）監控調度人員使用客戶端軟件訪問系統完成所有操作，采用 C/S 體系結構。其他非監控類人員使用瀏覽器訪問系統完成所有操作，采用 B/S 體系結構。

C/S 與 B/S 系統結構模式介紹：
軟件開發采用目前比較流行和成熟的應用集成體系結構模式主要有客戶/服務器（Client/Server，簡稱 C/S）兩層體系結構模式以及瀏覽器/服務器（Browser/Server，簡稱 B/S）三層體系結構模式。

B/S 結構具有良好的擴充性，對客戶端沒有任何特殊要求，對用戶數也沒有限制，只需支持網絡并具有瀏覽器功能即可。B/S 模式只在服務器安裝應用程序，客戶端不須安裝程序，直接使用 IE 或其他瀏覽器即可使用，修改應用程序只與服務器有關，客戶端不作任何改動，操作簡單，維護方便。

C/S 結構具有較強的互動性，特別有利于系統的維護和復雜功能的實現，可以對信息進行各種操作，在高速網絡環境下可以滿足不同用戶的需要。
 

3.2 系統組成
該系統充分利用了移動網絡和互聯網系統的優勢，將現場設備的運行情況通過網絡實時傳輸到管理平臺。實現了數據的實時交互，確保現場設備安全穩定的運行。
總控制室為系統數據展示、數據處理和數據分析等，由數據服務器、WEB服務器、操作終端、上位機、交換機、UPS、防火墻等一系列硬件以及組態軟件、數據集中處理、視頻處理、權限管理、可視化展示、動態交互展示等一系列配套軟件組成。
供水設備終端站點主要由壓力、溫度、流量、水質等數據采集器、傳感器、變送器、視頻系統、遠程控制模塊、門禁系統、防雷裝置等組成。
 

3.2 可視化展示
3.2.1 供水設備分布圖
地圖圖表展示供水設備分布情況，區域性顏色展示設備數目情況，城市地圖展示各管轄區域供水設備位置及分布情況，同時顏色展示各設備狀態情況，如運行、停止、故障、離線。
 

全國城市設備數目分布
3.2.2 設備基本信息圖表
圖表展示設備基本信息，以示意圖形式展示設備信息，并在圖上標注設備各基本參數。

設備示意圖展示
3.2.3 設備運行信息圖表
可視化展示設備的運行信息，例如：無水故障、變頻故障、軟件超壓保護、出口電接點超壓保護、相序保護、手動超壓保護、手動變頻、報警確認、門禁信號、積水坑液位開關、漏水監測開關、進線三相電壓、進線三相電流、進線有功電量（如采用電量變送器）、變頻器工作頻率、出水累計流量、出水瞬時流量、1#泵空開跳閘、1#熱繼過載、1#泵投入/脫機（隨泵臺數的增加而增加）、各臺水泵的狀態（脫機/投入、變頻、工頻、停止、故障），設定壓力，供水壓力及其波動曲線，水箱的液位，電動閥的狀態（開閥、關閥），設置參數（定時輪換、定點輪換、輪換時間、水泵機組所用參數設定），水質在線監測參數如PH值、電導率、溫度、溶解氧、濁度、余氯等。
 

對實時數據采用分類統計展示效果：

a. 實時數據分類型監控：
可選擇顯示一類或多種類型的監測數據，如可以選擇顯示壓力數據，也可選擇既顯示壓力數據又顯示流量數據，或選擇顯示所有監測值，每種不同的監測類型都有相應的配置界面，可配置顯示順序、顯示的點和不顯示的點。

b. 實時數據分區域監控：
按通信服務程序中的區域配置，可選擇顯示某個區域，或全部區域的監測數據，區域選擇與按類型選擇可同時使用，即可以選擇顯示某個區域某種類型的監測數據，也可以顯示某個區域全部類型的監測數據。

3.2.4 設備維修信息圖表
對所有設備的維修、保養情況進行記錄記錄與統計。通過圖表展示維保次數等信息。

設備歷史維護情況統計圖
3.2.5 設備數據歷史曲線圖表
對設備所有歷史數據整合展示，通過圖表，直觀展示信息，并可結合相應算法，對數據進行預測分析。

各水泵使用年限及預測
（1）歷史監測曲線：設定任一時間段及某一監測數據（或多個監測數據），配置數據選取間隔，形成一條或多條歷史監測曲線。
（2）實時監測曲線：顯示當天為止選定的在線監測曲線。
（3）以上曲線可設置顏色，以便多條曲線共同顯示時進行區分，曲線可支持縮小、放大、移動等操作，鼠標移至曲線上時顯示監測值。

3.3 高性能數據算法分析
通過結合算法，如神經網絡、聚類、分類、支持向量機等，對數據做分析研究，并提出相應的優化方案。處理內容包括但不局限于：
● 設備能耗分析
● 設備啟停時間及啟停次數數據分析
● 流量數據分析
● 管道壓力數據分析
● 使用壽命數據分析
● 故障次數、時間、原因分析
● 水質數據分析
● 人員出入情況分析
● 實地環境數據分析

例如：采用采用預測模型和算法，實現泵站數據的有效跟蹤，并在此基礎上，提出基于歷史數據分析的城市區域泵設備維護使用預測管理調度策略。

采用數據挖掘方法，通過對泵站設備歷史數據綜合分析，設計一種決策模型，通過形式化方法進行驗證，從而有效的預測不同區域泵站設備的使用壽命及維護時間。

基于最短路徑算法，研究泵站流量、功率等，針對泵站設備硬件特點，提出水泵站的能量分析模型，分析模型中各參數和各種效率之間的關系，針對不同場景提出不同功率設備選用方案（如大小泵混合輸出），同時針對泵站中幾個變頻調速的關鍵技術進行分析比較，為老水泵站的節能改造以及新泵站的優化提供方法。