▋概述 

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水資源的戰(zhàn)略地位愈來(lái)愈重要，水資源的高效利用和有效管理越來(lái)越得到世界各國(guó)政府的高度重視。世界各國(guó)先后出臺(tái)了水資源調(diào)度及綜合利用、水土保持、按用途優(yōu)化用水及海水淡化等方針政策，并以此來(lái)解決日益嚴(yán)重的水危機(jī)問(wèn)題。如我國(guó)的三峽工程，南水北調(diào)工程等等，都體現(xiàn)了 水資源的良性運(yùn)用。泵站是為水提供勢(shì)能和壓能。解決無(wú)自流條件下的排灌、供水和水資源調(diào)配問(wèn)題的唯一動(dòng)力來(lái)源，在防洪、排澇和抗早減災(zāi)，以及工農(nóng)業(yè)用水和城鄉(xiāng)居民生活供水等方面發(fā)揮若重要作用，一旦遭到破壞，對(duì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)將造成難以估量的損失。如果后期管理不善將可能直接導(dǎo)致水利設(shè)施的功能降低甚至喪失，反而給水利安全管理造成負(fù)擔(dān)。因此，泵站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和優(yōu)化管理就顯得尤為重要。

隨著水利工程的不斷建設(shè)，國(guó)家對(duì)各種水利設(shè)施自身以及水利設(shè)施的自動(dòng)化運(yùn)行和設(shè)備設(shè)施的安全提出了新的要求。加之現(xiàn)代通信技術(shù)和視頻技術(shù)的迅速發(fā)展，為水利建設(shè)的數(shù)字化提供了技術(shù)上的有力保證。通過(guò)基于多種通信技術(shù)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)和控制，水利管理部門(mén)可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷的實(shí)時(shí)查看所管理的水利設(shè)施、河流、河道的水流和水質(zhì)情況，以及通過(guò)多級(jí)管理系統(tǒng)查看和轄區(qū)相關(guān)的上下游的情況。因此，實(shí)行水利設(shè)施安全監(jiān)控技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值守”或少人值守廣是水利行業(yè)發(fā)展的整體趨勢(shì)。

▋需要解決的問(wèn)題

水利泵站監(jiān)控系統(tǒng)要求信息的采集及時(shí)而且準(zhǔn)確、信息處理操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，并且要求系統(tǒng)安裝方便，運(yùn)作穩(wěn)定，維護(hù)周期長(zhǎng)等，現(xiàn)有的水利泵站監(jiān)控主要以下幾個(gè)問(wèn)題：

1、水利泵站一般地處偏僻，距離比較遠(yuǎn)，相互間通信不方便，出現(xiàn)問(wèn)題后無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，即使安排固定人員也很難集中監(jiān)控管理。另外，有的地區(qū)水利監(jiān)控點(diǎn)分散而且自然環(huán)境惡劣，這種情況下安排專(zhuān)人進(jìn)行管理不僅反應(yīng)滯后而且也非常危險(xiǎn)的。

2．如果沿用傳統(tǒng)的安全保衛(wèi)工作則要對(duì)水利設(shè)施的安全工作是安排多組專(zhuān)人晝夜輪流值班，這種方式不僅浪費(fèi)了大量的人力資源而且問(wèn)題出現(xiàn)后處理周期比較長(zhǎng)，對(duì)問(wèn)題也無(wú)法追蹤和回溯，也就很難快速找到問(wèn)題根源，也不利于信息化管理。

3．傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控不僅帶寬占用大而且無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)泵站設(shè)備安全管理和報(bào)警處理，功能單一，難以滿足要求安全警戒度高的泵站需求，不便于上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的監(jiān)控監(jiān)督。

4、如果采用多套獨(dú)立系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站的立體安全防護(hù)，維護(hù)成本太高，視頻監(jiān)控、周界報(bào)警和泵站動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法統(tǒng)一集中監(jiān)控和管理。

5．水利設(shè)施發(fā)生警情時(shí)，僅靠就近值班人員通知專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，無(wú)法在第一時(shí)間獲取詳細(xì)視頻和設(shè)備的監(jiān)控信息，進(jìn)行及時(shí)客觀的判斷和處理，容易延誤最佳的處理時(shí)間，后果可能無(wú)法預(yù)料。

6、由于泵站等水利設(shè)施分布點(diǎn)多、涉及困廣、交通不便、自然環(huán)境條件較差，并且與監(jiān)控中心的距離較遠(yuǎn)，所以在傳輸線路上施工布線非常不方便，使用有線傳輸方式很難解決。

▋解決方案

針對(duì)水利行業(yè)監(jiān)控的現(xiàn)狀。設(shè)備制造，結(jié)合客戶實(shí)際需求情況，在多年實(shí)際應(yīng)用中不斷總結(jié)，推出“水利無(wú)人值守綜合監(jiān)控系統(tǒng)”，通過(guò)合理的架構(gòu)有效地解決了水利行業(yè)的多種難題，很好地滿足了水利行業(yè)用戶的實(shí)際需求。

1、安全監(jiān)控系統(tǒng)中不僅提供前端作業(yè)區(qū)實(shí)時(shí)視頻測(cè)覽，而且可實(shí)現(xiàn)門(mén)禁及動(dòng)力環(huán)境設(shè)備報(bào)警時(shí)聯(lián)動(dòng)，燈光打開(kāi)、警鈴以及發(fā)送短信或者彩信、控制水壩和水閘的開(kāi)關(guān)設(shè)備等多種操作，同時(shí)可將報(bào)警信息上傳到網(wǎng)絡(luò)管理中心和網(wǎng)絡(luò)管理分控，也可以由中心進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)或者操作排除險(xiǎn)情，做到事故及時(shí)處理。達(dá)到泵站的少人或無(wú)人值守。

2、軟件平臺(tái)整體設(shè)計(jì)上按照多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在前端泵站使用無(wú)人值守工作站，采用嵌入式本地監(jiān)控系統(tǒng)，確保工作穩(wěn)定的前提下，能夠?qū)⒈谜驹O(shè)備監(jiān)控、防盜報(bào)警監(jiān)控，周界報(bào)警系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、門(mén)禁控制系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、語(yǔ)音對(duì)講系統(tǒng)和果站的動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控進(jìn)行統(tǒng)一管理。同時(shí)在水利管理中心通過(guò)水利無(wú)人值守綜合管理平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控管理，包括警情處理，數(shù)據(jù)報(bào)表分析：遠(yuǎn)程管理、集中存儲(chǔ)等任務(wù)。

3．通過(guò)前端泵站視頻監(jiān)控，可以實(shí)時(shí)觀測(cè)泵站設(shè)備以及涵閘的運(yùn)行情況，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供了直觀的圖像信息，同時(shí)可以改善觀測(cè)，流量工作人員的工作環(huán)境，減少工作人員，做到少人或無(wú)人值守，真正體現(xiàn)泵站的現(xiàn)代化管理，智能化操作。

4、通過(guò)代理轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器軟件可以大大降低帶寬的占用，另外在前端監(jiān)控主機(jī)上安裝IE分控軟件后各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)可以在世界各個(gè)地方通過(guò)網(wǎng)絡(luò)使用IE瀏覽器查看水利設(shè)施的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

5、通過(guò)多播語(yǔ)音對(duì)講技術(shù)可以使得多個(gè)前端和中心進(jìn)行語(yǔ)音通信，通過(guò)語(yǔ)音對(duì)講功能中心技術(shù)人員就可以通過(guò)視頻和對(duì)講對(duì)前端人員進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，大大提高了維護(hù)效率，降低維護(hù)成本：

6、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)泵站實(shí)際情況，既可選擇有線網(wǎng)絡(luò)傳輸，也可采用無(wú)線3G/4G/5G網(wǎng)絡(luò)傳輸來(lái)解決遠(yuǎn)距離傳輸問(wèn)題。 

▋方案設(shè)計(jì)

1、前端每一個(gè)泵站放置一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)環(huán)主機(jī)作為核心設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)動(dòng)環(huán)主機(jī)負(fù)責(zé)采集前端泵房音視頻監(jiān)控，具備可識(shí)別語(yǔ)音對(duì)講，防盜入侵報(bào)警、消防報(bào)警、門(mén)禁（考勤）管理、泵房漏水檢測(cè)和動(dòng)力環(huán)境檢測(cè)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。

2、采用無(wú)線3G/4G/5G通信傳輸，解密布線施工復(fù)雜，費(fèi)用昂貴的問(wèn)題。

3、在監(jiān)控系統(tǒng)上，使用一套軟件平臺(tái)集成視頻監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程報(bào)警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、泵站動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)、門(mén)禁聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等子系統(tǒng)。

4、系統(tǒng)無(wú)縫集成彩信發(fā)送模塊，將報(bào)警抓拍到圖片及時(shí)發(fā)送給相應(yīng)管理人員，保證讓泵站就近的管理人員迅速處理警情。

▋系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)按照兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在泵站作業(yè)區(qū)設(shè)置本地監(jiān)控系統(tǒng)，包括泵站設(shè)備監(jiān)控、泵站周邊區(qū)域監(jiān)控，周界報(bào)警系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、門(mén)禁監(jiān)控系統(tǒng)、燈光語(yǔ)言控制系統(tǒng)、泵站工作區(qū)動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控。在監(jiān)控中心總部設(shè)置無(wú)人值守泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)管，包括警情處理，數(shù)據(jù)報(bào)表分析，遠(yuǎn)程管理、集中存儲(chǔ)等任務(wù)。

5.1、系統(tǒng)功能 

1、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)各加壓泵站水池水位或進(jìn)站壓力、出站流量、出站壓力。

2、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)加壓泵組的工作狀態(tài)、電流、電壓、保護(hù)狀態(tài)、工作模式。

3、遠(yuǎn)程切換水泵的控制模式，遠(yuǎn)程控制加壓泵組水泵的啟停。

4、光纖通信時(shí)，支持視頻在線監(jiān)視泵站全景、電氣控制室等重要工位。

5、現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)電流電壓超限、水位超限、設(shè)備保護(hù)等狀況時(shí)，監(jiān)控中心可聲光報(bào)警。

6、支持各種監(jiān)測(cè)信息、控制信息、報(bào)警信息、操作信息的存儲(chǔ)和查詢(xún)。

5.2、功能特點(diǎn)

1、 采集進(jìn)站管道壓力或清水池水位、出站壓力、出站流量。

2、 采集每臺(tái)加壓泵啟停狀態(tài)、工作電流、工作電壓、電能等電參數(shù)。

3、采集配電室各路開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電能等。  

4、無(wú)線通信時(shí)，圖像監(jiān)視泵站全景、電氣室、泵房等重要工位。

5、支持加壓泵啟動(dòng)柜手動(dòng)控制、自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制加壓水泵的啟停，控制模式可切換。  

6、 依據(jù)供水壓力和水泵運(yùn)行時(shí)間，智能選擇水泵投入運(yùn)行。

7、 電流過(guò)大、缺相、水位過(guò)低過(guò)高、控制柜保護(hù)、配電室故障、閑人進(jìn)入等情況發(fā)生時(shí)，立即上報(bào)信息。  

8、支持光纖通信、局域網(wǎng)通信、4G、短消息等無(wú)線通信方式。

9、 存儲(chǔ)、顯示、查詢(xún)泵站監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及工作參數(shù)。

10、支持多路圖像監(jiān)控。

11、 支持就地、遠(yuǎn)程維護(hù)測(cè)控設(shè)備。

▋系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

水利應(yīng)用的行業(yè)特點(diǎn)是被監(jiān)控的地點(diǎn)如被監(jiān)控點(diǎn)地域分散，距離監(jiān)控中心距離遙遠(yuǎn)。這種特點(diǎn)使得傳統(tǒng)的模擬電視監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)需求。同時(shí)需要瀏覽監(jiān)控圖像的水利部門(mén)和相關(guān)單位，人員比較多。如何有效地在現(xiàn)有帶寬條件下使用戶獲得流暢的、清晰的監(jiān)控視頻是系統(tǒng)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。同時(shí)簡(jiǎn)單的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)已不能適應(yīng)水利部門(mén)的實(shí)標(biāo)需求，如何能將泵站視頻監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)與泵站動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，人員出入管理系統(tǒng)和泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)集成，進(jìn)行有效的聯(lián)動(dòng)，是目前水利行業(yè)監(jiān)控發(fā)展的方向。

目前“水利無(wú)人值守綜合監(jiān)控系統(tǒng)”無(wú)線遠(yuǎn)程通信全部采用標(biāo)準(zhǔn)TCP／IP協(xié)議，可直接應(yīng)用在局域網(wǎng)或者廣域網(wǎng)上，針對(duì)各泵站距離比較遠(yuǎn)，不易鋪設(shè)有線線路的情況，也可采用無(wú)線3G/4G/5G通信來(lái)解決遠(yuǎn)距離通信的問(wèn)題。“水利無(wú)人值守綜合管理平臺(tái)”軟件采用當(dāng)前比較流行的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，易于管理和擴(kuò)展，同時(shí)系統(tǒng)支持代理功能，很好的解決了多人同時(shí)瀏覽視頻時(shí)的帶寬限制，系統(tǒng)還支持網(wǎng)絡(luò)分控和IE分控，這樣使得整個(gè)系統(tǒng)可以不受地域的限制自由連接整個(gè)系統(tǒng)分為：前端泵站本地監(jiān)控系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控中心系統(tǒng)構(gòu)成。

前端泵站本地監(jiān)控系統(tǒng)采用無(wú)人值守工作站作為本地核心監(jiān)控硬件平臺(tái)。

無(wú)人值守工作站是面向水利行業(yè)監(jiān)控開(kāi)發(fā)的行業(yè)硬件產(chǎn)品，采用嵌入式操作系統(tǒng)，可以確保泵站前端監(jiān)控系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。

無(wú)人值守工作站可以實(shí)現(xiàn)泵站設(shè)備的視頻監(jiān)控，可連接大量報(bào)警設(shè)備，例如門(mén)磁、紅外、煙感、水浸等，一旦出現(xiàn)異常，系統(tǒng)能自動(dòng)報(bào)警，上傳報(bào)警信息并聯(lián)動(dòng)進(jìn)行數(shù)字錄像或聲光電報(bào)警。無(wú)人值守工作站可以將門(mén)禁系統(tǒng)無(wú)縫接入，加強(qiáng)對(duì)泵站進(jìn)出人員的管理。通過(guò)音視頻監(jiān)控使管理人員能夠隨時(shí)隨地看到設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)工作人員的工作情況，還可以與前端工作人員對(duì)話，加強(qiáng)管理的互動(dòng)性?？山Y(jié)合大量專(zhuān)業(yè)的環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)及時(shí)反映空調(diào)系統(tǒng)、溫濕度等保障設(shè)備的數(shù)據(jù)。報(bào)警時(shí)可以聯(lián)動(dòng)完備的錄像策略，可以通過(guò)手機(jī)發(fā)送彩信或者短信通知值班人員或相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員。

以上所有功能，均由無(wú)人值守工作站硬件設(shè)備完成，無(wú)需通過(guò)監(jiān)控中心進(jìn)行操作，確保即使傳輸網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題，前端泵站的監(jiān)控系統(tǒng)不會(huì)出任何問(wèn)題，用戶還可以通過(guò)手機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)管理，確保系統(tǒng)的安全性。

針對(duì)水利行業(yè)用戶的特殊需求，開(kāi)發(fā)出適合行業(yè)用戶使用的，穩(wěn)定、高度集成化的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控產(chǎn)品，這無(wú)人值守工作站提供標(biāo)準(zhǔn)TCP／IP接口，將處理過(guò)的數(shù)據(jù)上傳至上層管理中心，由監(jiān)控中心對(duì)前端的各個(gè)泵站進(jìn)行統(tǒng)一的集中管理。同時(shí)根據(jù)水利行業(yè)需要提供相應(yīng)接口，可以方便的納入水利指揮調(diào)度系統(tǒng)。為水利指揮調(diào)度的決策和指揮提供客觀和詳實(shí)的數(shù)據(jù)。

水利無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)，在監(jiān)控中心能夠?qū)⒈谜镜母鱾€(gè)監(jiān)視點(diǎn)，該系統(tǒng)可對(duì)所有前端泵站的重點(diǎn)部位進(jìn)行24小時(shí)視頻監(jiān)控，并可以按照不同的方式對(duì)不同的前端設(shè)置錄像。如主控制室全貌，設(shè)備情況、斷路器，隔離刀間現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)等通過(guò)遠(yuǎn)程無(wú)人值守泵站監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)剿矙z中心和調(diào)度所，對(duì)重要泵站，局領(lǐng)導(dǎo)及調(diào)度人員可通過(guò)無(wú)人值守泵站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)泵站的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視；無(wú)人值班泵站可減少巡檢人員工作強(qiáng)度，彌補(bǔ)泵站取消運(yùn)行人員直觀性不強(qiáng)的弱點(diǎn)，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)本站的安全、保衛(wèi)工作、火警進(jìn)行監(jiān)視、以提高泵站運(yùn)行水平。

▋應(yīng)用意義

泵站水利無(wú)人值守監(jiān)控系統(tǒng)，其關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)泵站的“無(wú)人值守，少人看管”的全自動(dòng)化控制管理，為泵站提高安全管理水平，持續(xù)降低管理費(fèi)用支出提供了條件，利用優(yōu)化調(diào)度在線運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、增效，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控后，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，方便了領(lǐng)導(dǎo)查詢(xún)，為水利和水利工程設(shè)施的運(yùn)行管理與調(diào)度決策提供了方便，保證了調(diào)度的實(shí)時(shí)性，促進(jìn)了管理水平的提高，為管理工作提供了極大的便捷。