城市供水系统的数据监控与分析研究

城市智能化供水调度系统的研究和应用的论文

2019-04-27

在供水企业的平时生产过程中,应该对供水生产的所有项经济运行指标完成观测,比如说原水质量和管网压力以及出厂水的水质状况等方面,其是供水生产安全运行的主要内容。城市供水作为城市公用设备的主要构成部分,其不仅关系到城市居民的日常生活与生产,还承担着消防与绿化等多项供水任务。同时城市供水系统主要由给水水源和取水构筑物及原水管道等多项构成,具备集取与输送原水及改善水质作用。另外,准确、及时掌握所有的运行参数及运行状况,合理对水场站的工艺完成调整,进而保证水厂与管网连接安全、可靠运行。

1 供水调度系统特征

在城市供水监控调度系统中,所要监测的信号为各个监测点压力和水位以及流量等,而监控的信号主要指各个加压泵站中的阀门开闭状态和泵开停状态及变频机组频率。依据历史数据,选择预测与分析计算模型,然后形成优化调度,进而更为精确的发布调度指令,科学、及时调整所有水厂供水量。这样就可以在确保合理水压的基础上,实现水能源的最大程度节约,实现降低城市供水成本目标。城市自来水的管网检测以及调度系统特征,就是在城市区域内的供水管网中设置一定数量监测点,然后利用现场传感器与就地监控装置把监测点的相应信号进行收集整理,经过有线或是无线通讯途径把数据定时输送至监控中心,这时监控中心会对所有监测点的数据完成分析,针对城市管网的.具体运行状况完成科学、合理调度,从而确保城市供水管网系统稳定、安全及经济运行。部分调度系统能够发出指令,针对监测点的相应就地控制单元进行科学遥控,针对加压泵相应开启台数或是变频恒压供水相应频率范围进行控制,合理、科学调配水资源的应用量。为了能够全方面反应出管网中资源具体分布与变化,更为准确和及时的掌握城市供水具体状况,应该在管网中建立合理的监测点,其也是供水调度系统的关键。从自来水管网方面而言,一定要依据地形与管网分布现实需求,针对主干道和流量相对较大的位置,各个供应位置的代表点和加压泵站等,要合理选取适宜数量的监测点。

关于大数据技术在民航空管监控系统中的运用分析研究

摘要 在信息技术快速发展的背景下，人类已经进入到了大数据时代，多个领域都在广泛应用大数据技术。本文通过分析大数据技术的应用特点，对其在民航空管监督系统中的应用展开了深入研究，有利于促进民航空管监控系统的良好发展。

关键词 大数据技术;民航空管;监控系统;应用

信息技术的发展在民航空管监控系统的优化过程中具有非常重要的作用，而大数据技术在信息技术中占据主体地位。之所以大数据技术能够得到广泛应用，其根本原因为自身优势较为突出，合理应用能够提升民航空管监控质量。基于此，本文对大数据技术在民航空管监控系统中的应用进行了全面分析，为提升民航空管监控质量提供了重要的理论依据。

1 大数据技术应用特征

大数据技术在民航空管监控系统中应用，要对多个方面加以重视，而且该技术本身也具有非常鲜明的特点。大数据技术的高速型特征指的是数据流和大数据的移动性，随着网络技术的快速发展，人们对数据的实时应用需求也在增加，对信息高速性提出了较高要求，只有及时抓住游泳的信息，才能得到更好的发展趋势。从规模角度入手，指的是数据量相对较大，具有较强的完整性，数据的存储容量也比較大。对于数据的加工和处理，应用大数据技术能够提升处理效率，实现数据产生量和存储量的成倍增长。除此之外，大数据技术还具有价值性方面的特征，不仅能够充分满足人们的工作需求，而且在民航空管监控系统中应用能够提升监控整体水平[1]。大数据技术的应用特征还体现在多样化层面，即信息来源的多样化，在民航空管监控系统中具有非常重要的作用。

2 民航空管监控系统中大数据技术的应用

2.1 平台构建

在民航空管监控系统中应用大数据技术，应该构建完整的应用平台，该平台的主要组成部分包括综合数据信息化管理、大数据分布式储存、数据组网传输系统及空管设备采集系统。在具体构建过程中，应该注意以下问题：首先，在不影响现行监控要求和空管设备运行的基础上，构建应用平台所需要的设备应该采用最先进、最成熟的设备，从而实现接入、通信、采集等技术的应用，达到实时监控、即时通信、有效监视等目的;其次，将空管ATM网络作为基础构建数据组网传输系统，形成全国、区域、地方等不同级别的空管监控系统;再次，采用Hadoop平台构建能够实现动态调配的大数据分布式储存系统，通过NOSQL数据库对收集到的数据进行保存;最后，大数据信息化处理即对监控系统中的参数进行分析，在分析结果的基础上向用户设备发出趋势分析、备件管理、设备性能分析等信号，从而实现管理、监控等功能，评估航路服务、机场服务，确保名航空馆监控系统

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城市智能化供水调度系统的研究与应用分析

作者：裴剑锋

来源：《名城绘》2018年第09期

摘要：目前，我国国内城市的供水调度系统普遍为自来水实时数据采集与监控系统，在数据采集、数据应用、数据信息整理等方面存在着一定缺陷。在此背景之下，许多业内人士研发出城市智能化供水调度系统，这为满足城市智能化供水调度标准奠定了一定的基础。

关键词：城市；智能化供水调度系统；研究；应用

一、供水调度系统的基本特征

我国城市自来水的管网监测和调度系统的特征，即在城市区域内的供水网管中设置一定数量的监测点，然后利用现场的传感器与就地监控装置把监测点的相应信号进行收集整理，然后再经过有线或者是无线通讯途径将数据定时或实时输送到监控中心，这时候监控中心就会对所有监测点的数据进行分析，针对城市管网的具体运行状况科学合理的完成调度工作，从而确保城市供水管网系统稳定安全的运行。还有一部分调度系统可以发出指令，针对监测点相应的就地控制单元进行遥控，针对加压泵相应开启台数或者变频恒压供水相应频率进行控制，科学合理的调配水资源的应用量。为了能够全方面反应出管网中资源的具体分布以及变化情况，更为了及时准确的掌握城市供水的具体情况，在管网中建立合理的监测点是供水调度系统的关键。从自来水管网方面来说，一定要根据地形以及管网分布的现实需要，针对主干道和流量相对较大的位置，各个供应位置的代表点和加压泵站等，合理选取适宜数量的检测点。另外，在城市供水监控调度系统中，所要检测的信号为各个检测点压力，水位以及流量等，而监控的信号主要指各个加压泵站中的阀门开闭状态和泵开停状态以及变频机组频率。依据历史数据，选择预测与分析计算模型，然后形成优化调度方案，进而更为精确的发布调度指令，科学合理的调整水厂供应量。这样就可以在确保合理水压的基础上，实现水能源的最大程度节约，实现降低城市供水成本的目标。

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城镇供水管网监控系统方案分析　

王强　（北京市城市规划设计研究院市政规划所，北京１０００４５）　摘要：通过对城镇供水管网监控系统设计方案的比较分析，介绍了供水管网监控系统的组成，软硬件需求以及基本的设计原则。　关键词：供水管网；监控系￣；ＧＰＲＳ　ｌ概述。监控系统，全称为远程监控与数据采　集（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　Ｄａｔａ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，以　下简称ＳＣＡＤＡ）系统，它是集计算机与网络技术、　通讯技术以及测量技术于一体的先进系统，该系　统可以完成远距离现场设备的无线监控、数据采　集、传输和分布式管理的任务，特别适用于所监控　的设备分布面广，采用有线方式难以传送信号数　据的场所田。目前，ＳＣＡＤＡ系统在城镇供水管网的　数据采集、监视控制以及过程控制领域正处于深　＾研究、广泛应用阶段。通过对某城镇监控系统设　计方案的分析，全面介绍供水管网监控系统的组　成与基本软硬件需求。　２项目概况。某城镇总面积为１０５平方公里，　目前采用自来水和自备井两种供水方式，自来水　用水占有率约为３３％。城区内有现状自来水厂一　座，设计供水能力为６．２万立方米／日。截止到２００５　年底，城区供水管线总长度为４３０公里（管径　ＤＮ７５ｍｍ￣ＤＮ８００ｍｍ），服务人口约３Ｏ万，供水面　积４Ｏ平方公里。由于陵城镇现行的管理技术与手　段落后，多年来没有进行统一规划，在设计和改扩　建前也未进行科学的水力计算和优化，加上技改　资金投入不足，致使城区部分管道长期工作在不　经济的状态下，管网流量和水压分布不合理，或用　水的水量、水压和水质要求难以满足，或造成水量　和能量浪费，直接影响了供水的可靠性和安全性。　年前，该城镇政府将改善城市居民和工业用水列　入了今年重点工作之一，决定对城镇供水管网进　行全面普查，对管网进行信息化建设，努力提高供　水管理水平，同时为供水管网的规划设计提供数　据支撑。对管网信息化建设的具体要求如下：２．１　能在调度室内对各监测点的参数集中检测，并用　数字显示、连续监测和自动记录，合理进行调度，　提高供水可靠性，减少水量损耗，节约能源；２２监　测速度要求快，ｎ．秒钟内即可发出警报，以便迅速　采取措施，避免发生事故；２．３能代替值班人员抄　表和检查设备，为自动控制仓０造条件。　为了达到上述目标，我们进行了供水管网　ＳＣＡＤＡ系统方案的设计。　３供水ＳＣＡＤＡ技术方案分析。３．１方案一：　ＧＰＲＳ（通用无线分组业务）技术方案。基于ＧＰＲＳ　技术方案的系统组成如下图所示，管网监控点的　数据通过ＧＳＭ　ＰＲＳ模块接入ＧＳＭ网，然后通过　电信部门和ＧＰＲＳ服务器将数据传输到国际互联　网，再通过项目部内部网络的互联网接人进入　ＳＣＡＤＡ数据服务器，如图１所示。作为备用方式，　管网监控点的数据也可通过ＧＳＭ／ＧＰＲＳ模块以短　信息的方式发出，通过电信部门的ＳＭＳ服务器发　送到与ＳＣＡＤＡ数据服务器连接和ＧＳＭ／ＧＰＲＳ模　块，再送到ＳＣＡＤＡ数据服务器。使用专用接入点　方案需要申请—个固定的专用ＩＰ地址，各设备之　间的通讯就可以直接进行，这种方式称作为虚拟　专网方式。采用这种方式，各终端设备（如ＲＴＵ、　ＰＬＣ等）通过工业级ＧＰＲＳ模块连接到ＧＰＲＳ网　●日■　＾　●日■　●■ｔｔ＾　●■雌＾　图ｌ基于ＧＰＲＳ技术的系统组成方案　络，并经过ＧＰＲＳ网络中的ＳＧＳＮ、ＧＧＳＮ以　ＴＣＰ／ＩＰ方式通过防火墙连接到数据服务器。　该方式适用于终端设备数目众多、每个终端　设备的通讯流量都比较大的场合。使用ＣＭ—　ＮＥＴ接入点方式时，ＧＰＲＳ设备无需拥有固定　的ＩＰ地址，各设备之间的通讯不是直接进行，　而是通过ＧＰＲＳ网络中的ＳＧＳＮ、ＧＧＳＮ连接　到互联网，而且必须使用一个我们称之为　ＤＡＳＮ的设备做地址解析。该方式适合于每个　终端设备数据传输量不大的情况。我们选用　ＣＭＮＥＴ接人点方式，能满足企业管网的需　¨■ｌ　●　＾ｔａｌｌｌｌｔｔｔ■■●Ｉｈ　图２基于无线数传电台的系统组成方案　表１　ＧＰＲＳ与无线数传电台通信方案比较　比较项目Ｇ　Ｒｓ通信无蛙ｔｔ．电台　无线公用ＯＳＭ　先进、成熟　高　无雕　简单，室内童鞋，功韩小　勿需　好　好　强　公用阿繁ｆ亡时可能短时中断　较『庄　ｔｋＭ￥（短信息）　睾行Ｒｓ　２ｃ　高　不独占频点，　于砰探　专用无线阿络　一般　ｆ　青雕　昂贵，宣外盘睡，功耗大　必需　一般　差　一般　受千扰时中断　较高　无　事斤Ｒ￥２３２Ｃ　ｆ　｜．加射颊污辨，　利于环保　求。另外，借助公用网（ＧｓＭ、Ｉｎｔｅｍｅｔ）的数据通信　能力，不但减少对通信设施的维护管理，且通信方　式更加标准化，效率更高（通过蜂窝技术降低发射　功率和提高带宽），ＳＣＡＤＡ系统将来可以方便地　扩展到城市其它区域，也可以随着随着公用网技　术的提高不断升级，且每　每年费用只有２００　元左右（按每个点每分钟发送４个１６ｂｉｔ数据计　算）。３．２方案二：无线数传电台方案。此方案与基　于ＧＰＲＳ技术的方案之不同在于无线通信的方　式，无线数传电台工作在—个专用的频率点，通过　点对点或点对多点之间的数据传输。各管网监控　点数据通过无线数据传电台及定向天线定向发　送，由安装在调度中心铁塔上全向天线接收后，通　过连接于ＳＣＡＤＡ数据服务器的无线数传电台送　人ｊ改据服务器中。如图２所示。３３力案比较。以　上两个方案的差别在于管网监测点与ＳＣＡＤＡ数　据服务器的通信方式不同，两种方案的比较如下　表１，表１的比较分析可以看出，基于ＧＰＲＳ技术　的通信方案具有明显的优势，目前ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ　技术在工业领域的应用正在不断普及，电信部门　也将更加重视和支持该技术的应用。因此，我们推　荐采用ＧＰＲＳ技术方案。　４供水ＳＣＡＤＡ系统硬件组成。如图１，基于　ＧＰＲＳ技术的供水ＳＣＡＤＡ系统主要由调度　、　远程监控站和通讯系统组成。４．１调度中心与远程　监控站。调度中心采用以太网结构，使用自钝　义是　ＴＣＰ／ＩＰ协议，保证局域网的安全性。包括的硬件　有：ＳＣＡＤＡ数据及ＷＥＢ服务器、调度员工作站微　机、控制微机、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ交换机、７ｍｘ３ｍ定制的大　屏幕投影仪、ＵＰＳ系统及其他一些必需的外用设　备。调度中心每天２４ｈ收集并保存来￣４Ｆｉ＂管网　监控站的信息，通过调度中心的软件，可以做日　志、报表、趋势分析等，当紧急情况发生时，系统自　动报警，调度员站根据实际情况，发出控制信号传　递到远程监控站，达到控制目的。远程监控皓殴在　泵站和关键管网参数的监控点上，采用ＰＬＣ作为　监控核心设备。包括的硬件有：西门子公司新—代　的Ｓ７－２０ｏ系列ＰＬＣ、４路１２位ＡＩ的ＥＭ－２３１模　拟量扩展模块、ＲＳ２３２咄８５转换器、直流电源　等。４．２无线通讯设备。采用ＧＰＲＳ通信时，各管网　监控站配置—套ＧＰＲＳ通讯设备，数据通过ＧＰＲＳ　进入互联网，并通过项目部内部网络的互联网接　＾进＾ＳＣＡＤＡ系统。也就是说，调度中心不是必　须要配ＧＰＲＳ通讯设备，但是，为了提高管网数据　通信的可靠性，在调度　蝴考虑配置—套ＧＰＲＳ　通信设备作为备用通信手段。工业级ＧＰＲＳ通信　机以ＧＳＭ／ＧＰＲＳ模块为核心，配上ｓＩＭ卡及接口　软硬件等组成，可以实现互联网接人及短信收发　功能。目前常用的ＧＳＭ／ＧＰＲＳ模块有Ｓｉｅｍｅｎｓ　ＭＣ３５、Ｍｏｔｏｒｏｌａ　Ｇ１８、Ｓｏｎｙ－Ｅｒｉｃｓｓｏｎ　ＧＭ４７等，而　接口方式为ＲＳ２３２Ｃ，它们均只提供串口和扩展　ＡＴ命令集，拨号及ＰＰＰ网络协议均需用户自己实　现。我１门选用Ｓｉｅｍｅｎｓ　ＭＣ３５模块，通：过使用单片　机（基于ｘ８６处理器１６位处理器）实现了完整的　ＰＰＰ协议及匕层ＴＣＰ／ＩＰ协议。　５软件配置及　叻能。５．１应用软件配置。计　算机操作系统及数据库等软件包括：ＩＦｉｘ　３．０，无限　点开发中文版组态软件，ｉｃｌｉｅｎｔＴｓ，用户开发版客　户扩展软件，Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｒｅｐｏｒｔｓ　８．５专业叛报表软件，　ｓＴＥＰ７－Ｍｉｃ　ｗｉｎ３２　ＰＬＣ编程软件。５２专业软件　开发及其功能。供水管网监测、控制、调度等软件　的开发包括：５．２．１　ＳＣＡＤＡ监控　（下转３３页）