供水工程管線(xiàn)滲漏監測系統

　　一、 管線(xiàn)滲漏監測系統

　　1.1 工程方案

　　某某工程在管線(xiàn)的排氣閥井設置xx套傳感器(高頻壓力+水聽(tīng)器+RTU套件)，用于監測管線(xiàn)爆管、泄露及壓力瞬變(水錘監測)。RTU通信采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)插入運營(yíng)商SIM卡，通過(guò)3/4G無(wú)線(xiàn)傳輸進(jìn)行通信，將信息傳輸至泵站后臺系統，進(jìn)行統一管理。完成對管線(xiàn)聯(lián)絡(luò )工程滲漏監測系統的功能要求，本工程與另一項目共用太陽(yáng)能供電系統。

　　1.2 系統構成與配置

　　1、系統配置原則與性能要求

　　在確定排氣閥位置上安裝一體式傳感器，必須包括高頻壓力計和水聽(tīng)器，同時(shí)傳感器接觸到管道內的水。安裝傳感器位置間距的設置原則：800-1200米，現場(chǎng)條件在此間距范圍內適當調整位置。

　　為保證管道正常安全運行，本系統中傳感器安裝在專(zhuān)屬結構件中，結構件加裝在排氣閥上，結構件中水與主管道內水相通即可，無(wú)需將傳感器放入主管道內。

　　傳感器通過(guò)現場(chǎng)數據采集通信裝置RTU，3G/4G無(wú)線(xiàn)方式，將采集到數據傳輸到調度控制中心分析平臺對管道進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和分析。

　　2、系統配置要求

　　現場(chǎng)硬件設備必須包含：

　　高頻壓力傳感器

　　水聽(tīng)器

　　通信數據傳輸裝置RTU

　　GSM(3G/4G)和同步授時(shí)時(shí)鐘天線(xiàn)

　　不銹鋼控制箱及電源附件

　　通信方式：3G/4G無(wú)線(xiàn)通信

　　監測分析平臺軟件：客戶(hù)端服務(wù)器安裝方式

　　電源：太陽(yáng)能供電

　　供電冗余：RTU本體需內置鋰電池和外部太陽(yáng)能供電，互為備用。

　　接地：設備控制箱接入太陽(yáng)能供電系統的接地網(wǎng)。

　　調度中心配置硬件

　　系統部署用計算機

　　1.3 系統功能要求

　　1、識別和展示管線(xiàn)壓力瞬變水錘事件(水泵開(kāi)停、閥門(mén)開(kāi)閉、施工、沖洗、排氣故障等)，在線(xiàn)記錄顯示水錘壓力變化曲線(xiàn)，實(shí)現報警，并確定壓力瞬變源和定位;

　　2、基于管內3bar運行壓力以上，傳感器沿主管道800-1200米安裝間距，能夠實(shí)現5升/分鐘的微小漏損監測和報警，4升/秒的爆管大漏損事件監測和報警。通過(guò)時(shí)鐘同步技術(shù)確定漏失位置，精度≤30米;

　　3、壓力瞬變(水錘)分析，結合供水帶壓管道(GIS)材質(zhì)、管齡、管徑等等參數，基于現場(chǎng)存在的壓力瞬變強度和數量，評估管道的爆管風(fēng)險，并展示危險管線(xiàn)的區域;精度≤50米;

　　4、管線(xiàn)異常事件管理，完整、準確掌握輸水系統運行狀態(tài)，通過(guò)高頻壓力和聲納數據實(shí)時(shí)監測排氣閥工作狀態(tài);

　　5、系統能夠快速判斷給水系統問(wèn)題，提高管線(xiàn)運行的可靠性、安全性，基于供水壓力實(shí)現供水調度，并及時(shí)自動(dòng)發(fā)現運行異常，提高調度管理的效率和水平。

　　1.4 系統技術(shù)要求

　　狀態(tài)數據服務(wù)器用于存儲和管理從各數據采集RTU傳送過(guò)來(lái)的實(shí)時(shí)狀態(tài)數據、歷史狀態(tài)數據及各特征數據，并應能根據相關(guān)數據進(jìn)行自動(dòng)分析和診斷。

　　狀態(tài)數據服務(wù)器應可以接收其他數據采集系統的數據，具有良好的擴展性和兼容性。狀態(tài)數據服務(wù)器應可供現場(chǎng)工程師進(jìn)行相關(guān)系統設置和監測分析工作。服務(wù)器數據庫軟件采用實(shí)時(shí)數據庫軟件，以滿(mǎn)足大規模數據倉庫(MongoDB)中的查詢(xún)處理管理的需求，并分成系統分析和發(fā)布層。

　　系統分析和發(fā)布層的作用是將采集到的數據結合用戶(hù)管道和設備數據(或GIS系統提供數據)進(jìn)行計算和分析并在地圖上進(jìn)行展示。同時(shí)，將報警信息或壓力瞬變分析結果封裝成WebService接口，實(shí)現系統與系統之間的交互。

　　可提供2種數據輸出的方式：

　　(1)Url：系統發(fā)布在線(xiàn)安全監測系統URL地址，其他系統可直接調用地址，訪(fǎng)問(wèn)在線(xiàn)安全監測系統平臺，包含統一認證功能。

　　(2)WebService接口：WebService接口提供了其他系統調用報警信息、數據分析結果的訪(fǎng)問(wèn)方式。系統可以通過(guò)該接口實(shí)時(shí)將報警信息推送至用戶(hù)相關(guān)業(yè)務(wù)系統，共享監控和分析數據。

　　為了保證系統的完整性和健壯性：口對外部系統的接入提供企業(yè)級的支持，在系統的高并發(fā)和大容量的基礎上提供安全可靠的接入;提供完善的信息安全機制，以實(shí)現對信息的全面保護，保證系統的正常運行，應防止大量訪(fǎng)問(wèn)，以及大量占用資源的情況發(fā)生，保證系統的健壯性;保證在充分利用系統資源的前提下，實(shí)現系統平滑的移植和擴展，同時(shí)在系統并發(fā)增加時(shí)提供系統資源的動(dòng)態(tài)擴展，以保證系統的穩定性。

　　軟件應符合國際開(kāi)放系統組織推薦的開(kāi)放式系統，網(wǎng)絡(luò )系統采用符合TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )軟件，狀態(tài)數據、分析服務(wù)器、WEB服務(wù)器、等均使用實(shí)時(shí)多任務(wù)多窗口操作系統。

　　滲漏監測系統應采用一個(gè)服務(wù)型基礎架構進(jìn)行實(shí)施，由數據庫和分析的框架組成，由虛擬服務(wù)器來(lái)承擔。數據庫以結構化和非結構化數據庫的形式進(jìn)行管理，未來(lái)可以擴展和增加新的數據域/數據集。這些數據通過(guò)WEB服務(wù)提供給分析模塊，進(jìn)行數字運算，確定水錘異常狀況。這些分析模塊的結果又反饋到數據庫，用戶(hù)界面應用程序從中提取數據，提供給用戶(hù)，用于基于地圖的可視化和交互。

　　系統采用高級別的安全設計，并遵守數據安全和設計指導方針I(yè)SO 27001。用戶(hù)通過(guò)活動(dòng)目錄進(jìn)行身份認證，僅具有已定義的角色和權利的注冊用戶(hù)才能訪(fǎng)問(wèn)系統。

　　訪(fǎng)問(wèn)控制：對用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )資源的權限進(jìn)行嚴格的認證和控制。例如，進(jìn)行用戶(hù)身份認證，對口令加密、更新和鑒別，設置用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)目錄和文件的權限，控制網(wǎng)絡(luò )設備配置的權限。同時(shí)在需要時(shí)，針對數據傳輸進(jìn)行加密處理，確保安全。

　　系統并采用B/S架構的架構，且符合SOA架構的體系結構設計。該系統可以容忍故障，但不會(huì )影響用戶(hù)體驗、安全性或造成數據丟失。所有服務(wù)器和服務(wù)都處于持續監控中，以防未授權訪(fǎng)問(wèn)、內存問(wèn)題、磁盤(pán)空間問(wèn)題和操作系統補丁。如果某個(gè)系統發(fā)生故障，該高可用性架構將觸發(fā)備用系統，代替該故障系統，從而大程度減少對整體系統的影響。

　　在線(xiàn)監測和分析軟件平臺基于web瀏覽器界面(B/S構架)，必須基于管線(xiàn)GIS數據，可提供用戶(hù)一個(gè)可視化的界面查看傳感器位置信息、管網(wǎng)圖和其他的分析結果，并會(huì )為用戶(hù)提供可交互式的、統一的報警列表界面。該平臺應體現很強的可擴展性和可伸縮性，提供軟件架構及分析原理說(shuō)明。