供水工程管線滲漏監(jiān)測系統(tǒng)

　　一、 管線滲漏監(jiān)測系統(tǒng)

　　1.1 工程方案

　　某某工程在管線的排氣閥井設(shè)置xx套傳感器(高頻壓力+水聽器+RTU套件)，用于監(jiān)測管線爆管、泄露及壓力瞬變(水錘監(jiān)測)。RTU通信采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)插入運(yùn)營商SIM卡，通過3/4G無線傳輸進(jìn)行通信，將信息傳輸至泵站后臺系統(tǒng)，進(jìn)行統(tǒng)一管理。完成對管線聯(lián)絡(luò)工程滲漏監(jiān)測系統(tǒng)的功能要求，本工程與另一項(xiàng)目共用太陽能供電系統(tǒng)。

　　1.2 系統(tǒng)構(gòu)成與配置

　　1、系統(tǒng)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(jì)和水聽器，同時(shí)傳感器接觸到管道內(nèi)的水。安裝傳感器位置間距的設(shè)置原則：800-1200米，現(xiàn)場條件在此間距范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整位置。

　　為保證管道正常安全運(yùn)行，本系統(tǒng)中傳感器安裝在專屬結(jié)構(gòu)件中，結(jié)構(gòu)件加裝在排氣閥上，結(jié)構(gòu)件中水與主管道內(nèi)水相通即可，無需將傳感器放入主管道內(nèi)。

　　傳感器通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集通信裝置RTU，3G/4G無線方式，將采集到數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度控制中心分析平臺對管道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析。

　　2、系統(tǒng)配置要求

　　現(xiàn)場硬件設(shè)備必須包含：

　　高頻壓力傳感器

　　水聽器

　　通信數(shù)據(jù)傳輸裝置RTU

　　GSM(3G/4G)和同步授時(shí)時(shí)鐘天線

　　不銹鋼控制箱及電源附件

　　通信方式：3G/4G無線通信

　　監(jiān)測分析平臺軟件：客戶端服務(wù)器安裝方式

　　電源：太陽能供電

　　供電冗余：RTU本體需內(nèi)置鋰電池和外部太陽能供電，互為備用。

　　接地：設(shè)備控制箱接入太陽能供電系統(tǒng)的接地網(wǎng)。

　　調(diào)度中心配置硬件

　　系統(tǒng)部署用計(jì)算機(jī)

　　1.3 系統(tǒng)功能要求

　　1、識別和展示管線壓力瞬變水錘事件(水泵開停、閥門開閉、施工、沖洗、排氣故障等)，在線記錄顯示水錘壓力變化曲線，實(shí)現(xiàn)報(bào)警，并確定壓力瞬變源和定位;

　　2、基于管內(nèi)3bar運(yùn)行壓力以上，傳感器沿主管道800-1200米安裝間距，能夠?qū)崿F(xiàn)5升/分鐘的微小漏損監(jiān)測和報(bào)警，4升/秒的爆管大漏損事件監(jiān)測和報(bào)警。通過時(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(jié)合供水帶壓管道(GIS)材質(zhì)、管齡、管徑等等參數(shù)，基于現(xiàn)場存在的壓力瞬變強(qiáng)度和數(shù)量，評估管道的爆管風(fēng)險(xiǎn)，并展示危險(xiǎn)管線的區(qū)域;精度≤50米;

　　4、管線異常事件管理，完整、準(zhǔn)確掌握輸水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，通過高頻壓力和聲納數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測排氣閥工作狀態(tài);

　　5、系統(tǒng)能夠快速判斷給水系統(tǒng)問題，提高管線運(yùn)行的可靠性、安全性，基于供水壓力實(shí)現(xiàn)供水調(diào)度，并及時(shí)自動發(fā)現(xiàn)運(yùn)行異常，提高調(diào)度管理的效率和水平。

　　1.4 系統(tǒng)技術(shù)要求

　　狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器用于存儲和管理從各數(shù)據(jù)采集RTU傳送過來的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)、歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)及各特征數(shù)據(jù)，并應(yīng)能根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動分析和診斷。

　　狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器應(yīng)可以接收其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，具有良好的擴(kuò)展性和兼容性。狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器應(yīng)可供現(xiàn)場工程師進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)設(shè)置和監(jiān)測分析工作。服務(wù)器數(shù)據(jù)庫軟件采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫軟件，以滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)倉庫(MongoDB)中的查詢處理管理的需求，并分成系統(tǒng)分析和發(fā)布層。

　　系統(tǒng)分析和發(fā)布層的作用是將采集到的數(shù)據(jù)結(jié)合用戶管道和設(shè)備數(shù)據(jù)(或GIS系統(tǒng)提供數(shù)據(jù))進(jìn)行計(jì)算和分析并在地圖上進(jìn)行展示。同時(shí)，將報(bào)警信息或壓力瞬變分析結(jié)果封裝成WebService接口，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的交互。

　　可提供2種數(shù)據(jù)輸出的方式：

　　(1)Url：系統(tǒng)發(fā)布在線安全監(jiān)測系統(tǒng)URL地址，其他系統(tǒng)可直接調(diào)用地址，訪問在線安全監(jiān)測系統(tǒng)平臺，包含統(tǒng)一認(rèn)證功能。

　　(2)WebService接口：WebService接口提供了其他系統(tǒng)調(diào)用報(bào)警信息、數(shù)據(jù)分析結(jié)果的訪問方式。系統(tǒng)可以通過該接口實(shí)時(shí)將報(bào)警信息推送至用戶相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，共享監(jiān)控和分析數(shù)據(jù)。

　　為了保證系統(tǒng)的完整性和健壯性：口對外部系統(tǒng)的接入提供企業(yè)級的支持，在系統(tǒng)的高并發(fā)和大容量的基礎(chǔ)上提供安全可靠的接入;提供完善的信息安全機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)對信息的全面保護(hù)，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，應(yīng)防止大量訪問，以及大量占用資源的情況發(fā)生，保證系統(tǒng)的健壯性;保證在充分利用系統(tǒng)資源的前提下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平滑的移植和擴(kuò)展，同時(shí)在系統(tǒng)并發(fā)增加時(shí)提供系統(tǒng)資源的動態(tài)擴(kuò)展，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　軟件應(yīng)符合國際開放系統(tǒng)組織推薦的開放式系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用符合TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)軟件，狀態(tài)數(shù)據(jù)、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(tǒng)。

　　滲漏監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)采用一個(gè)服務(wù)型基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行實(shí)施，由數(shù)據(jù)庫和分析的框架組成，由虛擬服務(wù)器來承擔(dān)。數(shù)據(jù)庫以結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫的形式進(jìn)行管理，未來可以擴(kuò)展和增加新的數(shù)據(jù)域/數(shù)據(jù)集。這些數(shù)據(jù)通過WEB服務(wù)提供給分析模塊，進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算，確定水錘異常狀況。這些分析模塊的結(jié)果又反饋到數(shù)據(jù)庫，用戶界面應(yīng)用程序從中提取數(shù)據(jù)，提供給用戶，用于基于地圖的可視化和交互。

　　系統(tǒng)采用高級別的安全設(shè)計(jì)，并遵守?cái)?shù)據(jù)安全和設(shè)計(jì)指導(dǎo)方針I(yè)SO 27001。用戶通過活動目錄進(jìn)行身份認(rèn)證，僅具有已定義的角色和權(quán)利的注冊用戶才能訪問系統(tǒng)。

　　訪問控制：對用戶訪問網(wǎng)絡(luò)資源的權(quán)限進(jìn)行嚴(yán)格的認(rèn)證和控制。例如，進(jìn)行用戶身份認(rèn)證，對口令加密、更新和鑒別，設(shè)置用戶訪問目錄和文件的權(quán)限，控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置的權(quán)限。同時(shí)在需要時(shí)，針對數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行加密處理，確保安全。

　　系統(tǒng)并采用B/S架構(gòu)的架構(gòu)，且符合SOA架構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)可以容忍故障，但不會影響用戶體驗(yàn)、安全性或造成數(shù)據(jù)丟失。所有服務(wù)器和服務(wù)都處于持續(xù)監(jiān)控中，以防未授權(quán)訪問、內(nèi)存問題、磁盤空間問題和操作系統(tǒng)補(bǔ)丁。如果某個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障，該高可用性架構(gòu)將觸發(fā)備用系統(tǒng)，代替該故障系統(tǒng)，從而大程度減少對整體系統(tǒng)的影響。

　　在線監(jiān)測和分析軟件平臺基于web瀏覽器界面(B/S構(gòu)架)，必須基于管線GIS數(shù)據(jù)，可提供用戶一個(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(jié)果，并會為用戶提供可交互式的、統(tǒng)一的報(bào)警列表界面。該平臺應(yīng)體現(xiàn)很強(qiáng)的可擴(kuò)展性和可伸縮性，提供軟件架構(gòu)及分析原理說明。