水厂物联网应用系统设计方案54

黄浦江水厂物联网应用系统设计方案1.技术方案1.1概述1.2功能设计系统主要完成以下功能：设备状态监测、环境监控、设备联动控制、设备综合管理和人员综合管理。设备状态监测功能：应用无线传感器节点实现主要电气设备的运行温度在线监测、重要轴承的震动、偏移在线监测、水位和油位等液位监测、阀门位置在线监测、开关室SF6气密度监测、变压器局部放电监测、油色谱监测和柜门开关状态在线监测等设备状态监测；环境监控和设备联动控制：应用传感器网络广泛感知环境状态，并实时控制空调、风机、水泵实现环境温湿度控制、水浸告警、水位控制功能和SF6等有害气体监测与报警等；设备管理功能：以有源RFID和EPC标签为基础，实现、资产唯一标识、资产移动等设备信息管理功能；人员行为管理功能：以有源RFID和EPC标签为基础，实现人员出路控制、禁区误入告警、巡视及时与到位率核查、人员活动区域追踪与记录等状态改变监管；设备健康状态评估：根据设备状态监控信息，对基础数据、运行数据、检修数据、家族缺陷数据和设备故障模式据等实施技术评价，实现设备劣化趋势评估，健康状态评估管理。数据分析处理：应用信息融合、信息处理技术，归一化各类不同的信息，实现智能信息存储、交互与展示，为实现系统设备状态检修、智能化管理提供技术支撑。通过各部分功能有机融合，支持信息的共享和互动，整体为水厂的智能化及安全生产提供服务和支持。三维可视化管理数据分析处理设备状态监测生产环境监测设备综合管理设备温度监测柜室温湿度监测门开关状态监测机泵振动偏移监测背景噪音分析SF6气体密度监测局部放电监测油色谱分析视频监控环境温湿度监测消防监测红外感应SF6气体监测空调监测水浸监测视频监控风机控制排水控制声光警示设备联动控制火灾报警设备资产管理危化品管理智能巡检人员行为管理门禁系统门禁控制考勤管理设备健康评估1.1功能架构图2.实施方案2.1设备状态监测系统设备状态监测设备温度监测柜室温湿度监测门开关状态监测机泵振动偏移监测背景噪音分析SF6气体密度监测局部放电监测油色谱分析视频监控设备健康评估图2.1设备状态监测系统1）设备温度状态监测：系统可对水厂内的变压器、电缆接头、闸刀触点、铜排连接点、电容器、消弧线圈等多种设备的运行温度信息进行监测。监测范围包括：主变压器油箱及进出线电缆接头、20kV高压开关柜电缆接头、电容器外壳、消弧线圈外壳及进出线电缆接头、中心点接地变压器外壳及接地电阻、110kVGIS外壳、站用变温度状态监测等。实现功能：获取各温度监测点位的温度数据，并在客户端三维场景中进行形象化展示。可分别设定各监测点位的报警阈值条件，并根据各监测点位的报警阈值判断点位是否产生温度过限报警。当监测点位出现温度报警时，系统在客户端进行报警提示，并可快速定位到三维场景中的报警点位。当监测点位出现温度报警时，联动监控摄像头对该点位关联的场景、设备区域进行拍照和录像，并在客户端弹出视频信息。根据报警发生的区域和时间，联动灯光系统进行配合。图2.2温度在线监测2）温湿度监测:一般情况下，电气设备对环境的温湿度都有相应的要求，特别对于一些昂贵精密的设备更是如此。因此为了保障设备在正常的环境中工作，监控中心需要了解现场相应温度、湿度的情况。并根据当前温湿度值及时启停除湿、升温、空调设备，破坏凝露的生成，有效防止开关设备因表面出现凝露而发生放电现象。系统在水厂内的开关柜、自动化主机柜、总控单元、网络交换机柜等设备处部署无线温湿度传感器，对温湿度信息进行监测，能够为每个测量点分别设置各种告警阈值，阈值超标的监测点会有醒目的提示和警报。功能描述：获取各监测点位的温湿度数据，并在客户端中进行展示；可分别设定各监测点位的报警阈值条件，并根据各监测点位的报警阈值判断点位是否产生温度或湿度过限报警；当监测点位出现数据报警时，系统在客户端进行报警提示，并可快速定位到三维场景中的报警点位；当监测点位出现数据报警时，联动监控摄像头对该点位关联的场景、设备区域进行拍照和录像，并在客户端弹出视频信息。根据报警发生的区域和时间，联动灯光系统进行配合；当监测点位出现温度过高的报警时，联动监测点所在房间的空调设备进行降温；当监测点位出现湿度过高的报警时，联动监测点所在房间的空调设备进行排湿，联动风机进行通风。检测节点检测信息通过无线网络传送至接收器，接收器通过RS485/CAN接口将数据传送至物联网监控平台数据库，物联网监控平台对温湿度变化做出分析统计，同时，可通过传感器网络对房间温湿度状态进行查询，也可远程对空调实现控制。3）机泵振动、偏移监测和背景噪音分析：机泵振动和偏移采用高清数字摄像方式进行监测，北京噪音采用AB公司的噪声采集和分析系统。4）SF6气体密度监测SF6气体密度监测器根据SF6气体压力非线性特性进行温度补偿。该监测器采用高精度的压力和温度传感器采集密闭容器内气体的温度、压力等参量，并通过内置的MCU进行运算而取得SF6气体的密度和修正到特定温度的（通常取20℃）气体压力。监测器使用RS485总线传输数字量测量值，减少了模拟量传输过程中引入的误差。同时监测器由于具备高可靠性和长期稳定性，避免了一些不必要的定期校准等工作。作为本监测器的一个重要特性，接触部件采用全焊接结构，彻底的杜绝了漏气的隐患，用户可以放心使用。5）局部放电监测局放在线监测系统采用超高频检测技术、高灵敏度传感器、信号现场处理、内置专家数据库、Web后台处理软件等技术进行远程实时在线监控和分析。具有极高的性价比，非常适合在无人值守变电站运行。本系统能够长期运行，实时监测GIS在运行过程中的局部放电情况，可以计时对GIS绝缘异常状态和放电性故障做出预警，实时掌握局放的发张趋势，为GIS正常运行提供必要的指导数据，提高GIS运行的可靠性、安全性和有效性。系统组成由后现场传感器，前置监测仪，后监视系统三大部分组成：系统采用分层布式结构，由传感器、前置机和后台机三部分组成。传感器完成对监测设备的测量，将信息送到前置机进行集中分析、显示以及告警，并将数据上传到后台机进行全面的监视和分析。采用统一的RS-485数据接口规范，大大提高了系统的兼容性和可扩展性。系统设计智能化分析干扰信号，同时系统自带大量标准数据模型，系统对现场传感器采集的信号进行波形、相位特征的分析处理后，再系统内部自带的标准数据模型对比分析。站内监测设备采用模块化设计，将数据采集单元和数据处理单元集成独立的模块，可独立运行，数据分别记录，通过一条数据通讯总线将多台站内监测模块（最多256台）的数据传输后台分析软件系统上统一管理分析。6）油色谱分析SE系列变压器油中溶解气体在线监测系统是我司经过多年技术研究和开发，最新推出的新一代变压器在线监测产品。产品适用于油浸式变压器、电抗器、电容器、互感器及油浸套管等电气设备的油中溶解气体在线监测。产品可方便与变电站综合自动化系统以及电厂DCS、SIS系统连接，实现信息共享。变压器油色谱在线监测系统由在线色谱监测柜（内带8L载气钢瓶）、后台监控主机、油色谱在线分析及故障诊断专家系统软件、变压器阀门接口组件以及不锈钢油管几部分组成。系统按功能可以划分为：气体采集模块、气体分离模块、气体检测及数据采集模块、谱图分析模块等。2.2生产环境监测生产环境监测环境温湿度监测消防监测红外感应SF6气体监测空调监测水浸监测视频监控图2.31）环境温湿度监测通过布置的温湿度传感器，准确监测室内外的温湿度情况，监测信息传送至主机和温湿度控制器。温湿度控制器可以根据预设的程序，根据室内外的温湿度状况对空调、排风机进行控制；温湿度控制器也可执行主机控制命令。主机根据室内外的温湿度情况，自动控制通风系统和空调系统的切换运行。夏季，根据比较各空调区域的室内外焓差，若通风系统能满足室内温度要求则采用风机机械排风来排除室内余热；若通风系不能满足室内温度要求则自动启动空调机，若布置有多台空调机，则根据室外气温逐台启动运行。冬季，若室内盘柜等散发的室内余热能使室内温度满足要求则空调自动停止运行；若室内余热不能使室内温度满足要求则自动启动空调系统。可调节空调温度、风向；可远程查询温湿度检测节点工作状态，精确定位系统故障，远程控制空调运行。温度传感器湿度传感器温度数据湿度数据温湿度数据根据环境温度和设定值控制开风机风机状态空调状态温湿度数据根据环境温度和设定值控制空调图2.4环境的温、湿度对水厂一、二次设备的运行工况有着极其重要的影响，因此对相应场所的环境温湿度监测和控制是必要的。功能描述：获取各监测点位的温湿度数据，并在客户端中进行展示；可分别设定各监测点位的报警阈值条件，并根据各监测点位的报警阈值判断点位是否产生温度或湿度过限报警；当监测点位出现数据越限时，系统在客户端进行报警提示，并可快速定位到三维场景中的报警点位；当监测点位出现数据越限时，联动监控摄像头对该点位关联的场景、设备区域进行拍照和录像，并在客户端弹出视频信息。根据报警发生的区域和时间，联动灯光系统进行配合；当监测点位出现温度过高的报警时，联动监测点所在房间的空调设备进行降温；当监测点位出现湿度过高的报警时，联动监测点所在房间的空调设备进行排湿，联动风机进行通风。2）消防监测功能描述：消防监控系统可根据水厂维护和监控要求，接入消防报警信息，进行消防报警信息联动。报警后可实现与视频图像、环境温度传感器、门禁系统等设备的联动，实现对水厂火灾的智能化检测、报警的联动处理。功能如下：系统接收消防系统发送的探测器的状态信息，并在三维场景中实时显示；系统接收消防系统的报警信息，并在三维场景中快速定位；根据报警信息的位置，联动摄像头及灯光控制系统；当发生重大火警时，门禁系统联动，门禁解锁。图2.5消防监控3）红外感应采用一种节能自动红外感应装置，可配合安装在各种适应安装的设备内，同时增加灯具和显示面板的功能，并自动识别白天和黑夜。采用红外热释电传感器，集成电路芯片。当有人进入某生产关键领域范围，红外探测器工作点亮灯，并具有语音提示和液晶显示等功能；当人离开探测范围后，灯和液晶等自动熄灭。4）SF6气体监测厂区里的变电站站内常见的有害气体是SF6气体，对进入室内的工作人员的生命安全构成威胁，因此研制气体泄漏环境智能化监控系统应用于水厂内，有助于提高站内工作环境的安全性。有害气体监测系统由站控层服务器、控制器和8只气体探头组成。其中SF6传感器将被安装在被检测处附近，站控层服务器通过轮询方式查询各气体探头的气体浓度数据，并在危险情况时给出报警信息以及控制风机工作，实现对有害气体的在线监测功能。风机每次启动时间一般不少于15分钟。系统部署图如下：一体化综合接入终端RS485/CAN110kVGIS红外检测器……………………SF6传感器氧气传感器排风机控制器RS485/CAN220kVGIS红外检测器……………………排风机控制器SF6传感器氧气传感器图2.6SF6气体监测有害气体监测系统由系统主机、控制器和气体探头组成。气体探头安装在GIS室内。系统可针对有害气体含量人工设定报警阈值，数值越限后将给出语音报警信息并控制风机工作。具体功能如下：对GIS室内SF6气体进行浓度检测；针对有害气体浓度进行阈值设定；阈值越界后在三维场景中进行报警推送，用户可选择定位到三维场景中的泄漏点；阈值越界后风机自动打开进行排风；报警后摄像头转向GIS设备查看设备是否有明显故障状态。5）空调监测功能描述：通过串口（RS485）接口实现对空调的监控，根据室内情况变化来动态控制空调工作状态。获取空调开闭状态，并在三维场景中进行展示。系统能够查询空调温湿度记录，三维场景能够同步展示空调运行状态（温度、湿度、开关状态）。空调设备工作异常情况下，能够实现报警弹窗操作并提示用户进行相应报警处理。用户能够设定空调设备工作模式，包括制冷模式、除湿模式、通风模式等。用户可以在集控站或站内通过系统远程设定。空调所在室内有其它设备的温度、湿度超标或者有通风要求时，系统自动开启空调并切换至相应适合工作模式（制冷、除湿、通风），空调本身故障时系统会