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供水系统智能管理平台解决方案

项目背景

按习主席提出的“节水优先”的国家战略方针,2016年7月国家机关事务管理局与国家发改委制定印发了《公共机构节约能源资源“十三五”规划》,首次确定了全国公共机构人均用水量下降15%的工作目标。深圳市被选定为“十三五”全国公共机构实施节水的示范城市,其公共机构需要在“十三五”期间需要完成人均用水下降17%的节水目标【深管(2017)25号文】。

为了紧跟国家的号召,实现“节水优先”的战略方针,切实可行的降低人均用水量,急需进行供水系统智能管理平台的建设,实现对供用水的全面、系统改造,并通过结合新技术、新科技,建立“供水系统的智能管理”和“地下三维管网系统”等先进有效的水务管理方式,打造节能新亮点,为公共机构的综合节水改造工作探索、实践和总结出新模式、新经验和标准,并引领示范机关、医疗、教育、文化体育等公共机构的节水改造工作。

项目概述

该解决方案中,所设计的内容包括:水表的改造、数据采集网络的搭建、供水系统智能管理平台(以下简称“管理平台”)的搭建,项目的主体为管理平台。

在实际项目中中,老旧的水表往往不具备通讯采集功能,为了满足数据采集的需求,需对旧水表进行升级改造,使其具备通讯功能,之后进行稳定、高效、安全可靠的无线数据采集网络的搭建,以保证能够为上层管理平台提供最原始的基础数据支撑。

在管理平台中,通过对基础数据的利用,将用水数据进行分类、存储、展示,并运用科学的方法进行统计分析、节能诊断和综合管理,就能够显著的提高供水管理水平。

价值与亮点

方案亮点

  • 移动智能终端FCAPP、FCVP 3D可视化系统、监控组态软件ForceControl V7.1、能源管理系统ForceCon-EMS都是力控自主研发的产品,整体上延续了力控产品系列可组态思想,且产品间可无缝对接,大大缩短了项目的建设周期和降低二次开发难度。
  • FCVP 3D可视化系统通过三维虚拟实现三维漫游对场景所有信息、设备进行监控并进行管理维护,实现了高自由度、场景还原、易观察、可操作度高等要求。
  • Forcecon-EMS具有丰富的能源管理组件模块,能实现对能源介质进行全方位、多维度的分析。同时,满足客户各种不同场合的定制化需求。
  • ForceControl V7.1支持多达3000种工业驱动协议,实现与设备层快速的对接,达到节省驱动开发费用和缩短工期的作用。
  • 移动智能终端FCAPP可实现移动管理,支持主流的Android、IOS设备上的移动应用。

方案价值

通过供水系统智能管理平台的建设,结合底层基础数据,利用多种寻优分析方法,给予了智能化的用水调度决策建议,实现了对供水系统的科学化管理,提高了通年综合节水率,降低了人均用水量,节约了年用水费用,降低了年用水维护费用,实现了智能节水的目标。

解决方案

设计概述

本解决方案中所采用的均为力控自主研发产品“移动智能终端FCAPP + FCVP 3D可视化系统 + 监控组态软件ForceControl V7.1 + 能源管理系统ForceCon-EMS”进行联合部署。整个系统划分为三层架构,包括:现场设备层、网络传输层、智能管理层。

通过Digital Twin集成了生命周期全过程的模型,这些模型与实际的组态软件、采集网关、安全网关系统、三维可视化系统(ForceCon-FCVP)进行无缝的集成和同步,从而使我们能够在这个数字化产品上看到实际物理产品可能发生的情况。

  • 现场设备层:将原先旧的机械水表更换成带通信功能的智能水表,并通过在原来水泵房及关键供水处增加电动球阀、压力传感器和变频器等,实现根据实际用水情况调节用水量。
  • 网络传输层:将所有水表和其它控制单元通过无线传输的方式与PLC控制器连接,降低项目施工成本,然后再将所有PLC控制器通过网线直接连接到管理平台所在的局域网。
  • 智能管理层:通过监控组态软件ForceControl V7.1采集所有设备层数据,并对其进行分类、汇总、监控,然后运用FCVP 3D可视化技术,建立完整的3D管网数字化模型,以更加生动形象的方式展示数据。同时,能源管理系统ForceCon-EMS对采集到的水表数据进行用水状况和用水比较分析,并生成各类用水情况报表,为后续用水精细化管理提供基础保障。在网络应用方面,通过移动智能终端FCAPP,无缝衔接管理平台,实现移动式管理。

系统框架

方案所设计的系统,整体采用三级架构,第一层为现场设备层,主要有一级计量设备、二级计量设备、三级计量设备等构成;第二级为数据中心层,通过部署Forcecontrol V7.1服务器、FCVP服务器、Forcon-EMS服务器和关系数据库服务器,实现对数据的高效储存以及应用的完整部署;第三层为统计分析应用层,包括了拼接大屏、管控中心、监测中心、操作员站、管理员站以及访问接入等应用场景:

系统功能

> 地理信息位置管理

系统支持在平台中嵌入地图,通过建立供水管网“地理信息数据库”,即可实现查看整个供水管网的统计情况及对各用水管理点的定位管理和用水情况管理。

> 3D可视化管理

系统运用了专业的3D建模技术,在平台中对两校区的供水管网和各用水单元建立3D模型模块,绘制两校区完整的供水管网图、计量网络图,实现对供水管网和各用水单元的可视化管理。

同时,还通过建立各种数据模型,实现对两校区各用水单元的用水数据的各项分析和数字化、精细化管理。

> DMA分区管理

系统支持以GIS管网结构为基础,并根据管网特定的水力学、规范和水量计量条件以及相关法定要求及用水习惯,应用专业技术在平台中设置并建立两校区用水的DMA分区管理模块,通过实施DMA分区管理可随时掌握分区内的供水状况和设备运行状况。

> 用水定额管理

系统支持用水量定额管理功能的开发,在系统中对两校区的用水情况进行功能和单元分区,通过设置各功能区和各单元的用水量计划和指标,实施用水定额管理。

> 实时水平衡分析管理

系统支持利用各级水表基础数据,然后运用水量平衡分析模型进行快速的模拟计算和分析,以实现实时对水量进行平衡测试和分析,确保均衡供水和避免跑冒滴漏及爆管等事故发生,同时生成基本用水单元的水量测试平衡表、水量平衡测试分级汇总表、水平衡分析表和漏损分析表等。

> 供水水压调控管理

系统建设的基础是在各用水区域选取关键位置安装电动压力调节阀,对各区域及恒压供水系统进行供水压力的数据采集,然后依据各区域供水的实时压力值,对供水压力进行时段优化策略调控,以实现合理分配各区域供水压力和安全稳定供水。

> 供水管网报警管理

系统支持对供水管理进行报警管理,通过建设供水管网故障报警模块和装置,对各供水管控点进行实时监控,当出现供水异常,压力异常,水位异常,用水量异常以及用水量超限额等情况时,系统将第一时间进行预警和报警,以提醒各级管理人员做出快速响应进行相关异常和故障的处理。

> 用水情况统计及分析管理

系统中会建立用水信息的统计和分析模块,实现对总用水量情况统计报表、各用水单元用水量情况统计报表、供水流量与压力统计报表、漏损统计报表、预警情况统计报表、漏损与经济效益统计报表、超限额用水情况统计报表、以及客户所需其它统计报表;并对各区域和各计量点的用水量进行同环比分析,对分类用水进行同环比分析等;从而全面掌握两校区的用水规律和用水变化情况,为精细化用水管理提供各种数据和报表支撑。

> 水量流向监测管理

系统支持对水量流向进行监测管理,直观的呈现两校区的水表层级关系和用水量流向,便于管理者及时了解水量流向,并且根据具体情况对其进行调控。

技术提取

技术特性

  • 系统采用B/S架构设计,支持Web浏览器不需要安装任何客户端软件。
  • 能够为企业定制能源管理计划,按级添加日、周、月、季、年用能计划。
  • 提供多样化能耗分项分析图表,同比环比能耗分析。
  • 能够兼容多种关系数据库,支持市面上主流的关系数据库如SQLServer、Oracle等。
  • 提供丰富的图表分析模块,包括了报表、报警、趋势、柱状图、饼图等。
  • 采用开放式接口设计,支持OPC、OPC UA、ODBC/SQL、ActiveX、WebService的访问。
  • 采用立体三维的展现形式,把园区的建筑、楼层结构、设备等进行数字可视化还原。
  • 提供驱动图形显示的核心 3D 组件,用户无需安装任何插件即可实现优秀的三维效果。
  • 提供内置的产品模型库,可根据需求在后台上传更新。
  • 具备容错能力,程序进程之间采用分离的服务技术,数据传输断线重连与恢复机制。
  • 三维平台采用一体化架构设计,内置稳定、高效、安全的WEB服务与数据库服务,无需倚赖第三方产品工作。
  • 平台整体上遵循和传承windows系统操作风格习惯设计,操作界面简约明了,并使用全中文界面。

相关产品

本解决方案采用力控自主研发产品包括:移动智能终端FCAPP 、 FCVP 3D可视化系统 、监控组态软件ForceControl V7.1 、能源管理系统ForceCon-EMS,产品具体详情请查阅对应详情页如下:

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