一、总体设计
系统分布在山区，各加压站、各水池之间距离较远，用电缆敷设并不现实。因此均采用GPRS或CDMA无线通信方式。由于各加压站泵机的开停与相应水池的水位、上下级泵站之间均有互相联系，因此加压站之间、加压站与各水池之间均需进行数据交换。为此，在中控室中需设置一个中转软件，用于水池、加压站间的数据交换。
系统原理图如下：
整个系统由泵站监控系统、水池监控系统、和监控中心组成。整个系统的自动运行过程如下：
开泵过程：每个泵站自动监测其直接进水的水池水位及下一级泵站状态，当对应水池水位低于设定水位或下一级泵站需要供水时，置一个需要供水标志，并将该标志发送到前一级泵站。如果此时该泵站满足开泵条件时（包括有进水，泵机无故障等），自动开启该泵站。最前一级泵站（1#泵站）开泵条件中还可以包括允许开泵的时间段，以避开供水高峰。
停泵过程：每个泵站对应的水池水位高于设定水位并且下一级泵站不需要供水时，清除一个需要供水标志，并将该标志发送到前一级泵站。同时运行该泵。最前一级泵站（1#泵站）如果进入不允许开泵的时间段，将首先自动停泵。停泵后出口压力下降，下一级泵站的进站压力低于允许开泵压力，下一级泵站也自动停泵。逐级向后传递，所有泵都会停止。
水池监控系统采集各点的水位数据发送到监控中心计算机，泵站的信号采用双址发送功能发送到监控计算机及调度服务器上，监控计算机综合水池及泵站的信号把相应的水池信号及泵站信号发送到对应的泵站上去。
二、分系统设计
（一）、泵站自动控制系统
控制方式
系统共有多个加压泵站，各级水泵具有三种控制模式：手动、自动及中控。不论何种方式，变频器均采用恒压控制功能，设定的出站压力需大于水池进水的最小压力。
手动：当水泵的控制选择开关打在手动控制时，系统置于手动控制模式。操作员可通过现场按钮控制水泵的启停。此时RTU只是作为监控状态，发送数据到中控室，不参与控制。
中控：当水泵的控制选择开关打在自动控制时，系统置于中控、自动控制模式。此时中控室发送中控命令到RTU，系统即处于中控控制模式下；控室发送自动命令到RTU，系统即处于自动控制模式下。在中控模式下，RTU接收中控室发送的开停泵命令，开停管道泵。RTU只有对操作员通过中控室选择的保护功能起自动保护功能。其他情况只是做监控功能。
自控：当水泵的控制选择开关打在自动控制时，系统置于中控、自动控制模式。此时中控室发送中控命令到RTU，系统即处于中控控制模式下；控室发送自动命令到RTU，系统即处于自动控制模式 下。在自动模式下，整个系统是以无人值守功能进行设计的。整体自动功能如下：
1#管道泵控制（最前一级）:
启动：1#管道泵的启动根据时间及需求控制，当设定开泵的时间段到并且进水压力满足开泵要求，下级泵站需要开泵或对应水池水位不足时，开启管道泵。开泵时间段可有中控室远程设定，也可在现场操作面板上进行操作。
增泵：当变频频率到达上限，出站压力仍达不到设定压力时，连续10分钟后，把这台泵自动设置成满负荷运行，开启下一台泵运行并进行恒压供水调整。
减泵：当变频频率到达下限，出站压力仍超过设定压力时，连续10分钟后，停止最开始运行的水泵。
停止：
1、当设定的时间段到时，自动停泵。
2、当下一级的泵站不需开泵并停机，相应的水池水位已满时，停止水泵运行。
保护：
1、硬件保护功能。当变频器故障等出现硬件故障时，把对应泵标记为故障状态，切换到另一台备用泵上运行。该故障标记自动发送到中控室。
2、进站压力保护功能。进站压力设有两个设定压力，上限压力与下限压力。当进站压力达到上限压力并维持1分钟后，才允许开泵。当水泵在运行时，进站压力低于下限并保持30秒后，表示来水不足，自动停泵。此时停泵后进水恢复到上限压力，将继续开泵。
3、出站压力保护功能。出站压力也有两个设定压力，上限压力与下限压力。上限压力用来判断泵站自动调压系统是否失效，当出口压力到达设定压力上限并维持1分钟后，表示变频恒压功能已经失效，为保护出口管道，停止水泵运行。此故障需中控室发送命令解除后或现场解除后才能重新开泵。
当出口压力低于下限压力并维持20分钟后，判定为管道爆管，停止水泵运行，同时向中控室报警。此故障需中控室发送命令解除后或现场解除才能重新开泵。
4、连续运行时间保护功能。每个泵站均设有两个最大连续运行时间：泵站最大连续运行时间及水池最大连续运行时间，用来防止通信中断、管道漏水等意外情况。
泵站最大连续运行时间用来控制下一级的泵站运行状态，当下一级泵站的通信已经中断，原来泵站在运行，经过泵站最大连续运行时间后，自动认为下一级泵站已停止。
水池最大连续运行时间用来判断水池的进水情况，有两种情况：（一）管道漏水使水池水位一直无法达到设定水位，（二）水池通信中断。当水泵连续运行到设定时间时，也认为水池已满。把此类事件作为一个报警点发送到中控室。
其余管道泵控制
启动：其余管道泵的启动根据来水及下一级泵站（如有）及对应水池水位来控制，当进水压力达到设定开泵要求压力时，判定下一级泵站需要开泵时或对应水池需要进水时，开启管道泵。
增泵：当变频频率到达上限，出站压力仍达不到设定压力时，连续10分钟后，把这台泵自动设置成满负荷运行，开启下一台泵运行并进行恒压供水调整。
减泵：当变频频率到达下限，出站压力仍超过设定压力时，连续10分钟后，停止最开始运行的水泵。
停止：当下一级的泵站不需开泵并停机，相应的水池水位已满时，停止水泵运行。
保护：
1、硬件保护功能。当变频器故障等出现硬件故障时，把对应泵标记为故障状态，切换到另一台备用泵上运行。该故障标记自动发送到中控室。
2、进站压力保护功能。进站压力设有两个设定压力，上限压力与下限压力。当进站压力达到上限压力并维持1分钟后，才允许开泵。当水泵在运行时，进站压力低于下限并保持30秒后，表示来水不足，自动停泵。此时停泵后进水恢复到上限压力，将继续开泵。
3、出站压力保护功能。出站压力也有两个设定压力，上限压力与下限压力。上限压力用来判断泵站自动调压系统是否失效，当出口压力到达设定压力上限并维持1分钟后，表示变频恒压功能已经失效，为保护出口管道，停止水泵运行。此故障需中控室发送命令解除后或现场解除后才能重新开泵。
当出口压力低于下限压力并维持20分钟后，判定为管道爆管，停止水泵运行，同时向中控室报警。此故障需中控室发送命令解除后或现场解除才能重新开泵。
4、连续运行时间保护功能。每个泵站均设有两个最大连续运行时间：泵站最大连续运行时间及水池最大连续运行时间，用来防止通信中断、管道漏水等意外情况。
泵站最大连续运行时间用来控制下一级的泵站运行状态，当下一级泵站的通信已经中断，原来泵站在运行，经过泵站最大连续运行时间后，自动认为下一级泵站已停止。
水池最大连续运行时间用来判断水池的进水情况，有两种情况：（一）管道漏水使水池水位一直无法达到设定水位，（二）水池通信中断。当水泵连续运行到设定时间时，也认为水池已满。把此类事件作为一个报警点发送到中控室。
自控模式下，所有的设定压力、时间均可以通过现场操作面板或中控室进行设定。
（二）、水池监测系统
系统共有多个水池，每个水池上安装一套监测系统，监测各水池的液位。
水池发送的信号发送到中控室监控软件，经其转发到对应的加压泵站，用来控制加压泵站的开停。
根据我们的经验，水池监测需解决以下几个问题：
1、供电问题
水池一般均远离村庄，有专用的市电接入。但该市电是用于原水池的水处理设备，供电不一定得到保证。因此采用太阳能加后备锂电池供电方式，后备时间为一个月。
2、防雷问题
水池一般在山上，受雷电影响比较大。雷电主要有两个来源：市电及信号线。采用太阳能供电可有效防止市电电源的影响，而本身可靠接地可以较好的防止信号线的雷电影响。
本系统中配置我公司的EN3113采集终端。
（三）、中控远程监控系统
中控远程监控系统安装在中控室，主要完成以下功能：
1、接收加压站、水池发送的数据
2、显示各加压站的运行状态及数据
3、显示各水池的液位
4、远程设置泵站的各设定参数，如出站压力、保护压力、运行时间段等。
5、向各泵站转发下级泵站及相关水池的信息，用于加压泵站的自动运行。
6、可以远程控制加压站的运行。
本系统中我们选用了市面流行的组态软件（配置WEB组件），并配置我公司的GPRS驱动程序Flying OPC,以DDE方式与组态软件交换数据。
1、维护通信链路功能。
现场GPRS模块通过移动网络连接到Flying OPC 软件上，Flying OPC自动维护该链路，包括TCP/UDP端口守护，心跳包发送，线路断开重连等功能，保证现场RTU与监控计算机的连接线路畅通。
2、数据解析功能
根据RTU及水池发送的数据串，自动解析出相应的物理量数据，如进出站压力、泵机运行状态、水池水位等。解析出的数据自动保存在内存中，在需要的时候发送到组态软件中。
3、数据控制功能
根据组态软件写入的数据，自动通过GPRS网络发送到RTU模块中，完成参数的设置及设备的控制。
4、数据转发功能
自动完成转发功能，对应的水池水位数据及泵站数据自动发送到对应的加压站的功能。要将什么水池的数据、什么泵站的数据以什么样的数据格式发送到哪个泵站，都可在软件中设置。
5、提供完整的数据接口
提供两种数据接口功能（DDE及OPC）用于与组态软件的数据交换。在这里建议采用最简单的DDE功能，保证系统的稳定可靠运行。
