SB-02C供水管网实训装置

一、系统简介

供水管网实训装置总由：

1）城市管网系统模块

2）用户供水系统管网

3）数据处理系统3个基础部分组成。模拟管网的节点处安装压力传感器，流量变送器。以计算机为基础的过程控制与现场监控自动化系统，主要运用SCADA系统采集信号传输及控制，通过信号传输系统的信号传输线，将节点压力信号传输到数据处理系统，对模拟管网运行进行实时监控、数据采集及故障诊断。

2、城市供水管网综合模拟实训平台可进行市政管网仿真模型展示、管网闭水实验、管网泄漏检测实训、管网事故评判及管网运行工况监测实训等，实训设施设备可供学生实训、教师进修培训、职业技能鉴定、社会培训、企业员工进修等服务项目。

二、城市供水管网综合模拟实训设备功能

1、城市供水管网综合模拟实验实训装置主要用于仿真模拟市政供水管网运行工况。该装置通过对家庭用水、管网构件、用水压力的有效模拟，结合数据采集控制系统（SCADA）,对管网运行工况进行分析。为模型校核、漏损监测与定位、突发污染物预警等研究提供依据。

2、市政供水管网系统：管径为DN40。管道材质为UPVC，UPVC管材取得饮用水卫生许可，均按实际供水要求模拟，水厂由水箱来模拟，通过水泵将水量供给到管网中。通过对管网的水泵，阀门的控制，可以实现对管网流向、压力的控制，管网压力可以在0~0.6MPa之间调节。管道中布设过压力变送器、电磁流量计、来监测供水管网流量和压力的变化。装置设置了回水箱、回水泵形成供水回路。、

3、供水系统组网系统：可以实现对水厂、管网和居民用户的模拟，模拟地下管道漏损。管网中布设了水泵、阀门、压力传感器和流量传感器等组件。居民用户通过9个出水龙头来模拟，通过对各个用户龙头开度进行自动控制，可以使每个用户用水量按照设定的模型随时间变化。依靠该装置，可以有效的模拟供水管网中的各种工况，实现对管网的模型校核、压力调控、漏损定位、突发污染物预警等的有效模拟，为科研和实际生产提供依据。

4、下部为地下管道漏损检测实验装置，用于检测地下管道破裂后造成的漏损。采用DN15的UPVC管材质。种管材为市政供水常用的材料。管道设置1个泄漏点，每个漏损点设置窨井，窨井中安装电动调节球阀，用于调节泄漏量。窨井由不水箱、水泵调节阀、软件组成。

该装置通过布设光纤传感器，可以实时监测地下管道破损后的泄露情况。同时，也可以使用探地雷达、听音棒、相关仪等装置确定漏损位置与漏损量。（客户自配仪器）。

5、所有压力、流量、调节信号采集进入PLC，再传到数据库存储，根据数学模型需求调用各个时段的数据。整个系统可由PLC控制自动运行。

三、技术参数

1、输入电源：三相五线220V±10% 50Hz

2、整机容量：≤4.5kVA

3、工作环境：温度-10℃～+40℃  相对湿度＜85%（25℃）  海拔＜4000m

4、外形尺寸：＞800cm×60cm×180cm

5、模块1号：占地240CM*220CM*100CM

6、模块2号、占地200CM*220CM*100CM

四、供水管网实验设备组成

*设备装置管线分2个框架，用户为1层，都为垂直布置。框架中部放置水泵、水箱。供水道系统、供水设备、给水管道、排水管道、控制仪表、工频水泵、变频水泵、流量计、压力传感器、电动调节阀和控制软件组成。

1、模块1号：占地250CM*220CM*100CM，模拟实验室采用主干管DN40mm，实验室用水泵组来替代水厂，每组水泵2台、1台定速泵、1台调速泵），从而每组水泵代表1个水源。

2、模块2号：占地200CM*220CM*100CM，主干管DN40mm，四周环绕。干管DN32mm与其连接，支管DN20mm。

3、装置设计有储水箱，以便替代二泵房的清水池，让水泵从储水箱经连接管抽水，加压送水至模拟系统的主干管。

*4、自动控制终端用户：输水干管DN32mm、配水支管DN20mm，9路给水系统送水至实验室墙上模拟的用户水龙头，水龙头出水主机自动控制，再循环注入储水箱。输水干管DN15mm中都安装有减压阀，可有效地控制各个支管的压力，从而控制水流、压力，方便做多种教学实验。

5、主水泵2套：立式不锈钢多级离心泵自来水管道变频增压泵高扬程380V/DN40

6、干管流量计：8套、信号4-20MA，接口：DN15，法兰式、电压DC24V

7、干管压力变送器：8套、信号4-20MA，接口：DN15，法兰式、电压DC24V

8、干管电动调节阀、：8套、信号4-20MA，接口：DN15带反馈输出，电压DC24V

9、主管电动比例调节阀、1套、信号4-20MA，接口：DN40带反馈输出，电压AC24V

10、干管压力变送器：1套、信号4-20MA，接口：DN15，法兰式、电压DC24V

11、主管电磁流量计：1套、信号4-20MA，接口：DN32，法兰式、电压DC24V

*12、模块窨井：220V接口：DN15，调节阀、：1套、信号4-20MA，接口：DN15带反馈输出，电压DC24V，

*13、水箱：采用防腐不锈板制成：120CM*700CM*100CM，上开有40CM清洗孔，方便清理。

14、框架采用4080工业铝材和4040铝材组装成型，设备安装有6个移动轮子，可方便移动。

15、减压阀：现场显示，接口：DN15

16、配套的给排水仿真软件，可有效地．演示给排水功能（详见附件，（具有软件著作权，网络版））

（1）演示功能所包含的教学内容

操作程序（顺序、步骤）演示--这种演示具有严格的顺序关系及操作标准；

操作方式方法演示--这种演示具有一定的选择性、逻辑性；

偶发事件演示--这种演示一般用于安全教育、故障处理内容，具有强烈的震撼作用；

错误操作结果演示--这种演示具有强烈的刺激作用，使学生产生深刻的记忆。

（2）演示功能所能实现的教学目标

示范性标准操作演示教学；

现场安全教育教学；

降低误操作频率教学。

（3）演示功能所能实现的教学效果

通过演示使操作者熟悉操作程序（顺序、步骤）；

通过演示使操作者了解操作过程逻辑关系；

通过演示使操作者高度重视安全操作与安全生产；

通过演示使操作者牢记现场误操作所带来的严重后果。

2．互动功能

五、实训功能

1）演示水泵供水方式，可以有效的模拟供水管网中的各种工况

2）演示城市管网供水方式

3）管道泄漏判断方法以，可以实时监测地下管道破损后的泄露情况

4）演示变频供水方式

6）演示不同供水系统的设备组成与自动控制系统的工作原理

7）水泵供水系统的配电系统组成与控制方式、原理

9）变频供水控制系统组成与工作原理

10）演示不同供水系统实现对管网的模型校核、

11）演示不同供水系统压力调控

12）演示不同供水系统漏损定位

13）演示不同供水系统突发污染物预警等的有效模拟

14）学习城市管网中的各种仪表使用

15）减压阀在系统中的使用和维护

16）流量计的调效，和维护

17)用用户抄表

六、城市供水管网综合模拟实训平台配置方案

二、软件特点

1. 情景性：全部训练在三维场景下进行，学生犹如进入真实的施工现场，真实感极强，弥补了下现场难的困难。

2. 过程性：软件以真实工程项目为例，以施工工艺为主线，以技术规范为指导，以设备与工具的使用为基础，重视养成性训练，具有很强的实用性。

3．交互性：软件贯彻以学生为主体的思想，设有项目进程、操作提示、工具准备、技术分析等，不仅可以供教师采用大场景环境演示教学，更可以在网络环境下由学生自主地按照进程与提示操作，突出了技能训练。

4. 完备性：软件重视教学设计，不同的知识单元含有诸如教学资源、技术规范、安全交底、技术交底、工程图纸等多种情境和技能训练教学模块。

5. 智能性：软件采用了数据库技术，设有操作记录，可随时记录学生的操作过程，以便学生自检与教师考核。

总之，本软件为国内首部以真实施工现场为职场环境的，以三维可视化虚拟仿真技术为主要特征的、完全基于交互性、过程性和智能化的土建施工类专业大型建筑施工仿真实训软件。

三、软件功能

1．演示功能

（1）演示功能所包含的教学内容

操作程序（顺序、步骤）演示--这种演示具有严格的顺序关系及操作标准；

操作方式方法演示--这种演示具有一定的选择性、逻辑性；

偶发事件演示--这种演示一般用于安全教育、故障处理内容，具有强烈的震撼作用；

错误操作结果演示--这种演示具有强烈的刺激作用，使学生产生深刻的记忆。

（2）演示功能所能实现的教学目标

示范性标准操作演示教学；

现场安全教育教学；

降低误操作频率教学。

（3）演示功能所能实现的教学效果

通过演示使操作者熟悉操作程序（顺序、步骤）；

通过演示使操作者了解操作过程逻辑关系；

通过演示使操作者高度重视安全操作与安全生产；

通过演示使操作者牢记现场误操作所带来的严重后果。

2．互动功能

（1）互动功能所包含的教学内容

利用多媒体手段，生动再现课堂教学内容；

利用鼠标、键盘的操作，对屏幕画面仿真实物实施理想的自主操作，实现实操实训前的计算机仿真导训教学，其教学内容与实操实训一致。

（2）互动功能所能实现的教学目标

巩固课堂教学内容；

实现计算机仿真导训。

（3）实现计算机仿真导训的重要意义

实现个性化教学；

选择最佳实训教学方案；

全面提高实操实训效果；

缩短实操实训时间；

提高实操实训安全性；

减少实操实训投入；

降低实操实训污染。

（4）互动功能所能实现的教学效果

通过完整生动再现课堂教学内容 ，使学生对课堂教学内容加深理解，并充分记忆；

通过教学设计中各个"实训点"的再现，实现导训教学效果。

四、技术参数和性能指标

性能指标是指响应时间、事务处理速率和其他与时间相关的技术要求：

1.单件事务或单个用户：无故障成功完成事务处理，处理结果的时间不多于1秒。

2. 多个事务或多个用户：在设计空量的多个用户并行访问的条件下，故障成功完成事务处理，处理结果的时间不多于3秒。

3. Web页面(带宽1M/秒)的平均响应时间不能多于5秒，响应时间以页面显示完成为准；局域网页面平均响应时间不能多于2秒，音频、图像、视频、动画从下载到显示的时间不得多于30秒(不考虑网络因素)。

4. 系统自动下载运行环境所使用到的插件，系统给出所用到的插件网络连接地址，提供给不能正常显示的用户系统。

5. 客户端通过IE浏览器运行本程序时，单个二维进程CPU占用率不超过10%。单个三维进程CPU占用率不超过20%。

SCADA监视控制系统

一、概述

1、SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)监视控制系统由4个基础部分组成。

1）模拟管网的节点处安装压力传感器、流量变送器、调节流量系统。

2）以计算机为基础的过程控制与现场监控自动化系统软件，主要运用SCADA系统采集信号传输及控制。

3）数据采集系统通过信号传输系统的信号传输线，将节点压力信号传输到数据处理系统，对模拟管网运行进行实时监控、数据采集及故障诊断。

4）电气控制、变频调节、恒压给水控制系统组成。

2、该实训室可进行市政管网仿真模型展示、实训设施设备可供学生实训、教师进修培训、职业技能鉴定、社会培训、企业员工进修等服务项目。

1）管网闭水实验、

2）管网泄漏检测实训、

3）管网事故评判及管网运行工况监测实训等，

3、软件操作内容

1)主管网系统（投标提供视频演示）

2）9路分区管网操作（投标提供视频演示）

3）分区曲线选择（投标提供视频演示）

4）9大区分区历史数据库查询（投标提供视频演示）

5）分区数据报表功能（投标提供视频演示）

6）主管网动态流程演示，流程同步显示

7）各分区管网的动态状态与动画流程同步显示

8）变频泵功率、电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率

9）工频泵功率、电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率

二、技术参数

1、输入电源：三相五线220V±10% 50Hz

2、整机容量：≤4.5kVA

3、工作环境：温度-10℃～+40℃  相对湿度＜85%（25℃）  海拔＜4000m

4. 外形尺寸：＞800cm×60cm×180cm

三、设备组成

*1、网络式机柜：1800*700*700MM,采用蓝色框架结构，白色为搭配色，前后开门，方便实训操作，前门采用玻璃装饰，美观大方

2、面板控制屏采用铁质双层亚光密纹喷塑结构框架，铝质面板

3、仪表系统：主要有交流电压表、交流电流表以及各种温度检测仪表。

4、动力变速部分：0.75kW变频器工作电压：AC220；采用变频器控制电机的运转速度，从而使电机有不同的运转速度。

5、软件控制系统：可以控制自动调整运行工况，自动进行数据的处理，并且实现数据的存储，自动绘制曲线

*6、配电设施及控制台与调度室控制台相邻用来测量：水泵转速、电耗，功率、电压、水泵出口流量、压力，水位、管网中各管段流量、压力、水位、用水户用水量等参数。

7、控制手段：水泵开关、转速，水泵出口阀门开度，管网中各阀门的开关及开度。

*8、自动控制：流量控制阀、泄水阀、变频水泵、工频水泵、变频器

9、软件采用现场总线通信，通过仪表信号传送、计量仪表计数、压力传感器、通过电缆、传送给控制台，控制台采集所有的压力流量信号，给出控制信号，PID控制水泵，流量变频器。

10、网络版三菱PLC与变频器仿真教学软件（具有软件著作权，网络版）

11、触摸一体工业控制器：尺寸：17英寸

四、实验台控制智能模块

本模块可控制整机工作环境，确定 系统的工作稳定，可保护学生的实训时的稳定和安全，关键时可切断总电源。：

1)智能模块模块可检测、监控装置系统的交流电源的电压，在测量过压时，设备过载保护、能够采集被监控设备交流电源的电流值，在测量过流值时，设备过载保护、能够采集被监控设备交流用功功率温度、在测量过温时，设备过载保护

2）软件平台：

电流、电压温度、并通过CAN /GSM通讯上传到监控主机或监控云平台，监控主机或云平台可以判断被监控电源的运行状态，如电压，电流，电流和温度。

3）工作电源 额定电压AC220V、功耗  正常监视状态≤2W 报警状态≤2.5W、

4）监控报警过压（115%）、欠压（80%）过流、电流（50~1000mA）。

5）温度：50-120度、漏电报警：50-1000MA连续可调、漏电报警通道：1路、温度报警：4路。

6）电流检测通道：1路、电压检测通道：3路。

7）报警方式：APP远程报警触点容量AC 220V/3A ，DC 30V/3A、

8）通讯接口   通讯/GPRS通讯(选配)有效通讯距离≤1km.

9)通过手机可下载APP软件控制系统，或者电脑通过软件监控，

10)传感器:电流互感器及电流互感器：使用2000:1。如果实际使用互感器和产品配,置不同，多咯温度传感器使用的是100K特性的热敏电阻.

11）功能显示：可显示电压、电流、功率

12）界软件面

13）无线传感器:电压：3.6V。待机电流：20MA.报警电流产250MA、低压报警：30天、通信方式：GSM、接收灵敏度：-129dBm、无线标准

14）内置无线网络信号发射，可连接4G网络，不再需要另外增加通信成本

五、控制柜配置表