GPRS供水管網監(jiān)測系統(tǒng)

由于城市供水地理位置分散，采集、控制功能要求穩(wěn)定，安全性要求較高。一般采取人工抄表、電話報數、現場手動操作的原始調度方法。收集信息數量少、處理慢、傳遞遲，調度處于低級階段，以保證不缺水和維持正常運行為主，談不上優(yōu)化調度。遇上爆漏及其他事故，反映遲鈍損失擴大。

城市供水調度監(jiān)控系統(tǒng)可以對遠程現場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現管網壓力、水流量等的數據傳送及各水廠出水量的控制，便于及時了解及控制遠端生產運行情況，降低故障率，縮短檢修時間，減少停水次數。各管網監(jiān)測點的數據采集終端可自動采集管道壓力、水流量等的實時數據，信息傳輸到自來水公司的調度中心，調度中心通過對傳輸回來的數據進行分析，可找到出故障的地點，從而當一個遠端出現故障時，能在最短的時間內解決問題。

目前，自來水供水調度監(jiān)控系統(tǒng)中采用的數據通信可簡單分為有線和無線兩大類，其中有線通信主要包括架設光纜、電纜或租用電信電話線、X.25、DDN、ADSL等，而無線則包括超短波通信、擴頻通信、衛(wèi)星通信、GSM 短信/GPRS通信等。

在城市供水調度監(jiān)控系統(tǒng)中，由于各管網監(jiān)控點分布范圍廣、數量多、距離遠，個別站點還地處偏僻，因此架設光纜（電纜）難度大、費用高，向電信部門租用專用電話線又要申請很多電話線，而且有些監(jiān)控點線路難以到達，況且采用電話線路時需要等待漫長的電話撥號過程，速度慢，運營成本較高，不切合實際。總之監(jiān)控系統(tǒng)采用有線通信方式建設周期長、工作難度大、運行費用高，不便于大規(guī)模使用；與之相比，無線通信方式則顯得非常靈活，它具有投資較少、建設周期短、運行維護簡單、性價比高等優(yōu)點。

在監(jiān)控系統(tǒng)中，無線通信方式主要包括：超短波（230MHz）無線數傳、擴頻、衛(wèi)星通信、GSM數字蜂窩通信系統(tǒng)等，其中衛(wèi)星通信由于通信費用昂貴，只在一些特殊的領域下使用，未得以普及；而擴頻通信技術雖然速率高，但只能在視距范圍內傳輸，應用也受到限制。采用超短波數傳電臺作為傳輸信道具有組網靈活、擴展容易、維修方便、運行費用低等優(yōu)點，但由于系統(tǒng)工作于230MHz且多采用普通間接調制的數傳電臺，這就造成系統(tǒng)易受外界干擾、 通信速率低、誤碼率高、數據傳送量不大、信號覆蓋范圍小等缺點。

經過比較分析，我們選擇中國移動的GPRS系統(tǒng)作為供水調度監(jiān)控系統(tǒng)的數據通信平臺。目前GSM網絡經過電信部門的多年建設，覆蓋范圍不斷擴大，已成為成熟、穩(wěn)定、可靠的通信網絡，特別是中國移動新推出的GPRS數據業(yè)務。GSM/GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務平臺上構建自來水供水調度監(jiān)控系統(tǒng)，實現管網監(jiān)控點的無線數據傳輸具有可充分利用現有網絡，縮短建設周期，降低建設成本的優(yōu)點，而且設備安裝方便、維護簡單。

為了滿足對生產過程的調度和指揮，需要一個可靠的SCADA系統(tǒng)。它一般由企業(yè)生產調度指揮中心、水廠、管網測壓點、抄表遙測等組成。它所具有的功能一般包括：數據采集控制功能，數據傳輸功能，數據顯示及分析功能，報警功能，歷史數據的存儲、檢索、查詢功能，報表顯示及打印功能，遙控功能，網絡功能等。
管網測點SCADA自動化控制系統(tǒng)，主要監(jiān)測分散管網測點站點。該系統(tǒng)采用兩級控制，一級為SCADA系統(tǒng)中心控制室，二級為管網測點站點遠程測控終端GPRS RTU。中心控制室負責監(jiān)視、管理和控制等工作。站點GPRS RTU負責多個管網測點站點的數據采集，無線傳輸、管網測點壓力的自動控制。
調度中心對各個管網測點進行實時監(jiān)控并指揮各個水廠的出水量，它是系統(tǒng)的信息采集和控制中心。調度中心采集各站點的數據信息，并對這些信息進行存儲、分析匯總或打印等處理。通過數據分析，及時給出報警信息或向站點發(fā)出控制命令，控制站點設備的運行，以實現整個系統(tǒng)的調度和管理。
GPRS RTU（遠程測控終端）是SCADA系統(tǒng)的基本組成單元，采集、控制和通信是他所具有的基本功能。對于具有分布式、集散型、網絡化特點的企業(yè)，其SAS/SCADA系統(tǒng)的建立，離不開承上啟下的GPRS RTU產品。城市供水綜合自動化系統(tǒng)中的SCADA系統(tǒng)，必須具備并且非常重要的一個功能就是：實時、準確地監(jiān)測遍布于全市的自來水管網的流量、壓力等變化情況。應用于管網測壓的GPRS RTU產品就是為此目的而設計的。由于管網測壓工藝簡單、無須控制、散布廣泛，因此就要求此類GPRS RTU產品具有結構簡單、性能可靠、價格便宜等特點。

管網監(jiān)控點：各監(jiān)控點通過數據采集模塊采集如壓力、流量等數據，通過RS232（RS485）接口與GPRS透明數據傳輸終端相連，無標準通訊接口的設備，也可以采用我公司帶有模擬量、開關量采集功能的RS6011G GPRS RTU。通過GPRS透明數據傳輸終端內置嵌入式處理器對數據進行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網絡。

（1）、基本原理:

通過RS—485總線將數字傳感器（也可采用模擬輸出傳感器）與瑞申無線智能測控終端連為一體，構成現場監(jiān)控單元。瑞申無線測控終端內置：CPU模塊、數據存儲模塊、控制模塊、GPRS/CDMA數據通信模塊。可現場接入多路模擬量、開關量、繼電器信號等數據，然后直接通過GPRS無線模塊將現場數據與遠程控制中心連接，將采集數據實時發(fā)送到遠程數據庫服務器，并存儲到數據庫中。 通過該系統(tǒng)，即使在遠離觀測現場的異地，也能方便地對各種環(huán)境要素如流量、壓力等數據的采集讀取，真正實現了遠程監(jiān)測和數據共享的功能。除數據遠程采集、實時監(jiān)控外，系統(tǒng)還可實現遠程手機報警，并通過用戶手機遠程控制現場設備。

（2）、功能特點：

◎ 采集傳輸控制一體化，提高了系統(tǒng)可靠性，降低了成本；

◎ 采用超低功耗高性能的嵌入式處理器，數據采樣精度小于2‰；

◎ 內嵌看門狗，不死機，掉線自動恢復；

◎ 配備多種接口資源：包括模擬信號采集、開關量采集、脈沖信號輸入、繼電器控制輸出等；

◎ 繼電器可設置報警聯動；

◎ 支持一路RS232/RS485（只支持MODBUS協(xié)議）方式的用戶數據接口，可接入電子式傳感器、PLC等各種設備；

◎ 短信數據傳輸或GPRS實時在線傳輸方式；

◎ GPRS 遠程在線設置和短信息遠程設置功能；

◎ 支持終端遠程進入休眠模式，并可用多種方式喚醒；

◎ 監(jiān)控中心及手機遠程控制現場設備；

◎ 可向用戶設定的手機發(fā)送短信報警信息；

◎ 模擬量分時段報警；

◎ 用戶可以編程的量程轉換和報警上下限設定；

◎ 內設工業(yè)時鐘，精確記時；

◎ 自動定時上報和事件觸發(fā)上報功能；

◎ 內置大容量FLASH存儲器，數據自動記錄，支持歷史數據檢索；

◎ 板載工業(yè)級GSM/GPRS通信模塊，方便用戶選擇GSM/GPRS組網方式；

◎ 提供用戶設置軟件，開放式接口，方便與組太軟件及其他軟件連接；

服務器申請配置固定IP地址，采用移動通信公司提供的專線，與GPRS網絡相連。由于專線可提供較高的帶寬，當管網監(jiān)控點數量增加，中心不用擴容即可滿足需求。

監(jiān)控中心服務器接收到GPRS網絡終端傳來的連接申請先進行認證，認證通過后接受傳來的數據并進行處理。

系統(tǒng)功能
　　中心控制室負責整個系統(tǒng)地控制監(jiān)控。配有打印機電臺等。
　　遙控遙測
　　測量各站點的狀態(tài)，通過監(jiān)視各個測壓點的壓力，調控供水系統(tǒng)的水泵的開關；測量、控制可人為干預進行，也可根據設定進行。
　　數據處理
　　可存儲系統(tǒng)各站點的工作狀態(tài)信息，并對信息進行統(tǒng)計處理產生各種報表輸出。
　　網絡連接
　　系統(tǒng)應用MODBUS RTU/ASCII協(xié)議，可以方便的聯入其他計算機系統(tǒng)。
　　報警指示
　　監(jiān)測數據量有上、下限報警指示功能。
　　系統(tǒng)參數輸入及組態(tài)
　　輸入系統(tǒng)參數，如巡檢周期、控制參數、報警限、計算公式、系統(tǒng)時間等，并對這些參數進行組態(tài)，以形成完整的系統(tǒng)操作、控制、統(tǒng)計、顯示、打印參數數據庫。整個系統(tǒng)以此數據庫為基礎運行。
　　自動巡檢
　　中心控制室自動巡檢n個站點及送水泵房工作情況。
　　手動采集
　　可以人為手動巡檢N個站點，得到監(jiān)控數據。
　　歷史數據打印
　　根據系統(tǒng)設定參數，自動打印系統(tǒng)遙測、遙控等運行狀態(tài)數據。
　　供水數據統(tǒng)計
　　能實現對N個管網測點的壓力，生成報表。
　　遠程診斷、遠程維護、遠程升級
　　通過網絡，可以對GPRS RTU遠程診斷、遠程維護、遠程升級。

本系統(tǒng)以自來水廠的生產過程為背景，提出了一套基于PC機的自動供水計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計方案。現場調試證明，該方案切實可行，既保證了水廠的不間斷生產又提高了水廠的管理水平。系統(tǒng)的開發(fā)時間短，成本低，節(jié)能效益明顯。適合廣大中小城市的供水調度進行技術改造。