集智達(dá)工控機(jī)在管道直飲水工程中的應(yīng)用

　　一、直飲水行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)況

　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步以及廣大人民群眾健康意識(shí)的增強(qiáng)，一些經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)的城市居民對(duì)生活飲用水的質(zhì)量要求逐步提高，然而由于一些城市自來(lái)水水源或者在管道輸送過(guò)程中受到污染，使得自來(lái)水水質(zhì)有所降低。例如自來(lái)水的感官性狀指標(biāo)中要求無(wú)嗅、無(wú)味，但上海、廣州地區(qū)使用的自來(lái)水有時(shí)有明顯的異味,從而形成了管道直飲水的供求關(guān)系，使得管道直飲水市場(chǎng)從無(wú)到有，并在一些城市逐漸發(fā)展起來(lái)。

　　近期，北京集智達(dá)智能科技有限責(zé)任公司采用嵌入式工控機(jī)產(chǎn)品，結(jié)合RemoDAQ-8000系列分散式數(shù)據(jù)采集I/O模塊，為國(guó)家某部委辦公大樓開(kāi)發(fā)了一套管道直飲水控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)不僅保障了直飲水處理過(guò)程的安全性，同時(shí)通過(guò)GPRS通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，縮短管道直飲水系統(tǒng)維護(hù)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間，為保證服務(wù)質(zhì)量搭建了一個(gè)優(yōu)秀的平臺(tái)。

　　二、管道直飲水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　管道直飲水系統(tǒng)主要由管道直飲水機(jī)房、GPRS通信、監(jiān)控中心及三大部分構(gòu)成。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

　　1. 管道直飲水機(jī)房控制系統(tǒng)

　　(1)產(chǎn)品選型

　　管道直飲水機(jī)房的控制系統(tǒng)是由嵌入式工控機(jī)和分散式數(shù)據(jù)采集I/O模塊組成。由于管道直飲水機(jī)房環(huán)境比較潮濕，對(duì)控制器的腐蝕性較大，要保證控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性、必須選用具有良好防潮性能的控制器。經(jīng)過(guò)對(duì)本公司多種產(chǎn)品比較，最終選定EPC6800嵌入式計(jì)算機(jī)作為直飲水機(jī)房系統(tǒng)的控制核心，EPC6800嵌入式計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備的接口驅(qū)動(dòng)采用RemoDAQ-8000系列分散式數(shù)據(jù)采集I/O模塊。

　　EPC6800嵌入式計(jì)算機(jī)采用全封閉的鋁合金氧化外殼，具有良好的防潮性能、散熱性能抗沖擊以及防塵能力。搭載的AMD Geode LX800低功耗處理器，板載256M內(nèi)存，提供2個(gè)10/100M以太網(wǎng)接口、4個(gè)USB2.0和6個(gè)串口。支持9V~30V寬電壓輸入方式。

　　RemoDAQ-8000系列分散式數(shù)據(jù)采集I/O模塊是由集智達(dá)智能自主研發(fā)的工業(yè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制產(chǎn)品。產(chǎn)品線涵蓋RS485、工業(yè)以太網(wǎng)、可編程控制器、中繼器、接口轉(zhuǎn)換模塊等28類(lèi)120多種產(chǎn)品。RemoDAQ-8000系統(tǒng)產(chǎn)品的主要特點(diǎn)有：

　　l 可依用戶(hù)要求量體裁衣

　　l 產(chǎn)品可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

　　l 擴(kuò)展能力強(qiáng)，基于RS-485總線，最多可接入255個(gè)模塊

　　l 傳輸距離長(zhǎng)，沒(méi)有中繼器時(shí)可傳輸1.2公里

　　l 工作溫度范圍大：-25℃～+70℃

　　l MTBF(平均無(wú)故障時(shí)間)大于80000小時(shí)

　　l 價(jià)格極具競(jìng)爭(zhēng)性。

　　在本項(xiàng)目的管道直飲水機(jī)房中使用的產(chǎn)品有：

　　l R-8017：8路電壓輸入模塊

　　l R-8024：4路模擬量輸出模塊

　　l R-8042：13路隔離集電極開(kāi)路輸出模塊

　　l R-8051：16路干結(jié)點(diǎn)數(shù)字量輸入模塊

　　l R-8073A：三相全參數(shù)電量變送模塊

　　(2)系統(tǒng)工作流程

　　直飲水處理系統(tǒng)劃分為2大部分：前端的制水系統(tǒng)和后端的供水系統(tǒng)，這兩個(gè)系統(tǒng)之間是松耦合關(guān)系,可獨(dú)立工作。其工作流程如圖2所示：

　　制水系統(tǒng)從自來(lái)水管網(wǎng)接入自來(lái)水，分別通過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾罐、活性碳過(guò)濾罐、軟水罐、精濾罐后，再次增壓打入RO反滲透系統(tǒng)，制成純凈水進(jìn)入儲(chǔ)水罐中。為了節(jié)約能源和延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命，自來(lái)水管網(wǎng)連接的是一個(gè)穩(wěn)壓罐。若自來(lái)水管網(wǎng)壓力足夠，穩(wěn)壓罐電子閥開(kāi)啟，自來(lái)水可直接通過(guò)4級(jí)過(guò)濾罐;若自來(lái)水管網(wǎng)壓力不足則穩(wěn)壓罐電子閥關(guān)閉，增壓泵開(kāi)啟，保證制水系統(tǒng)正常工作。一般情況，夜間制水系統(tǒng)進(jìn)入維護(hù)狀態(tài)，各過(guò)濾罐開(kāi)始自我反沖洗，以保證濾膜的使用壽命。

　　供水系統(tǒng)利用變頻恒壓技術(shù)，將水輸送到各樓層，供員工們飲用。為了保證水質(zhì)，儲(chǔ)水罐的出水口安裝紫外線設(shè)備進(jìn)行消毒。下班后，供水系統(tǒng)進(jìn)入維護(hù)狀態(tài)，分批打開(kāi)回水閥，在水中加入臭氧，對(duì)飲水管道和儲(chǔ)水罐進(jìn)行消毒處理，保證管道的干凈。

　　2. GPRS通信

　　(1)產(chǎn)品選型

　　通信部分由集智達(dá)智能自主研發(fā)的RemoDAQ-8554A GPRS DTU無(wú)線通訊模塊完成。該產(chǎn)品為用戶(hù)提供高速、永遠(yuǎn)在線、透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶摂M專(zhuān)用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。DTU是基于中國(guó)移動(dòng)通訊運(yùn)營(yíng)商的GSM/GPRS通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控終端設(shè)備，采用當(dāng)今前沿內(nèi)核技術(shù)設(shè)計(jì)的一款工業(yè)級(jí)無(wú)線通訊終端產(chǎn)品，適用于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的各種室內(nèi)或野外惡劣環(huán)境，主要針對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化、工業(yè)控制、交通管理、氣象、環(huán)保監(jiān)測(cè)、煤礦、金融、證券、油田等行業(yè)的應(yīng)用，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的透明傳輸，并可通過(guò)輔助手段來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)DTU的控制，組成用戶(hù)專(zhuān)用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

　　該產(chǎn)品主要特點(diǎn)有：

　　l 支持RS-232/485接口

　　l 使用方便、靈活、可靠

　　l 數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線

　　l 支持高速、透明/協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸，內(nèi)置軟硬件看門(mén)狗，優(yōu)化電磁兼容設(shè)計(jì)，保證DTU的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行

　　l 支持短信、本地串口和遠(yuǎn)程中心端圖形界面DTU參數(shù)維護(hù)

　　l 支持動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心域名和IP地址

　　l 支持中英文短信接收、單發(fā)、群發(fā)功能

　　l 數(shù)據(jù)/短信觸發(fā)、網(wǎng)絡(luò)與短信通道自由切換

　　l 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心端實(shí)際串口/虛擬串口對(duì)DTU的一對(duì)一、一對(duì)多通訊

　　l 優(yōu)化電磁兼容設(shè)計(jì)，適合電磁環(huán)境惡劣和要求較高的應(yīng)用需求

　　l 采用先進(jìn)電源技術(shù)，供電電源適應(yīng)范圍寬，提高設(shè)備的穩(wěn)定性

　　l 采用可插拔式接線端子，適合工控行業(yè)應(yīng)用

　　l 支持外部電源控制

　　l 可根據(jù)用戶(hù)的特殊需求定制模擬量、數(shù)字量采集功能的工作模式

　　(2)GPRS模塊工作原理：現(xiàn)場(chǎng)的采集模塊終端將現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS無(wú)線通訊系統(tǒng)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器上，在服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和共享，同時(shí)有控制權(quán)限的服務(wù)器或PC機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可以直接進(jìn)行控制命令的發(fā)送，無(wú)需中轉(zhuǎn)。服務(wù)器數(shù)據(jù)中心將現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)發(fā)送到通訊主站，使通訊主站也能觀察到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況。

　　3. 監(jiān)控中心

　　(1)監(jiān)控中心需求分析

　　甲方原有設(shè)計(jì)方案中要求專(zhuān)人定時(shí)巡察過(guò)濾系統(tǒng)是否正常運(yùn)行、軟水劑是否用完、水泵工作是否正常等。由于管道直飲水機(jī)房往往分布在城市各處，一旦設(shè)備發(fā)生故障，維修服務(wù)響應(yīng)不及時(shí)，很容易引起過(guò)客戶(hù)對(duì)服務(wù)質(zhì)量不滿意。此外濾芯屬于易耗品，對(duì)于濾芯老化問(wèn)題的提早發(fā)現(xiàn)，并及時(shí)的進(jìn)行更換，確保水質(zhì)安全是提高服務(wù)質(zhì)量的有效方法。為此，本公司與北京服裝學(xué)院聯(lián)合開(kāi)發(fā)的基于Windows XP Embedded 操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件。

　　本軟件具有水質(zhì)監(jiān)測(cè)、狀態(tài)報(bào)警、圖表打印、數(shù)據(jù)查詢(xún)等功能，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)因停電、水泵過(guò)熱、過(guò)濾設(shè)備堵塞、水位超限等情況造成直飲水系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，并進(jìn)行報(bào)警。如果管道直飲水機(jī)房的設(shè)備出現(xiàn)故障，監(jiān)控中心可在較短時(shí)間內(nèi)接收到現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送的故障信號(hào)，及時(shí)派出維修人員，縮短服務(wù)響應(yīng)時(shí)間。監(jiān)控中心系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示：

　　(2)監(jiān)控中心軟件功能模塊簡(jiǎn)介

　　1) 數(shù)據(jù)采集模塊：管理員不僅可以設(shè)定采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔、而且可以根據(jù)每個(gè)直飲水機(jī)房系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)定需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)，進(jìn)一步降低冗余數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)存儲(chǔ)資源的占用率。數(shù)據(jù)采集模塊接收到直飲水機(jī)房的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)后，以報(bào)表的形式提供給用戶(hù)。

　　2) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊：報(bào)警中心的服務(wù)器最多可記錄每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)60天的數(shù)據(jù)，管理員可以對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類(lèi)查詢(xún)或者模糊查詢(xún)。通過(guò)存儲(chǔ)信息設(shè)定管理員可以更改數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式、存放地址以及存儲(chǔ)項(xiàng)目。

　　3) 權(quán)限管理模塊：考慮到交互用戶(hù)使用軟件的安全性，降低后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)的工作量，系統(tǒng)提供了權(quán)限設(shè)定功能。對(duì)具有管理權(quán)限的使用者，軟件允許其查看、刪除、添加、打印數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史數(shù)據(jù)信息，而普通用戶(hù)僅能查看數(shù)據(jù)庫(kù)中的當(dāng)天數(shù)據(jù)信息。

　　4) 故障報(bào)警模塊：管理者可以設(shè)定需要觀測(cè)參數(shù)報(bào)警閥值、報(bào)警優(yōu)先級(jí)以及重復(fù)報(bào)警時(shí)間。實(shí)時(shí)故障報(bào)警功能是采用顏色和圖形方式來(lái)提示用戶(hù)當(dāng)前的故障點(diǎn)。例如變頻器發(fā)生故障時(shí)，數(shù)據(jù)表中相應(yīng)參數(shù)項(xiàng)的文字會(huì)由綠色轉(zhuǎn)變紅色，同時(shí)在軟件頂部框條有紅色警示燈圖形提示。本模塊設(shè)計(jì)中還加入了濾芯使用壽命提示功能，在水處理過(guò)程中過(guò)濾膜屬于易耗品，它的清潔程度影響到直飲水的水質(zhì)，需要維護(hù)人員定期進(jìn)行更換。故障報(bào)警模塊記錄各個(gè)站點(diǎn)過(guò)濾膜開(kāi)始使用時(shí)間和需要更換時(shí)間，可以及時(shí)提醒更換，幫助廠家進(jìn)一步提高服務(wù)質(zhì)量。

　　5) 報(bào)表模塊：實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和歷史監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)(水泵運(yùn)行狀態(tài)、溫度、水質(zhì)參數(shù)等)可采用報(bào)表的形式導(dǎo)出到Excel中，供管理員查看或者上報(bào)。此模塊還提供了便利的打印功能，可以打印當(dāng)前數(shù)據(jù)、故障報(bào)警數(shù)據(jù)、查詢(xún)數(shù)據(jù)等信息。

　　6) GPRS通信設(shè)定：為了便于用戶(hù)使用本公司的模塊化產(chǎn)品，軟件設(shè)計(jì)中直接集成了GPRS模塊的配置軟件。用戶(hù)不需要在安裝GPRS的驅(qū)動(dòng)程序，在硬件設(shè)備連接無(wú)誤的前提下，軟件可以自動(dòng)識(shí)別GPRS模塊信息，用戶(hù)只需設(shè)定IP地址即可。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試運(yùn)行，該系統(tǒng)不僅滿足了客戶(hù)的實(shí)際需求。對(duì)甲方來(lái)說(shuō)，也改變了其售后服務(wù)的理念，由響應(yīng)式服務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)式服務(wù)，提高了客戶(hù)滿意度，增加了甲方在行業(yè)里的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。