城市供水無(wú)線(xiàn)監控系統

摘    要：本文提出了一種基于GPRS 的城市供水無(wú)線(xiàn)監控系統設計原理和實(shí)現方案，簡(jiǎn)要介紹了GPRS 技術(shù)的基本知識，描述了GPRS 無(wú)線(xiàn)傳輸應用于供水系統數據傳輸的實(shí)現方法。通過(guò)實(shí)際應用，獲得了理想的效果。

關(guān)鍵詞：GPRS；DDN；供水；無(wú)線(xiàn)；在線(xiàn)；監控；

一、背景介紹

隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，水對人民生活與生產(chǎn)的影響日益加強，對供水的質(zhì)量與可靠性的要求不斷提高，人們也更加重視降低供水系統的能耗，為此，一項重要而有效的措施就是加強供水系統工況的監測，尤其是加強水處理廠(chǎng)各個(gè)工藝環(huán)節的自動(dòng)監測與控制。
在城市供水調度監控系統中，由于各管網(wǎng)監控點(diǎn)具有分布范圍廣、數量多、距離遠、個(gè)別地點(diǎn)地處偏僻、環(huán)境惡劣等特點(diǎn)，所以選擇有線(xiàn)通信顯然不切合實(shí)際。與之相比，利用GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊則顯得非常靈活，它具有投資少、建設周期短、實(shí)時(shí)性可靠性高、運行維護簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，而且同其它傳輸設備相比具有非常高的性?xún)r(jià)比。

二、系統組成

系統采用兩級控制：一級為供水公司監控中心；二級為各監控點(diǎn)。框圖如下： 

  水司監控中心系統配置                                                  各監測點(diǎn)系統配置示例

系統由一個(gè)主站（水司監控中心）和N個(gè)分站（監測點(diǎn)）組成。各監控點(diǎn)使用RTU（PLC）負責采集供水管網(wǎng)的壓力、流量、液位以及控制泵房揚水泵的啟動(dòng)、復位、停止等。采集到的數據通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊實(shí)時(shí)上傳至監控中心。監控中心的計算機對采集后的數據做進(jìn)一步的處理和分析，來(lái)監測整個(gè)供水管網(wǎng)的運行情況，如果出現某個(gè)測量站點(diǎn)參數異常的情況則通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊發(fā)送各種控制命令，來(lái)控制外站RTU(PLC)和揚水泵的運行，以避免出現空抽、管道壓力過(guò)大等可能發(fā)生的問(wèn)題。

系統組成框圖如下：

(圖)城市供水無(wú)線(xiàn)監控系統

三、系統分析

本系統采用一對多組網(wǎng)，半雙工協(xié)議透明傳輸。中心調度室設在自來(lái)水公司辦公大樓頂層，中心調度室與各監測點(diǎn)采用GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊對多點(diǎn)通信。無(wú)線(xiàn)通信采用具有SCADA功能的主從通信協(xié)議，RTU(PLC)通過(guò)其標準RS-232接口或RS-485接口與GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊相連實(shí)現無(wú)線(xiàn)通信，信道速率為9600bps。中心調度室對水廠(chǎng)自控系統可實(shí)行實(shí)時(shí)監視也可進(jìn)行控制。 

中心調度室功能：在調度室計算機利用軟件讀取水廠(chǎng)參數（出廠(chǎng)水壓力、流量、pH值、余氯，水泵開(kāi)、停、故障狀態(tài)等少量參數）和管網(wǎng)壓力數據；上位機監控軟件，用于監視水廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程和管網(wǎng)壓力，實(shí)現供水合理調度。在調度室監控計算機可通過(guò)畫(huà)面和曲線(xiàn)實(shí)現對現場(chǎng)的監測。供水調度人員可以根據采集的數據進(jìn)行水廠(chǎng)的生產(chǎn)調度和指揮，還可打印各種報表。

RTU(PLC)根據其不同用途分別放置在壓力、流量、液位等需要監控的監測點(diǎn)，負責壓力、流量、液位等各項數據的采集和依據中心調度室指令實(shí)行管網(wǎng)的各項控制功能。RTU(PLC)通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊接收來(lái)自中心調度室的各項指令，并依據指令向中心調度室傳送實(shí)時(shí)數據或進(jìn)行各項控制功能。

分級管理結構示意圖如下：

注：在較大的城市供水系統中，供水公司下屬可能有多個(gè)水廠(chǎng)，較大的自來(lái)水廠(chǎng)又有多個(gè)工藝過(guò)程，同時(shí)又負責多個(gè)管網(wǎng)測壓站、管網(wǎng)加壓站和水源井監控站的管理。如果將系統的所有信息都直接傳送到水司控制中心，由水司完成整個(gè)系統的控制是不合理的。因此就需要建立多個(gè)水廠(chǎng)分控中心，在水廠(chǎng)內建立多個(gè)監控分站和自來(lái)水取水、供水監控站點(diǎn)，以實(shí)現信息的逐級傳輸和系統的分級控制。

水廠(chǎng)可以根據自己不同情況選擇不同方式建立自控系統。為了便于統一管理，中心調度室與水廠(chǎng)自控中心采用GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊點(diǎn)對點(diǎn)通訊。水廠(chǎng)自控中心通過(guò)中心調度室傳輸過(guò)來(lái)的實(shí)時(shí)數據，也可以監測管網(wǎng)各監測點(diǎn)和各小水廠(chǎng)運行情況。水廠(chǎng)自控中心對水廠(chǎng)的生產(chǎn)及各站點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，它是系統的信息采集和控制中心。水廠(chǎng)自控中心采集各站點(diǎn)的數據信息，并對這些信息進(jìn)行存儲、分析匯總或打印等處理。通過(guò)數據分析，及時(shí)給出報警信息或向站點(diǎn)發(fā)出控制命令，控制站點(diǎn)設備的運行。水廠(chǎng)自控中心還需將匯總數據實(shí)時(shí)傳送到水司監控中心，水司監控中心對數據做進(jìn)一步的處理和分析，合理實(shí)現整個(gè)系統的調度和管理。

四、系統優(yōu)勢

1、替代了光纖和專(zhuān)線(xiàn)，降低了網(wǎng)絡(luò )建設成本，為用戶(hù)節省大量的費用；

2、工程建設周期短；

3、可靈活方便地進(jìn)行安裝布署；

4、擴充性強；

5、提供高可靠性；

6、提供遠程實(shí)時(shí)監控；

7、傳輸速率高，巡檢速度快；

8、設備成本低，性?xún)r(jià)比高。

五 、總結

城市供水調度監控系統可以對遠程現場(chǎng)的運行設備進(jìn)行監視和控制，以實(shí)現管道壓力、水流量的數據傳送及閥門(mén)開(kāi)關(guān)的自動(dòng)控制，降低了故障率和提高了對系統的反應時(shí)間。便于及時(shí)迅速的了解及控制遠端管道及閥門(mén)，降低故障率和檢修的時(shí)間，減少停水次數。各水源監測點(diǎn)的數據采集終端可自動(dòng)采集管道壓力、水流量的實(shí)時(shí)數據與開(kāi)關(guān)狀態(tài)等數據，信息傳輸到自來(lái)水公司的監控中心，監控中心通過(guò)對傳輸回的數據進(jìn)行分析，可找到出故障的地點(diǎn)，從而當一個(gè)遠端出現故障時(shí)，能在較短的時(shí)間內解決問(wèn)題，恢復供水，提高了整體的服務(wù)水平，從而實(shí)現了城市供水的信息化、現代化.。