GPRS的城市供水報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

湯軍

[摘要]城市供水系統(tǒng)是保證居民能夠穩(wěn)定、安全、可靠飲水的重要保障，城市報(bào)警系統(tǒng)是組成該系統(tǒng)重要的一部分，我國大多數(shù)城市報(bào)警系統(tǒng)的自動(dòng)化水平還比較低。本文介紹了GPRS的城市供水報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)城市供水泵站出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響到居民生活用水，一般要延遲很長(zhǎng)時(shí)間。針對(duì)這種情況利用GPRS短信模塊，通過發(fā)送短信的方式進(jìn)行及時(shí)的通知，降低故障率，為城市居民的生活用水提供保障。

[關(guān)鍵詞]GPKS；供水報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)；城市供水系統(tǒng)

[中圖分類號(hào)]TV674 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B [文章編號(hào)]1672-5158（2013）06-0261-01

本文介紹了城市供水監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。城市供水主要由于分布的范圍大，所以供水報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)是主要的問題。要設(shè)計(jì)城市供水報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)，就要了解城市供水工藝的流程并進(jìn)行研究。城市供水系統(tǒng)受到地理?xiàng)l件和城市規(guī)模的影響，在報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)中要做好規(guī)劃。

一、城市供水系統(tǒng)的流程和報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案

1 城市供水工藝主要包括原水提取、凈化處理和凈水輸送。對(duì)于原水提取要監(jiān)視水源水位、電機(jī)電流、取水泵狀態(tài)、流量、門閥的狀態(tài)等，一個(gè)水源地有一個(gè)或多個(gè)取水泵。凈化處理需要監(jiān)視儲(chǔ)水池水位、電源電壓、送水泵狀態(tài)、流量等機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，一個(gè)水廠的送水泵有一臺(tái)或多臺(tái)同時(shí)運(yùn)行，監(jiān)控系統(tǒng)要控制送水泵的運(yùn)行和閥門的開關(guān)。凈水出送要監(jiān)視管網(wǎng)壓力、電機(jī)電流和閥門的狀態(tài)等，還要監(jiān)視防盜報(bào)警狀態(tài)。城市供水監(jiān)控系統(tǒng)有一個(gè)調(diào)度機(jī)和多個(gè)終端機(jī)組成，通過網(wǎng)絡(luò)連接起來。調(diào)度機(jī)是接受調(diào)度人員的操作并終端機(jī)發(fā)送相應(yīng)的命令，接受終端機(jī)傳送的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)起來，供用戶查詢，生成和打印報(bào)表等終端機(jī)可以連接電阻式遠(yuǎn)傳壓力表或4-20mAK力變送器，連接4-20mA水位計(jì)。終端機(jī)有DC24V電源輸出，可以主動(dòng)上發(fā)出命令和取消。支持遙測(cè)、遙控、精度設(shè)置和讀取、上發(fā)設(shè)置、讀取等。

2 在供水報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)上。GPRS模塊反饋分析數(shù)據(jù)達(dá)到相應(yīng)報(bào)警值自動(dòng)告知供水報(bào)警的地點(diǎn)，是哪個(gè)泵站。采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)不同城市的數(shù)據(jù)的采集，通過GPRS模塊數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心。分布在不同城市的采集系統(tǒng)和監(jiān)控室的上位機(jī)系統(tǒng)組成了硬件系統(tǒng)，將組態(tài)軟件中上位系統(tǒng)傳回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)不合理的數(shù)據(jù)通過揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)。利用GPRS短信模塊發(fā)出短信報(bào)知警報(bào)的地點(diǎn)和事故原因。數(shù)據(jù)庫將采集回來的數(shù)據(jù)按時(shí)間間隔存儲(chǔ)起來，利用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)可以把所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析。

二、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和報(bào)警軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 分散在城市不同地方的采集系統(tǒng)和上位機(jī)系統(tǒng)組成了硬件系統(tǒng)。采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是壓力的傳感器將泵房里出口壓力和泵房溫度采集，通過4-20mA電流環(huán)傳送到數(shù)據(jù)采集模塊。水位將采集的數(shù)據(jù)用開關(guān)量24V傳送給數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊將AI通道內(nèi)的數(shù)據(jù)和DI通道里進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。將處理過的數(shù)據(jù)傳送給GPRS模塊。通過接口將測(cè)量的電壓、電流的數(shù)據(jù)也傳送給GPRS模塊，這樣GPRS就可以將數(shù)據(jù)直接傳至監(jiān)控中心。水位傳感檢測(cè)水廠清水池的水位，如果水位太低，則取水泵房需增開機(jī)組，保證管網(wǎng)壓力和正常供水。如果水位高，則需減少機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)，避免不必要的浪費(fèi)。將水位傳感器放置在檢測(cè)集水進(jìn)水位，主要監(jiān)測(cè)河床水位，特別在洪水季節(jié)，避免洪水進(jìn)入泵房造成機(jī)電設(shè)備燒毀，并降低相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失。

2 監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)一般都是工控機(jī)。也就是工業(yè)計(jì)算機(jī)，通過里面的軟件和各種接口，例如串口、以太網(wǎng)等等，采集各種設(shè)備的數(shù)據(jù)，例如PLC、儀表、變頻器等等，工控機(jī)把數(shù)據(jù)采集上來，通過軟件把數(shù)據(jù)顯示到畫面上，可以在工控機(jī)上就能看到遠(yuǎn)程的設(shè)備的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，可以操控，同時(shí)也可以統(tǒng)計(jì)別的復(fù)雜功能。利用GPRS模塊數(shù)據(jù)分析技術(shù)，技術(shù)指標(biāo)有：MODEM技術(shù)指標(biāo)、接口、供電等都要特殊的要求。MODEM天線接口是SMA陰頭插座，將SMA陽頭的插口接在MODEM上。GPRS數(shù)據(jù)模塊的安裝，確保SIM卡的金屬接觸面向外，要將模塊安置在相應(yīng)的位置上，確保模塊安裝位置的準(zhǔn)確到位。天線和模塊及工控機(jī)連接串口線將GPRS模塊和工控機(jī)的接口相連接，通過適配器為GPRS提供電源。

3 在報(bào)警軟件的選用SCADA三遙系統(tǒng)軟件。

SCADA三遙系統(tǒng)軟件的運(yùn)行界面如圖1所示。系統(tǒng)使用的計(jì)算機(jī)SCADA自動(dòng)化技術(shù)被叫做計(jì)算機(jī)的“四遙”技術(shù)，該技術(shù)包含遙調(diào)、遙控、遙信和遙測(cè)等四個(gè)方面的技術(shù)，其是建立在計(jì)算機(jī)應(yīng)用平臺(tái)上的生產(chǎn)活動(dòng)調(diào)度和控制的自動(dòng)化管理系統(tǒng)。采用該種技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)視與控制，從而履行遠(yuǎn)程信號(hào)報(bào)警、參數(shù)調(diào)節(jié)、測(cè)量、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)采集等。水廠構(gòu)建完整的SCADA自動(dòng)化控制系統(tǒng)，全面兼顧和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與無線的電調(diào)度管理系統(tǒng)之間的銜接，從而形成企業(yè)的內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度系統(tǒng)、自控系統(tǒng)之間的有機(jī)結(jié)合，對(duì)水廠的生產(chǎn)運(yùn)行做有效的自動(dòng)管理和控制，利用無線電的調(diào)度系統(tǒng)和自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)水廠輸水用管網(wǎng)中監(jiān)測(cè)點(diǎn)表現(xiàn)的性能參數(shù)做自動(dòng)監(jiān)視，并把獲得的水廠運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)向企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)做實(shí)時(shí)的傳送。并對(duì)企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)中所有終端在得到合法授權(quán)的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)水廠運(yùn)行與管線輸水狀況的有效監(jiān)視。該軟件系統(tǒng)的采納，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)化的掌控水廠與輸水管線的實(shí)際工作狀況，水廠運(yùn)行中相關(guān)管理人員更容易掌握生產(chǎn)運(yùn)行狀況，并根據(jù)水廠生產(chǎn)運(yùn)行的狀況做出較為合理的工作調(diào)度、從而縮減了水廠運(yùn)營的成本，優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)效率，增強(qiáng)企業(yè)的生產(chǎn)管理能力。SCADA三遙系統(tǒng)軟件在MicroLogix1500、MicroLogix1000、SLC5/04可編程的控制器內(nèi)設(shè)置了多功能的RS232標(biāo)準(zhǔn)接口通道，這個(gè)借口支持的通訊協(xié)議是DF1。通訊協(xié)議DF1為A-B公司的PLC系統(tǒng)中普遍支持的常見通用協(xié)議，其包含不同系列的PLC和裝置通訊軟件RSLinx的計(jì)算機(jī)都提供DFl協(xié)議的通訊方式，實(shí)用該協(xié)議能夠在PLC前提下完成SCADA系統(tǒng)的構(gòu)建。

三、報(bào)表和趨勢(shì)曲線

報(bào)表是在收集數(shù)據(jù)中使用非常的方便，有利于工作人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和總結(jié)。報(bào)表的建立，是根據(jù)用戶在數(shù)據(jù)庫中記錄的數(shù)據(jù)，可按要求存儲(chǔ)起來，放表用戶對(duì)這些信息的提取。在圖庫內(nèi)建立報(bào)表，建立對(duì)報(bào)表的查詢和打印等功能的編輯。趨勢(shì)曲線分為實(shí)時(shí)曲線，歷史曲線和趨勢(shì)分析等，實(shí)施曲線可以查看數(shù)據(jù)庫和中間點(diǎn)的狀態(tài)，還可以了解泵站的運(yùn)行情況。歷史曲線應(yīng)用變量必須是數(shù)據(jù)庫的變量。趨勢(shì)分析是圖形化的歷史數(shù)據(jù)分析界面。

結(jié)束語：

城市供水報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)、有效管理城市供水的重要手段，需要遠(yuǎn)程的監(jiān)控報(bào)警技術(shù)設(shè)計(jì)。在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將傳感器的信號(hào)通過無線電系系統(tǒng)通過智能端和中心服務(wù)器設(shè)備聯(lián)接，使供水系統(tǒng)異常的狀態(tài)下及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)生警報(bào)聲并對(duì)做出合理的系統(tǒng)報(bào)警應(yīng)變。在報(bào)警系統(tǒng)中增設(shè)GPRS模塊，使網(wǎng)絡(luò)工具的傳輸能力得到提升，從而為城市供水報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的安全管理提供更為可靠的保障。

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