GPRS供水管網監測系統

由于城市供水地理位置分散，采集、控制功能要求穩定，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。

城市供水調度監控系統可以對遠程現場的運行設備進行監視和控制，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，自來水供水調度監控系統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、衛星通信、GSM 短信/GPRS通信等。

在城市供水調度監控系統中，由于各管網監控點分布范圍廣、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。總之監控系統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、性價比高等優點。

在監控系統中，無線通信方式主要包括：超短波（230MHz）無線數傳、擴頻、衛星通信、GSM數字蜂窩通信系統等，其中衛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、運行費用低等優點，但由于系統工作于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系統作為供水調度監控系統的數據通信平臺。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、穩定、可靠的通信網絡，特別是中國移動新推出的GPRS數據業務。GSM/GPRS系統可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業務平臺上構建自來水供水調度監控系統，實現管網監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。它一般由企業生產調度指揮中心、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，主要監測分散管網測點站點。該系統采用兩級控制，一級為SCADA系統中心控制室，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控并指揮各個水廠的出水量，它是系統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出控制命令，控制站點設備的運行，以實現整個系統的調度和管理。
GPRS RTU（遠程測控終端）是SCADA系統的基本組成單元，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，其SAS/SCADA系統的建立，離不開承上啟下的GPRS RTU產品。城市供水綜合自動化系統中的SCADA系統，必須具備并且非常重要的一個功能就是：實時、準確地監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。

管網監控點：各監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、協議封裝后發送到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，將采集數據實時發送到遠程數據庫服務器，并存儲到數據庫中。 通過該系統，即使在遠離觀測現場的異地，也能方便地對各種環境要素如流量、壓力等數據的采集讀取，真正實現了遠程監測和數據共享的功能。除數據遠程采集、實時監控外，系統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；

◎ 監控中心及手機遠程控制現場設備；

◎ 可向用戶設定的手機發送短信報警信息；

◎ 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；

◎ 內設工業時鐘，精確記時；

◎ 自動定時上報和事件觸發上報功能；

◎ 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，當管網監控點數量增加，中心不用擴容即可滿足需求。

監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。

系統功能
　　中心控制室負責整個系統地控制監控。配有打印機電臺等。
　　遙控遙測
　　測量各站點的狀態，通過監視各個測壓點的壓力，調控供水系統的水泵的開關；測量、控制可人為干預進行，也可根據設定進行。
　　數據處理
　　可存儲系統各站點的工作狀態信息，并對信息進行統計處理產生各種報表輸出。
　　網絡連接
　　系統應用MODBUS RTU/ASCII協議，可以方便的聯入其他計算機系統。
　　報警指示
　　監測數據量有上、下限報警指示功能。
　　系統參數輸入及組態
　　輸入系統參數，如巡檢周期、控制參數、報警限、計算公式、系統時間等，并對這些參數進行組態，以形成完整的系統操作、控制、統計、顯示、打印參數數據庫。整個系統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，得到監控數據。
　　歷史數據打印
　　根據系統設定參數，自動打印系統遙測、遙控等運行狀態數據。
　　供水數據統計
　　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控系統設計方案。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。系統的開發時間短，成本低，節能效益明顯。適合廣大中小城市的供水調度進行技術改造。