遠程自來水監控系統

系統硬件由若干個水廠測控分站和一個集控中心站,一套遠程管理系統組成。單個水廠測控分站的數量由需求確定,每個測控分站分別由RTU智能終端、變頻器、壓力變送器、 流量變送器、液位變送器、 全自動加藥消毒系統、視頻監控報警系統、遠程通訊系統、 供電管理系統、執行機構組成。

所有儀表選型選用符合《自動化儀表選型設計規范》（SH3005-1999）規范標準的儀表，各站點選用相同系列，相同規格型號儀表；

該系統用到的計量儀表包括水表、流量變送器、投入式液位計，壓力變送器，電壓傳感器和電流傳感器。

基本功能要求：測量取水量，通過信號線輸入給測控器。

隨著科學技術的發展，我國的水表制造水平也有了大幅度提高，但是現有水表不外乎主要有兩類，一類是方便收費、提高收費管理水平的智能型水表，如IC卡、TM卡、代碼表以及遠傳表等，此類表大多是在速度式水表的基礎上增加傳感器、數字模塊、電磁閥等配件改裝而成，由于增加了一些配件，靈敏度比同精度的速度式水表還略差；一類是提高水表靈敏度的高精度水表，如容積式、節水型表等，但是精度達到C級的容積式水表對水質要求較高，只能用于純凈水管道，而節水型水表由于對原來的速度式水表機芯進行了革新，使其達到滴水計量的水平，流量性能基本達到C級以上計量精度，正在被大多數自來水公司廣泛使用。所以在水表的選型上盡量采用高精度、高靈敏度且又適合水質要求的水表。

目前國內水表市場中的節水型水表共有兩大類：一種是用磁力閥通過壓差瞬間開閥充水推動葉輪轉動而計量的防滴漏水表，它只是提高了水表的靈敏度，在計量性能方面并沒有明顯提高，而且由于水質問題可能導致磁閥不能閉合，而失去防滴漏功能；另一種是江西三川水表股份有限公司的專利產品—節水型水表，它是通過改良原來速度式水表機芯結構而達到“滴水計量”和提高水表計量精度的目的，對水質要求不高，適用范圍較廣。

1．基本功能要求

a) 能夠測量累積流量、瞬時流量、流向；

b) 零漂自動修正功能；

c) 有脈沖輸出或485輸出信號；

流量計選型是指按照生產要求，從儀表產品供應的實際情況出發，綜合地考慮測量的安全、準確和經濟性，并根據被測流體的性質及流動情況確定流量取樣裝置的方式和測量儀表的型式和規格。

基本功能：測量蓄水池液位，通過信號線輸入到測控器中；

基本功能：測量水壓，通過信號線將數據輸入到測控器中；

先確定系統中測量壓力的最大值，一般而言需要選擇一個具有比最大值還要大1.5倍左右的壓力量程的變送器。這主要是在許多系統中，尤其是水壓測量中，有峰值和持續不規則的上下波動，這種瞬間的峰值能破壞壓力傳感器。持續的高壓力值或稍微超出變送器的標定最大值會縮短傳感器的壽命，這樣做還會使精度下降。于是可以用一個緩沖器來降低壓力毛刺，但這樣會降低傳感器的響應速度。所以在選擇變送器時要充分考慮壓力范圍、精度與其穩定性。

基本功能：測量電機電壓和電流參數，通過信號線輸入到測控器中；

單片機接收三個模擬直流電壓信號，一路脈沖計數信號，四個I/O信號。通過RS232口與遠程計算機進行通訊。

實時時鐘；

單片機內留有遠程計算機指令存儲空間。

定時供水啟停泵，遠程通過通訊模塊讀入，如不更改，永久保存。

啟泵后向上位機匯報電流、電壓、壓力、水表基礎數、水表瞬時流量，系統是否正常，啟泵的時間（年、月、日、時、分），所在位置（單片機）

停泵時匯報水表基礎數據，所在位置，停泵時間（年、月、日、時、分）

響應上位機發來的即時開泵和停泵指令

根據上位機指令和報警開關，采集和發送圖像（視頻模塊有此功能）設置電流報警閥值，該值應該有兩項內容，一是啟動報警，采用延時方法，如規定時間到而電流仍超過一定值,則報警停啟.另一個是正常運行時監視,設定一個電流值,限時停泵報警.

設置電壓報警,分為低電壓和高電壓均停泵,報警.

漏電停泵報警,按接收來自漏電開關的信號執行報警停泵.所有報警閥值都是從遠端通過網絡來設置,所有報警和啟停泵及人為操作均向上位機匯報,報警要匯報報警內容,如超壓,超電流等等.

停電報警和來電供水功能,如因停電未能及時供水,則供電后五分鐘自動按上次供水時間補充供水一次.

GPRS是通用分組無線業務（General PacKet Radio Service）的英文簡稱，是在現有GSM系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS采用與GSM同樣的無線調制標準、同樣的頻帶、同樣的突發結構、同樣的跳幀規則以同樣的TDMA幀結構，這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業務信道及其相似，因此現有的基站子系統（BSS）從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋，GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送數據和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用間斷的、突發性的和頻繁的少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大量數據傳輸。GPRS理論帶寬可達171.2Kb /s,實際應用帶寬大約在10～70Kb/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數據傳輸等應用。

GPRS的應用非常廣泛，幾乎所有行業都能用到GPRS的無線數據傳輸。但每種行業的實際需求和復雜的應用環境都大不相同，所以每種行業都會有自己獨特的功能要求和組網方式。

如上圖所示，以下將一一對四種連接方案進行講解：

方案一：中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網固定IP或者公網動態IP+DNS解析服務。

此種方案向先INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業務。

1、 中心公網固定IP：監控點直接向中心發起連接。運行可靠穩定，推薦此種方案。

2、 中心公網動態IP+DNS解析服務：客戶先與DNS服務商聯系開通動態域名，監控點先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網動態IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。

方案二：中心采用主副GPRS-DTU，采用移動內網動態IP+移動DNS解析服務。

此種方案客戶先與移動DNS服務商聯系開通移動動態域名，監控點先采用域名尋址方式連接移動DNS服務器，再由移動DNS服務器找到中心移動動態IP，建立連接。中心也用GPRS-DTU做接收端，但GPRS無線方式的中心不如有線方式的穩定，所以采用主副兩個GPRS-DTU作冗余備份。主中心GPRS-DTU接收端掉線時，所有監控點自動轉到副中心GPRS-DTU接收端。此種方式也可以大大節約固定IP的費用，但并不是所有移動公司都提供DNS解析服務，所以要在有DNS解析服務的省市才能采用此種方案。此種方案適合小規模應用。此種方案時時性和穩定性較差，不推薦使用。

方案三：中心采用主副GPRS-DTU，采用移動APN專網固定IP。

此種方案客戶先與移動申請APN專網業務。移動為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。得到APN后，給所有監控點及中心分配移動內部固定IP。此種方案中心也像方案二一樣采用主副兩個GPRS-DTU作接收端，冗余備份。但此種方案較方案二而言，無需DNS解析，本身具有移動內網固定IP，減少中間環節，穩定性增強；且所有數據都在移動GPRS的APN內網傳輸，無需經過公網，安全性增強。此種方案無需負擔寬度專線月租費用，性價比合理，推薦使用。

方案四：中心采用APN專線， 所有點都采用內網固定IP

此種方案客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯路由器之間采用GRE隧道。為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。得到APN后，給所有監控點及中心分配移動內部固定IP。移動終端和服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。 此種方案無論時時性，安全性和穩定性較前三種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數據點比較多、時時性要求較高的應用環境。在資金允許的情況下之最佳組網方式。