GPRS通信在供水管網遠程監測系統中的應用

　　第一部分 概述(節選)

　　針對供水管網監測點數量多、分布廣、技術改造投資有限的現狀，廈門遙望電子科技有限公司推出的DS207A無線遠程測控終端(GPRS-RTU)為供水企業提供了一種基于GPRS無線網絡通信，集高精度數據采集、大容量測控數據實時存儲、高穩定度通信傳輸及實時控制為一體的高性價比供水管網實時監測解決方案。

　　第二部分 幾種管網監測點建設方案的比較

　　近年來，應用GPRS通信作為組網方式進行供水管網遠程監測系統建設，已逐漸普及應用。在監測點的建設方面，早期項目往往采用“傳感器、現場儀表+PLC+DTU”,或者“傳感器、現場儀表+RTU+DTU”的解決方案，如下圖所示：

　　上述兩種測控點方案，系統規模大、造價高，相應的建設周期長、維護成本高。并且，由于數據采集與網絡通信由獨立的兩部分設備分別承擔，而大部分不具備現場數據存儲的功能，造成監測點的數據安全性低(GPRS網絡通信故障時，采集數據丟失)、應用靈活性弱(不同通信協議、速率、格式的RS485接口儀表，要同時應用，困難性較高)等不理想狀況。

　　廈門遙望電子科技有限公司(IOTtek)推出的 DS207A遠程測控終端，可以完美解決這樣的缺憾,是極具性價比的解決方案。

　　第三部分 DS207A遠程測控終端功能及指標介紹

　　1， 精密的集成化設計：本地測控數據采集、大容量記錄存儲、GPRS/SMS數據通信融于一體，為客戶提供高性價比的解決方案。

　　2， 測控端口基本配置：4路模擬信號輸入、4路開關/脈沖信號輸入、2路繼電器觸點輸出。

　　3， 高精度的模擬測量：①模擬通道搭載高品質D-S型16-bit ADC，內嵌硬件數字濾波，具備卓越的抗干擾特性。

　　②模擬通道可接入0-10V,0-5V,4-20mA等各類標準傳感器輸出信號。

　　③每個通道均經過嚴格老化和精密校準，確保測量精度達到高度可信賴的0.1%范圍之內。

　　④確保用戶測量精度在傳輸環節沒有損失，遠非采用低端10-bit/12-bit SAR型ADC方案可以比擬。

　　4， 開關通道可接脈沖：支持①開關通斷觸點輸入 ②高低電平輸入 ③計數脈沖輸入。

　　5， 繼電器控制輸出： ①一組為常開觸點，一組為具備公共端、常開、常閉端觸點。

　　②繼電器長時間吸合不需要維持電流。

　　③繼電器觸點支持斷電觸點狀態保持。

　　④繼電器輸出可以與報警事件關聯。

　　6， 端口檢測報警識別：支持①模擬通道高低報警 ②開關通道觸發報警 ③支持模擬通道、脈沖計數通道變化率報警。

　　7， 數據中心靈活配置：支持①永遠在線 ②定時上線 ③短信控制上線。

　　數據中心主要功能：支持①測控數據采集 ②遠程控制 ③存儲記錄訪問

　　④遠程設置參數 ⑤報警信息處理 ⑥GSM網絡信息查詢

　　8， 可靠的GPRS通信：支持①固定IP/域名解析訪問 ②支持TCP/UDP數據協議 ③采用自動心跳包技術。

　　④充分測試和優化的通信故障容錯機制，確保RTU準確及時地與數據中心恢復通信。

　　9，SMS通信主要功能： ①支持可編輯內容的報警短信向預設手機號碼發送。

　　②支持短信呼入查詢與設置數據中心參數、短信控制登陸數據中心。

　　10，RS485通信功能： ①支持300~115200bps不同速率、格式、通信協議的RS485自由通信。

　　②可預設48組定時RS485定時訪問數據，并且將通信結果自動存儲、上報。

　　③用戶可配置的RS485通信等待時間參數，以及失敗重發機制。

　　④支持報警事件關聯觸發的RS485通信訪問。

　　11，測控記錄存儲管理： ①存儲容量達到3萬條記錄，包括：模擬/開關通道測量記錄、RS485接口定時通信記錄、報警事件記錄等。

　　②支持數據中心靈活查詢管理各類存儲記錄。

　　12，均衡的低功耗設計： ①面向野外小型太陽能供電電源環境設計，整機平均耗電流60mA(常規聯網、通信待機)。

　　②搭載高品質保持繼電器，繼電器長時間吸合，不需要維持電流，以節約耗電。

　　第四部分 DS207A遠程測控終端在供水管網監測系統中的應用示意圖

　　4.1 供水管道監測點說明：(如上圖示)

　　供水管道的水力數據監測項目主要為管道壓力和輸水流量，在需要大用戶計量和區域計量(DMA)的場合還可以安裝電磁水表。

　　⊙ 壓力測量可以選擇帶4-20mA或者0-10V標準電流/電壓信號輸出類型的傳感器。

　　⊙ 管道輸水流量測量，可以使用超聲波流量計(RS485通訊接口使用Modbus-RTU/ Modbus-ASCII協議)。

　　⊙ 電磁水表的RS485通訊接口使用CJ/T188協議。

　　⊙ 根據現場需要，可安裝和接入其他測量信號。

　　這些現場信號可以直接接入DS207A遠程測控終端。DS207A上電運行后，將與數據中心透過GPRS網絡快速建立通信連接。同時按照設定的數據采集時間間隔，DS207A將安裝連接的各種傳感器和儀表的運行數據進行精確測量和通信訪問，并進行存儲記錄，然后將這些數據實時發送到數據中心。數據中心也可以實時召測供水管道現場的運行參數，以及快速查詢DS207A的管道工作數據存儲記錄。

　　DS207A采用嚴謹可靠的通信和控制設計，確保其達到高度的數據安全性。在因外部因素(如移動網絡故障、SIM卡欠費)導致與數據中心的通信故障發生后，本地的數據采集和存儲不受影響。當故障消除之后，DS207A可以快速地與數據中心重新建立連接、恢復通信。并且可以將通信故障發生期間的現場運行數據，通過中心快速查詢得到。這樣的機制確保用戶的數據完整性和安全性得以保障。

　　DS207A具備精確的測量品質。內部采用16-bit D-S型ADC，具備極強抗干擾能力，使測量品質達到高度可信賴的0.1%級精度。保障了用戶的系統數據采集精度在傳輸環節沒有損失。

　　DS207A具備完善的監測機制，除了可以設定常規的模擬通道上下限報警之外，還可以有效的識別模擬通道變化率報警。這樣的設計為最快時間預測和發現供水管道爆裂提供了可能。例如，用戶可以設定管道壓力的變化率合理范圍(kpa/分鐘)，DS207A將根據用戶設定的閾值對管道壓力的變化趨勢進行監測。當發現管道壓力急劇上升、或者急劇下降時，將向數據中心發出報警信息，便于系統進行預警和決策。

　　DS207A采用SMS短信通道作為一個輔助的通信手段，支持報警短信發送到管理人員，以及支持短信呼入進行各種查詢和控制。

　　4.2 水源井監測點說明：(如上圖示)

　　在我國北方地區，除了使用江河水源外，還普遍使用水源井作為供水水源。水源井的數據監測項目主要為水源井水位、水泵電機運行參數、以及輸水管道壓力和輸水流量等等，在經濟發展條件較好的地區還可以有針對性的安裝水源井水質測量儀器。

　　⊙ 水源井水位測量可以選擇投入式水位計(4-20mA標準電流輸出)

　　⊙ DS207A的繼電器輸出接口可以連接水源井水泵電機控制柜，實現遠程控制電機啟停。

　　⊙ 水源井水泵電機的運行參數可以通過三相交流電壓/電流變送器轉換為4-20mA信號，接入DS207A，實現電機運行狀態監測。

　　⊙ 可以在水源井泵站安裝帶RS485通信接口的電能表(DL/T645協議)，實現對泵站用電量的實時監測。

　　⊙ 輸水壓力測量可以選擇帶4-20mA或者0-10V標準電流/電壓信號輸出類型的傳感器。

　　⊙ 輸水流量測量，可以使用超聲波流量計(RS485通訊接口使用Modbus-RTU/ Modbus-ASCII協議)。

　　⊙ 電磁水表的RS485通訊接口使用CJ/T188協議。

　　⊙ 根據現場需要，可安裝和接入其他測量信號。

　　這些現場信號可以直接接入DS207A遠程測控終端。DS207A在水源井的主要功能與4.1節(供水管道監測點)類似，在此不再贅述。

　　DS207A采用了靈活的RS485通訊接口設計。支持不同通信協議、不同通信速率、不同字節格式(校驗、停止位)的RS485接口儀表可以同時接入訪問。在水源井的監測現場，用戶可能需要對DL/T645電表協議、CJ/T188水表協議、Modbus-RTU流量計協議、以及其他類型協議的各種測量儀器進行數據通信。DS207A的RS485自由訪問設計，可以完美地實現用戶需求。

　　DS207A可以設定6組定時RS485通信，每組最多可以設置8次不同的訪問數據。當定時訪問時間到達時，DS207A將主動訪問所對應的儀表。并且將通訊結果進行存儲記錄，同時將通信結果上報數據中心。針對不同廠家不同類型的儀表，在RS485通信接口上的響應特點不完全一致的狀況，DS207A可以通過設定適合現場要求的通訊時間間隔參數，以及RS485通信重發機制，確保可靠地實現對各類儀表設備的通信。這些措施的應用，使系統數據完整性得以保障。

　　4.3 數據監測中心的建設

　　數據中心的接入：數據中心采用ADSL與Internet進行連接，采用公網固定IP或者公網動態IP+域名解析方式接受來自公網的測控終端通信訪問。DS207A支持固定IP及域名解析兩種方式與數據中心進行連接。對于系統安全性和穩定性要求更高的應用場合，用戶可以向中國移動GPRS服務申請專網APN，SIM卡使用專網APN對數據中心進行訪問，移動公司以專線連接數據中心服務器。用戶可以根據項目建設的規模、投資條件等因素選擇符合項目需要的接入方式。

　　數據中心軟件可以采用B/S結構或B/S+C/S結構進行建設。實現對各個管網監測點、水源井監測點運行數據的實時數據接收、顯示、統計分析、曲線生成、報表生成、預警和決策、數據備份等各種功能。

　　廈門遙望電子科技有限公司為用戶系統應用軟件開發提供以下支持：

　　⊙ 提供面向通信連接和終端性能測試的《DS207A數據中心測試軟件》，以及《DS207A參數設置軟件》，為用戶在項目建設的初期

　　階段建立起便捷的測試平臺。該軟件可以全面測試終端的各項功能，并且具備數據采集曲線擬合、記錄等功能。便于用戶對系

　　統功能進行完整的功能評估和指標測試。

　　⊙ 提供基于Delphi7開發的DLL，用戶通過調用函數，可以快速實現系統應用軟件的通信層服務。

　　我們同時提供基于C#以及Delphi平臺的示范源碼。

　　第五部分 應用DS207A進行供水管網監測系統建設的突出優勢

　　DS207A是一款十分符合供水管網監測項目需求的遠程測控終端產品。它具有齊全的硬件接口配置，適應監測現場各種設備的連接。同時，在數據采集、存儲記錄、GPRS/SMS通信、監測與控制等各種功能上均為用戶的需要而精心考慮。尤其需要指出的是：采用DS207A進行供水管網監測系統建設，是一套極具性價比的建設方案，必將使用戶在保持高水準測控指標的前提下，在項目建設投資方面具備理想的成本優勢。并且，DS207A以其穩定卓越的性能品質，必使用戶在系統運行過程中長期受益。

　　共積硅步，同至千里。廈門遙望電子愿以盡善盡美之心、至精至誠之力，攜手致力于遠程數據采集系統建設的朋友們，共同編織最遼闊的夢想!