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城市供水無線監(jiān)控系統(tǒng)

摘    要:本文提出了一種基于GPRS 的城市供水無線監(jiān)控系統(tǒng)設計原理和實現(xiàn)方案,簡要介紹了GPRS 技術的基本知識,描述了GPRS 無線傳輸應用于供水系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法。通過實際應用,獲得了理想的效果。

關鍵詞:GPRS;DDN;供水;無線;在線;監(jiān)控;

一、背景介紹

隨著社會經(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(tǒng)的能耗,為此,一項重要而有效的措施就是加強供水系統(tǒng)工況的監(jiān)測,尤其是加強水處理廠各個工藝環(huán)節(jié)的自動監(jiān)測與控制。
在城市供水調度監(jiān)控系統(tǒng)中,由于各管網(wǎng)監(jiān)控點具有分布范圍廣、數(shù)量多、距離遠、個別地點地處偏僻、環(huán)境惡劣等特點,所以選擇有線通信顯然不切合實際。與之相比,利用GPRS無線通訊模塊則顯得非常靈活,它具有投資少、建設周期短、實時性可靠性高、運行維護簡單等特點,而且同其它傳輸設備相比具有非常高的性價比。

二、系統(tǒng)組成

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

圖片關鍵詞

  水司監(jiān)控中心系統(tǒng)配置                                                  各監(jiān)測點系統(tǒng)配置示例

系統(tǒng)由一個主站(水司監(jiān)控中心)和N個分站(監(jiān)測點)組成。各監(jiān)控點使用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、復位、停止等。采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS無線通訊模塊實時上傳至監(jiān)控中心。監(jiān)控中心的計算機對采集后的數(shù)據(jù)做進一步的處理和分析,來監(jiān)測整個供水管網(wǎng)的運行情況,如果出現(xiàn)某個測量站點參數(shù)異常的情況則通過GPRS無線通訊模塊發(fā)送各種控制命令,來控制外站RTU(PLC)和揚水泵的運行,以避免出現(xiàn)空抽、管道壓力過大等可能發(fā)生的問題。

系統(tǒng)組成框圖如下:

圖片關鍵詞

(圖)城市供水無線監(jiān)控系統(tǒng)

三、系統(tǒng)分析

本系統(tǒng)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水公司辦公大樓頂層,中心調度室與各監(jiān)測點采用GPRS無線通訊模塊對多點通信。無線通信采用具有SCADA功能的主從通信協(xié)議,RTU(PLC)通過其標準RS-232接口或RS-485接口與GPRS無線通訊模塊相連實現(xiàn)無線通信,信道速率為9600bps。中心調度室對水廠自控系統(tǒng)可實行實時監(jiān)視也可進行控制。 

中心調度室功能:在調度室計算機利用軟件讀取水廠參數(shù)(出廠水壓力、流量、pH值、余氯,水泵開、停、故障狀態(tài)等少量參數(shù))和管網(wǎng)壓力數(shù)據(jù);上位機監(jiān)控軟件,用于監(jiān)視水廠生產(chǎn)過程和管網(wǎng)壓力,實現(xiàn)供水合理調度。在調度室監(jiān)控計算機可通過畫面和曲線實現(xiàn)對現(xiàn)場的監(jiān)測。供水調度人員可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進行水廠的生產(chǎn)調度和指揮,還可打印各種報表。

RTU(PLC)根據(jù)其不同用途分別放置在壓力、流量、液位等需要監(jiān)控的監(jiān)測點,負責壓力、流量、液位等各項數(shù)據(jù)的采集和依據(jù)中心調度室指令實行管網(wǎng)的各項控制功能。RTU(PLC)通過GPRS無線通訊模塊接收來自中心調度室的各項指令,并依據(jù)指令向中心調度室傳送實時數(shù)據(jù)或進行各項控制功能。

分級管理結構示意圖如下:

圖片關鍵詞

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

水廠可以根據(jù)自己不同情況選擇不同方式建立自控系統(tǒng)。為了便于統(tǒng)一管理,中心調度室與水廠自控中心采用GPRS無線通訊模塊點對點通訊。水廠自控中心通過中心調度室傳輸過來的實時數(shù)據(jù),也可以監(jiān)測管網(wǎng)各監(jiān)測點和各小水廠運行情況。水廠自控中心對水廠的生產(chǎn)及各站點進行實時監(jiān)控,它是系統(tǒng)的信息采集和控制中心。水廠自控中心采集各站點的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)分析,及時給出報警信息或向站點發(fā)出控制命令,控制站點設備的運行。水廠自控中心還需將匯總數(shù)據(jù)實時傳送到水司監(jiān)控中心,水司監(jiān)控中心對數(shù)據(jù)做進一步的處理和分析,合理實現(xiàn)整個系統(tǒng)的調度和管理。

四、系統(tǒng)優(yōu)勢

1、替代了光纖和專線,降低了網(wǎng)絡建設成本,為用戶節(jié)省大量的費用;

2、工程建設周期短;

3、可靈活方便地進行安裝布署;

4、擴充性強;

5、提供高可靠性;

6、提供遠程實時監(jiān)控;

7、傳輸速率高,巡檢速度快;

8、設備成本低,性價比高。

五 、總結

城市供水調度監(jiān)控系統(tǒng)可以對遠程現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制,以實現(xiàn)管道壓力、水流量的數(shù)據(jù)傳送及閥門開關的自動控制,降低了故障率和提高了對系統(tǒng)的反應時間。便于及時迅速的了解及控制遠端管道及閥門,降低故障率和檢修的時間,減少停水次數(shù)。各水源監(jiān)測點的數(shù)據(jù)采集終端可自動采集管道壓力、水流量的實時數(shù)據(jù)與開關狀態(tài)等數(shù)據(jù),信息傳輸?shù)阶詠硭镜谋O(jiān)控中心,監(jiān)控中心通過對傳輸回的數(shù)據(jù)進行分析,可找到出故障的地點,從而當一個遠端出現(xiàn)故障時,能在較短的時間內解決問題,恢復供水,提高了整體的服務水平,從而實現(xiàn)了城市供水的信息化、現(xiàn)代化.。


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