GPRS/CDMA無線壓力表在城市供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用
本文介紹了 GPRS/CDMA無線壓力表在城市供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要描述了該無線壓力表和監(jiān)測系統(tǒng) 的組成及特點(diǎn)、硬件和軟件。運(yùn)行實(shí)踐表明，該系統(tǒng)的開發(fā)周期短，成本低，可靠性高，其節(jié)能效益明顯。
1.前言
隨著近年來大城市城鄉(xiāng)一體化建設(shè)速度的加快，城市供水 管網(wǎng)也越來越龐大和分散。城市供水管網(wǎng)作為城市極為重要的 坫礎(chǔ)設(shè)施,與城鄉(xiāng)民生、經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展密切相關(guān)。加強(qiáng)城市供 水管網(wǎng)的信息化建設(shè)具有重要的意義。利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、通 信技術(shù)對城市供水管網(wǎng)運(yùn)行的主要參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行動 態(tài)監(jiān)測、實(shí)現(xiàn)自動化信息管理，并將監(jiān)測點(diǎn)信息進(jìn)行顯示，實(shí)時(shí) f解管網(wǎng)運(yùn)行狀況，對城市供水管網(wǎng)調(diào)度與決策起著重要作用， 成為保障城市供水管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵因素。
城市供水管網(wǎng)GPRS/CDMA遠(yuǎn)程監(jiān)測管理系統(tǒng)主要對城市 1共水管網(wǎng)的水質(zhì)、水壓監(jiān)測報(bào)警進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì),確保城市供水管 網(wǎng)水質(zhì)優(yōu)良、水壓滿足民眾的生產(chǎn)和生活需求;并將氣象信息、 城市供水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)檢測信息、衛(wèi)生防疫站檢測信息匯總,對水 資源保護(hù)和水環(huán)境整治起到積極作用，準(zhǔn)確快速響應(yīng)源水污染 及管網(wǎng)暴管應(yīng)急處理。
利用基于GPRS/CDMA無線通訊網(wǎng)絡(luò)平臺的城市供水管網(wǎng)遠(yuǎn) 程監(jiān)控系統(tǒng)’對各管網(wǎng)監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集終端自動采集管道壓力、 余氯、水流量等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),將信息傳輸?shù)阶詠硭镜谋O(jiān)控中心， 監(jiān)控中心對傳輸回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可找到發(fā)生故障的地點(diǎn)’從 而當(dāng)一個(gè)遠(yuǎn)端出現(xiàn)故障時(shí)，能在最短的時(shí)間內(nèi)解決問題。
2.GPRS/CDMA的技術(shù)特點(diǎn)
GPRS(General Packet Radio Service,通用無線分組業(yè)務(wù)）是 一種基于GSM的移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。其主要特點(diǎn)如下：1 )GPRS 通過多個(gè)GSM時(shí)隙的復(fù)用，支持的數(shù)據(jù)傳輸速率理論峰值可達(dá) 115kbit/s；2)GPRS能夠隨時(shí)為用戶提供透明的IP通道，可以直 接訪問Internet所能夠訪問的所有站點(diǎn)和資源;3)GPRS采用信 道復(fù)用技術(shù)，每一個(gè)GPRS用戶都能夠?qū)崿F(xiàn)永遠(yuǎn)在線;4)GPRS 網(wǎng)絡(luò)是我國目前覆蓋范圍最廣的無線網(wǎng)絡(luò);5 )GPRS通過流量計(jì) 費(fèi)，目前可以按實(shí)際使用量來選擇包月，相比其他無線傳輸業(yè) 務(wù)，其價(jià)格優(yōu)勢明顯。GPRS/CDMA電池供電無線壓力表是針對 市場需求而研發(fā)的集成了信號采集、過程I/O控制和無線數(shù)據(jù)通 信于一體的高性能測控裝置,采用超低功耗技術(shù),使用一次性鋰 電池供電，現(xiàn)場不需要電源就可以直接實(shí)時(shí)采集標(biāo)準(zhǔn)變送器信 號或儀表輸出的模擬信號，電平信號、干觸點(diǎn)、脈沖信號等,具備 上下限自動檢測實(shí)時(shí)報(bào)警的功能，是過程信號實(shí)施無線監(jiān)控的 最佳手段。
3.系統(tǒng)組成及特點(diǎn)
3.1系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、通信網(wǎng)絡(luò)、GPRS/CDMA無線壓力 表、測量儀表組成。監(jiān)控中心包括計(jì)算機(jī)及管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)軟件r 通信網(wǎng)絡(luò)是基于移動或者電信的通信網(wǎng)絡(luò)平臺。GPRS/CDMA無 線壓力表是直接把無線壓力表安裝在管道上，通過GPRS/CDMA 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心,如現(xiàn)場能提供電源可選擇RTU產(chǎn)品，如現(xiàn) 場不便供電則可選擇電池供電無線壓力表。測量儀表主要包括 流量計(jì)和余氯、壓力變送器等。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
3.2系統(tǒng)特點(diǎn)
（1）準(zhǔn)確性
計(jì)讀數(shù)據(jù)報(bào)告的及時(shí)、準(zhǔn)確；運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的無丟失；運(yùn)行 資料的可處理,可追蹤。
（2）可靠性
令天候運(yùn)行;傳輸系統(tǒng)獨(dú)立完整;維護(hù)操作方便
（3）經(jīng)濟(jì)性
用戶可以選擇GPRS/CDMA組成遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)平臺。
⑷先進(jìn)性
選用先進(jìn)的GPRS/CDMA數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和成熟穩(wěn)定的智能 化終端加上獨(dú)特的數(shù)據(jù)處理控制技術(shù)。系統(tǒng)功能的擴(kuò)展性強(qiáng)
（5）實(shí)用的低功耗電池供電技術(shù)
對于現(xiàn)場沒有電源的監(jiān)測點(diǎn)，可以采用電池供電的流量計(jì)、 余氯,壓力變送器由采集終端直接升壓驅(qū)動。選用了先進(jìn)的低功 耗集成電路技術(shù)，使得GPRS/CDMA數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)碾娫垂β?/span> 非常低.休眠電流<50uA,這樣一來可以使用一次性鋰電池工作, 現(xiàn)場不需要220電源。
（6）互換性和拓展性
系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施,隨時(shí)可以擴(kuò)充壓力、余氯.流量的 信息監(jiān)測。
4.基于無線壓力表的管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件和軟件概述
4.1硬件簡介
GPRS/CDMA無線壓力表采用工業(yè)級超低功耗高性能的嵌 人式處理器.3.6V—次性裨電池供電，根據(jù)用戶使用條件,可以 選配電池容量大小,電池辦命1~5年左右，標(biāo)準(zhǔn)配置的電池容量 以上報(bào)大于12000次；內(nèi)嵌看門狗，不死機(jī),掉線自動恢復(fù);具 有智能儀表接n RS 485(或liS 232)接n ;用戶可以編程量程轉(zhuǎn) 換和報(bào)警上/下限設(shè)定；內(nèi)設(shè)T業(yè)時(shí)鐘，精確計(jì)時(shí)；自動定時(shí)上報(bào) 和事件觸發(fā)卜.報(bào)功能；內(nèi)設(shè)大容量FLASH存儲器.數(shù)據(jù)A動記 錄,支持歷史數(shù)據(jù)檢索；模擬量采集:二路16位模擬量采集，支 持雙端差分信號及4-20mA的電流信號輸人;脈沖采集：兩路脈 沖輸人(或幵關(guān)tt檢測，1開關(guān)量有變化時(shí)可根據(jù)用戶需求是否 啟動上報(bào)）,用于脈沖水表汁數(shù);報(bào)警:模擬It超限報(bào)警、開關(guān)量 變化報(bào)筲.1:報(bào)方式可以GPRS或SMS(短信)方式t-.報(bào)用戶；數(shù) 據(jù)存儲:采樣數(shù)據(jù)定時(shí)存儲.存儲間隔可選，數(shù)據(jù)可周期性存儲, 每個(gè)周期的存儲記錄條數(shù)不小于10_〕次；數(shù)據(jù)終端：短信報(bào) 知的用戶電話號碼的數(shù)tt為10個(gè)，報(bào)知中心的丨P地址也為4 個(gè);具有補(bǔ)報(bào)功能.當(dāng)設(shè)備本次的上報(bào)由于移動網(wǎng)絡(luò)等其他原因 無法成功時(shí).本次的采集數(shù)據(jù)會在下次h報(bào)時(shí)一起報(bào)到中心網(wǎng) 站；顯示屏農(nóng)用長期休眠短期喚醒機(jī)制’以減少不必要能量的消 耗,顯不屏關(guān)閉的模式下.待機(jī)電流<20微安，顯示屏可由磁棒點(diǎn) 擊相應(yīng)的激活點(diǎn)來顯爾當(dāng)前的測量值、電池電壓等;參數(shù)設(shè)S: 所有系統(tǒng)參數(shù)可由設(shè)置軟件本地設(shè)置，也可由短信進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè) 置；電池電壓：電池電壓實(shí)時(shí)檢測，當(dāng)出現(xiàn)欠壓報(bào)瞥時(shí)以短信或 GPRS/CDMA方式通知用戶及時(shí)更換;防水等級:丨P68.
4.2軟件簡介
自來水公司監(jiān)控中心服務(wù)器申請配置間& IP地址，采用網(wǎng) 絡(luò)運(yùn)營商提供的專線，勺GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)相連,由于專線可提 供較高的帶寬，當(dāng)管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足 需求1監(jiān)控中心服務(wù)器接收到GPRS網(wǎng)絡(luò)終端傳來的連接申請先進(jìn)行認(rèn)證,認(rèn)證通過后接受傳來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理
GPRS/CDMA遠(yuǎn)程城市供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)軟件采用B/S結(jié) 構(gòu)，通過Internet互連網(wǎng)和GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)接收管道壓力、流W 的數(shù)據(jù),進(jìn)行城市供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)分析、顯示、査詢、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表打 印等功能,給用戶提供一個(gè)直觀、簡單的操作平臺實(shí)時(shí)采集數(shù) 據(jù),管道數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)服務(wù)器能顯小?整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的供水竹 線圖及地理分布圖(及用戶用水仿息）集中a示各監(jiān)測點(diǎn)®迆 參數(shù)(如流量、壓力、余氯、電池電re、報(bào)警狀態(tài)、通訊狀態(tài)h ?點(diǎn) 用水單位的界面和報(bào)表功能.》丨隨時(shí)增加或刪除，操作應(yīng)方便快 捷：按[x域劃分用戶，注明長朗用戶和季節(jié)性用戶，能單獨(dú)誠示 各用戶子站的全部測量參數(shù)及設(shè)置參數(shù)能卩1動生成各用戶的 流量、壓力、余氯、等并行歷史曲線，并可查洵丨1：意用戶、任意參 數(shù)、任意時(shí)段的歷史數(shù)據(jù).歷史數(shù)據(jù)和曲線應(yīng)便于轉(zhuǎn)存和打印 能生成各用戶的用水量u報(bào)表,月報(bào)表及年報(bào)表.且可生成分時(shí) 等特殊報(bào)表的功能。任意組合用戶測M?趨勢、測ft參數(shù)累計(jì)、故 障時(shí)段等趨勢記錄通過打印機(jī)打印輸出實(shí)時(shí)顯示并記錄就地 流量測量系統(tǒng)的各種報(bào)警信息,如流tt/壓力的超限、儀表工作電 源不正常、不間斷電源的電池欠丨K.交流市電消失、相法闖入、通 汛故障等報(bào)瞥信息。根據(jù)不同部門和不同人員,洱設(shè)置不同的操 作權(quán)限,防止不同級別的操作人員越權(quán)操作 h位機(jī)系統(tǒng)軟件及 數(shù)據(jù)庫軟件應(yīng)采用正式授權(quán)版本,保證其穩(wěn)定可靠該數(shù)據(jù)庫應(yīng) 具備查詢功能強(qiáng)、完整，能兼容+M通訊協(xié)議的功能使用菜單 驅(qū)動顯示,保證用戶指定一般技術(shù)人員就能編制.而不需要掌擁 機(jī)器語H和特殊編程語言，在系統(tǒng)中增加或改變一個(gè)點(diǎn)不應(yīng)W編譯系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)的存儲功能，要求可以將所有的實(shí)時(shí)參數(shù)保 留3年以上（數(shù)據(jù)每一分鐘記錄一次），所存儲的數(shù)據(jù)能夠以標(biāo) 準(zhǔn)的方式獲取存儲的數(shù)據(jù)。
5.結(jié)束語
以自來水公司的生產(chǎn)過程為背景,研發(fā)了一套基于PC和無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市管網(wǎng)供水自動監(jiān)測系統(tǒng)。現(xiàn)場調(diào)試和運(yùn)行 實(shí)踐表明，該系統(tǒng)切實(shí)可行.既保證了自來水公司不間斷生產(chǎn)， 還提高了該公司的管理水平：該系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間短,成本低，節(jié) 能效益明敁該系統(tǒng)Li成功應(yīng)用于三臺縣自來水公司―其應(yīng)用領(lǐng) 域?qū)⒏采w城市供水管網(wǎng)監(jiān)控、自來水公司集中供水監(jiān)控,水源井 監(jiān)控、蓄水池水位監(jiān)控、水文站遠(yuǎn)程監(jiān)控、水務(wù)集團(tuán)企業(yè)用水監(jiān)控、河道、水庫、水位雨量等遠(yuǎn)程監(jiān)控場合。
