城市供水無線監控系統

摘    要：本文提出了一種基于GPRS 的城市供水無線監控系統設計原理和實現方案，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數據傳輸的實現方法。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；監控；

一、背景介紹

隨著社會經濟的發展，水對人民生活與生產的影響日益加強，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的能耗，為此，一項重要而有效的措施就是加強供水系統工況的監測，尤其是加強水處理廠各個工藝環節的自動監測與控制。
在城市供水調度監控系統中，由于各管網監控點具有分布范圍廣、數量多、距離遠、個別地點地處偏僻、環境惡劣等特點，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、系統組成

系統采用兩級控制：一級為供水公司監控中心；二級為各監控點?？驁D如下： 

  水司監控中心系統配置                                                  各監測點系統配置示例

系統由一個主站（水司監控中心）和N個分站（監測點）組成。各監控點使用RTU（PLC）負責采集供水管網的壓力、流量、液位以及控制泵房揚水泵的啟動、復位、停止等。采集到的數據通過GPRS無線通訊模塊實時上傳至監控中心。監控中心的計算機對采集后的數據做進一步的處理和分析，來監測整個供水管網的運行情況，如果出現某個測量站點參數異常的情況則通過GPRS無線通訊模塊發送各種控制命令，來控制外站RTU(PLC)和揚水泵的運行，以避免出現空抽、管道壓力過大等可能發生的問題。

系統組成框圖如下：

(圖)城市供水無線監控系統

三、系統分析

本系統采用一對多組網，半雙工協議透明傳輸。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無線通信，信道速率為9600bps。中心調度室對水廠自控系統可實行實時監視也可進行控制。 

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

RTU(PLC)根據其不同用途分別放置在壓力、流量、液位等需要監控的監測點，負責壓力、流量、液位等各項數據的采集和依據中心調度室指令實行管網的各項控制功能。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，并依據指令向中心調度室傳送實時數據或進行各項控制功能。

分級管理結構示意圖如下：

注：在較大的城市供水系統中，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測壓站、管網加壓站和水源井監控站的管理。如果將系統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控分站和自來水取水、供水監控站點，以實現信息的逐級傳輸和系統的分級控制。

水廠可以根據自己不同情況選擇不同方式建立自控系統。為了便于統一管理，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據，也可以監測管網各監測點和各小水廠運行情況。水廠自控中心對水廠的生產及各站點進行實時監控，它是系統的信息采集和控制中心。水廠自控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。水廠自控中心還需將匯總數據實時傳送到水司監控中心，水司監控中心對數據做進一步的處理和分析，合理實現整個系統的調度和管理。

四、系統優勢

1、替代了光纖和專線，降低了網絡建設成本，為用戶節省大量的費用；

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，以實現管道壓力、水流量的數據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。各水源監測點的數據采集終端可自動采集管道壓力、水流量的實時數據與開關狀態等數據，信息傳輸到自來水公司的監控中心，監控中心通過對傳輸回的數據進行分析，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，從而實現了城市供水的信息化、現代化.。