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自來水遠程監控無線解決方案

(發布日期：2007-8-14 9:18:55) 來源：

                 中國·河北石家莊億邦科技有限公司
          ShiJiaZhuang InBand Technology Co.,Ltd.
                       二○○七年七月
一、概述
隨著科學技術的發展，人類社會已進入信息時代。水利信息化建設，就是充分利用現代信息技術，開發和利用水利信息資源，包括對水利相關數據進行采集、傳輸、存儲、處理和利用，同時，為了更好的提高效率，節省人力資源，也要對供水相關設施進行遠程控制及監測，提高水利信息資源的應用水平和共享程度，從而全面提高水利建設和水務處理的效能及效益。
中小城市自來水泵房遠端監控系統就是在這一背景下提出的，是我國水利信息化建設的重要組成部分。該系統利用現有信息監測設備，以中國移動GPRS無線數據網為數據通信平臺，實現城市內各個大的自來水泵房的遠程數據采集，監測，傳輸以及控制，從而達到對遠端泵房無人職守的目的，該系統的實施，勢必大大節省人力，物力，對于整個城市乃至全省目前以及將來的水利信息建設必將有深遠的意義。
該系統具有技術先進、可靠性高、實效性強等特點，可方便、快捷地實現城市自來水泵房的實時數據采集和遠程控制。
二、GPRS介紹

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、同樣的跳頻規則以及同樣的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極其相似。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。特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s，實際應用帶寬大約在40～100Kbit/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是一種新的移動數據通信業務，在移動用戶和數據網絡之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務。GPRS采用分組交換技術，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源被有效的利用，數據傳輸速率高達160Kbps。使用GPRS技術實現數據分組發送和接收，用戶永遠在線且按流量計費，迅速降低了服務成本。
基于GPRS網絡組建的自來水網遠程監控系統有如下特點：
◇ 永遠在線 GPRS DTU一開機就能自動附著到GPRS網絡上，并與數據中心建立通信鏈路，隨時收發用戶數據設備的數據，具有很高的實時性；
◇ 按流量計費 GPRS DTU一直在線，按照接收和發送數據包的數量來收取費用，沒有數據流量的傳遞時不收費用；
◇ 高速傳輸 GPRS網絡的傳輸速度最快將達到160Kbps，速率的高低取決于移動運營商的網絡設置，根據中國移動的網絡情況，目前可提供20～40Kbps的穩定數據傳輸；
◇ 組網簡單、迅速、靈活 GPRS無線系統可以通過Internet網絡隨時隨地的構建覆蓋全中國的虛擬移動數據通信專用網絡，為廣大中小用戶提供接入便利，節省接入投資；
◇ 通信鏈路由專業運營商維護由于采用中國移動的GPRS 數據業務，因此鏈路維護也由中國移動負責，免除通信鏈路維護的后顧之憂；
◇ 防雷擊由于采用中國移動的GPRS 數據業務，所以在不影響上網的前提下，GPRS DTU的發射功率非常小，天線非常短，而且無需高架，克服了有線傳輸和無線電臺傳輸容易引雷擊壞設備的缺點。
三、系統結構圖及功能簡介
圖例功能說明：

下位機分別有溫度傳感器，流量計，電流互感器，接觸器，紅外報警器等設備。下面依次說明：
1、溫度傳感器采用貼片式溫度傳感器，直接貼于水泵泵體表面，測量水泵泵體的溫度，并實現溫度超限報警的功能；
2、流量計是用戶提供，要求是智能流量計，直接通過RS232同監測控制器通訊，來交換數據；
3、電流互感器測量泵各個相的電流值，并把該數據遠傳至數據中心，實現各個相電流的實時檢測，并根據設定值實現報警；
4、監測控制器控制泵交流接觸器的動作，實現泵的遠程開關動作，并且根據交流接觸器的狀態，判斷當前泵的啟停狀態，以判斷當前泵能否啟動。
5、紅外報警器主要是判斷泵房中的非法闖入報警，防止泵房中的非法人為操作。
6、通訊過程是所有上行或下行數據經過GPRS無線網絡進行傳送，上行數據經無線網絡傳送至監控中心接收服務器，服務器把數據做篩選，判斷，分類后，寫入數據庫，客戶端計算機如果需要瀏覽數據，則向數據庫服務器查詢所需數據，并形成相關報表，報警，曲線等直觀顯示界面，以供客戶瀏覽。
四、系統功能詳細說明
1、水泵監控系統實現的功能如下：
◆ 水泵泵體表面的溫度檢測，報警及遠傳
◆ 瞬時流量的監測及遠傳
◆ 水泵三相供電電流檢測，報警及遠傳
◆ 水泵泵房非法闖入的紅外檢測，報警。
◆ 水泵遠程啟停控制，
◆ 水泵當前狀態的監測及遠傳。
◆ 累計流量的檢測及遠傳（根據甲方的流量計功能而定）
2、通訊系統實現的功能如下：
◆ 監測控制器所采集數據的實時遠傳（不能低于2分鐘）；
◆ 下位DTU的故障自檢；
◆ 通訊鏈路狀態檢測；
◆ 下位DTU的非正常狀態的自動復位；
◆ DTU信號在有效范圍內的自動調整功能，自動適應功能；
◆ 下位DTU同監測控制器之間鏈路自動監測；
◆ 監測控制器所采集有效數據的透明傳輸；
◆ 監測控制器所有采集數據的智能分析
3、中心軟件實現的功能如下：
◆ 實時上報數據的接收處理，寫庫；
◆ 中心遠程控制DTU的上報，復位；
◆ 中心實時對下位DTU的通訊鏈路檢測；
◆ 對下位DTU壓縮數據的解包，分析，處理；
◆ 二次表監測控制器故障自動上報報警；
◆ 全部通迅數據日志記錄功能；
◆ 下位機數據的實時顯示；
◆ 下位機各個數據的歷史查詢（視用戶所用數據庫而定）；
◆ 下位機瞬時流量的實時曲線和歷史曲線生成；
◆ 下位機數據的日、周、月、年報表生成；
五、解決方案的特點：
◆ 先進性
本方案設計中不僅采用了先進的軟、硬件，而且著眼于企業“管控一體化”的需求，貫徹了數字化、信息化環保的先進思想，使企業生產數據的進一步智能應用成為現實。該方案使控制系統有機地成為企業整個IT架構的一部分。
該系統采用先進的計算機控制系統，主要用于城市自來水網的生產控制、運行操作、監視管理。控制系統配有可靠的硬件設備和功能強大、運行可靠、界面友好的系統軟件、編程軟件、控制軟件。
◆ 高可靠性
與傳統的無線電臺傳輸相比，GPRS網的數據傳輸抗干擾能力更強，且通訊覆蓋范圍遠遠強于前者；
現場控制站PLC對工藝過程的控制不會因監控計算機的癱瘓而受影響；
現場控制站的PLC能夠在惡劣的環境中長期可靠運行，并且易配置、易接線、易維護、隔離性好，結構堅固、抗腐蝕、適應較寬的溫度變化范圍，平均無故障間隔時間（MTBF）15年。
◆ 強大的功能
PLC的編程語言符合IEC61131-3標準，易學、易懂、易用；
CPU內置軟PID，并提供了豐富的指令集及函數庫，用戶直接調用；
PCAUTO組態軟件圖庫豐富，網絡功能強大，報警、報表、歷史數據以及二次開發功能完善而易用。
◆ 優良的開放性
TCP/IP協議是目前開放性最好的協議，可以輕松進行系統擴展；
PCAUTO組態軟件支持DDE、OPC、ODBC、SQL，且提供豐富的API編程接口，方便接入全廠MIS系統；
同時也為世界各大廠商，如Modicon、Siemens、AB、GE、Omron等的設備提供了完善的驅動程序庫，從而可以將其它系統輕松接入本系統。
六、結束語
該系統利用現有信息監測設備，以中國移動GPRS無線數據網為數據通信平臺，實現城市內各個大的自來水泵房的遠程數據采集，監測，傳輸以及控制，從而達到對遠端泵房無人職守的目的，該系統的實施，勢必大大節省人力，物力，對于整個城市乃至全省目前以及將來的水利信息建設必將有深遠的意義。

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