荊偉麗

（牡丹江中燃城市燃氣發(fā)展有限公司，黑龍江 牡丹江 157009）

因為自來水管網(wǎng)錯綜復(fù)雜，而且通常鋪設(shè)在地下，所以時常有基建工程施工破壞輸水管道的事故發(fā)生，或者是水管老化不負重壓而破裂的事故。在發(fā)生這些事故后，水務(wù)部門通常都不能及時發(fā)現(xiàn)。而在搶修人員發(fā)現(xiàn)并趕到現(xiàn)場時，已經(jīng)造成了巨大的浪費，嚴重的甚至影響交通造成惡劣影響?；诂F(xiàn)實中的迫切需求，我們可以采用GPRS系統(tǒng)來實時監(jiān)測城市自來水管網(wǎng)中的主干線是否正常。

1 監(jiān)控原理

在理論分析和大量的現(xiàn)場考察后我們發(fā)現(xiàn)，自來水管網(wǎng)如果輸送正常，那么管內(nèi)的水壓是一個比較平穩(wěn)的值。在水管破裂后，水壓會有下降，下降程度和破裂口的出水量有關(guān)。所以我們可以通過實時監(jiān)測管道水壓，并設(shè)定一個水壓下限報警和水壓變化率報警來及時發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)的異常。

2 通信方式

因為自來水管網(wǎng)分布非常廣泛，如果用傳統(tǒng)的有線通信方式來傳送現(xiàn)場數(shù)據(jù)，將耗費極大的人力物力來施工和維護。所以應(yīng)該選擇無線通信方式，而傳統(tǒng)的數(shù)傳電臺存在功耗大，組網(wǎng)困難，成本高等缺點。而較先進的GSM短信通信方案則存在大數(shù)據(jù)量收發(fā)不可靠的缺點，特別是在節(jié)假日，這時移動業(yè)務(wù)非常繁忙，短信延時會變得不確定，甚至可能出現(xiàn)數(shù)小時后送達信息的情況。而此時恰恰是市民用水最頻繁，最考驗水務(wù)部門反應(yīng)能力的時候。綜合考慮我們選擇了目前最先進的 GPRS無線通信方案，它同時具有組網(wǎng)方便、建設(shè)和維護成本低、通信可靠迅速等優(yōu)點，是本系統(tǒng)的理想通信方式。

3 系統(tǒng)組成

本系本系統(tǒng)由水壓傳感器、現(xiàn)場監(jiān)控及無線通信設(shè)備、監(jiān)控中心服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫軟件幾大部分組成，系統(tǒng)組成如圖 1.3所示。

圖1 自來水輸送管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)組成示意圖

3.1 水壓傳感器

水壓傳感器可以使用常見的壓力變送器。變送器是將物理信號或普通電信號轉(zhuǎn)換為標準電信號輸出或能夠以通訊協(xié)議方式輸出的設(shè)備。在該應(yīng)用中我們可以選擇輸出形式為0～5V電壓或4～20mA電流的變送器。變送器的工作電壓通常有5V、12V、24V等數(shù)種。

3.2 現(xiàn)場監(jiān)控及無線通信終端

現(xiàn)場終端要求可以完成從變送器讀取采樣結(jié)果，并把采樣結(jié)果通知監(jiān)控中心服務(wù)器。由于終端系統(tǒng)是位于管線的各個監(jiān)測點上的，通常都沒有市電供應(yīng)，所以需要使用電池供電。本系統(tǒng)的實現(xiàn)難點就在于現(xiàn)場終端系統(tǒng)的功耗問題。綜合考慮后，用戶可以接受和認可的終端工作流程是終端平時處于低功耗休眠狀態(tài)，采用定時喚醒的方式采樣當(dāng)前水壓值。如果水壓正常，則按預(yù)先設(shè)定的時間間隔上線通報數(shù)據(jù)。如果水壓超限，則立即啟動無線通信，將警情信息通知用戶。在通告完采樣數(shù)據(jù)后，設(shè)備恢復(fù)低功耗的正常工作狀態(tài)。

3.3 監(jiān)控中心及服務(wù)器軟件

監(jiān)控中心的作用是接收現(xiàn)場終端上傳的數(shù)據(jù)，并具有數(shù)據(jù)庫功能，可以將各個終端的數(shù)據(jù)保存起來供以后分析使用。同時監(jiān)控中心軟件還應(yīng)具有警情提醒的功能，當(dāng)終端設(shè)備出現(xiàn)警情時，要能提醒工作人員緊急處理。

4 系統(tǒng)工作流程

終端設(shè)備上電后將周而復(fù)始的完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)上傳的工作，監(jiān)控中心則接收各個終端設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)。

5 終端安裝要點

終端通常是在戶外無人值守的環(huán)境下工作，而且因為要靠近輸送管線安裝，所以通常是安裝在維護井中。維護井環(huán)境比較惡劣，建議用戶將ZWG-5221LV、電池和壓力變送器集中安裝在防水箱中，再將防水箱安裝在現(xiàn)場，如圖1.5所示。

圖2 終端設(shè)備現(xiàn)場安裝示意圖

設(shè)備天線通過防水箱的防水孔延伸到設(shè)備外部，請將天線安裝在信號較好的地方，盡量安裝到地面以上。如果因為防盜等原因而不便把天線外置的話，可以聯(lián)系購買防盜天線或偽裝天線。

6 結(jié)束語

該系統(tǒng)投入使用后經(jīng)過長時間的運行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，取得了滿意的效果。該系統(tǒng)方案同樣適用于其它管網(wǎng)監(jiān)控領(lǐng)域，比如污水管道、石油管道、天然氣管道等。通過更換前端的變送器類型，該系統(tǒng)幾乎可以勝任各種低功耗遠程無線智能監(jiān)控領(lǐng)域的要求。