摘#8195;要 利用GPRS通訊方式構(gòu)建水廠監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控點(diǎn)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，在監(jiān)控中心可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和調(diào)度。

關(guān)鍵詞 水廠；監(jiān)控；GPRS

中圖分類(lèi)號(hào) TP 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)031-0109-01

某自來(lái)水廠給縣城提供生活用水，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，提供足量和足壓的自來(lái)水就成了水廠需要解決的問(wèn)題。建設(shè)基于GPRS的水廠監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)供水設(shè)備的智能監(jiān)控、合理調(diào)度、參數(shù)優(yōu)化來(lái)提高效率，保證供水質(zhì)量，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)用水量的需求。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工藝數(shù)據(jù)，特性參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，監(jiān)督管理和自動(dòng)控制。系統(tǒng)遵循“功能和危險(xiǎn)分散，監(jiān)督和管理集中、數(shù)據(jù)共享的原則”，采用計(jì)算機(jī)集中監(jiān)視管理，分散就地控制的集散控制方案，整個(gè)系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心，現(xiàn)場(chǎng)控制兩部分組成。如圖1所示。

圖1 水廠監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)圖

監(jiān)控中心：配置計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)交換機(jī)、打印機(jī)、UPS、投影儀等，通過(guò)計(jì)算機(jī)與設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程信息共享，在授權(quán)下客戶(hù)端計(jì)算機(jī)可以實(shí)時(shí)瀏覽全廠設(shè)備運(yùn)行狀況和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)場(chǎng)景。

現(xiàn)場(chǎng)控制：水廠廠區(qū)由3個(gè)現(xiàn)場(chǎng)PLC工作站及兩級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。主干網(wǎng)為光纖工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)；下層為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)總線等；監(jiān)測(cè)點(diǎn)通過(guò)GPRS遠(yuǎn)程傳輸現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）監(jiān)控中心：將水源地，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，管網(wǎng)作為監(jiān)控節(jié)點(diǎn)。工控機(jī)作為服務(wù)器，監(jiān)控軟件采用組態(tài)王，設(shè)備狀態(tài)和數(shù)據(jù)通過(guò)圖形和報(bào)表在屏幕上呈現(xiàn)出來(lái)，給人以生動(dòng)、直觀的效果。能接收用戶(hù)指令的操作控制。監(jiān)控中心可以分為幾個(gè)子系統(tǒng)：通訊子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)子系統(tǒng)、故障子系統(tǒng)、調(diào)度子系統(tǒng)。

通訊子系統(tǒng)：①監(jiān)控中心通過(guò)以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)工作站進(jìn)行通訊，對(duì)各工作站進(jìn)行分散控制和集中管理。各工作站PLC通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線方式和現(xiàn)場(chǎng)PLC和儀表進(jìn)行通訊；②遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)點(diǎn)通過(guò)GPRS數(shù)據(jù)終端與監(jiān)控中心進(jìn)行通訊，GPRS網(wǎng)絡(luò)的工作方式是以IP地址尋址為基礎(chǔ)的，所以服務(wù)器端采用Internet公網(wǎng)連接。GPRS數(shù)據(jù)終端上電后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址主動(dòng)訪問(wèn)服務(wù)器，建立TCP/IP鏈路。當(dāng)服務(wù)器要向某個(gè)監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，它會(huì)根據(jù)IP地址和身份識(shí)別碼來(lái)找到對(duì)應(yīng)的終端，將命令下發(fā)到該終端。終端響應(yīng)后通過(guò)GPRS把數(shù)據(jù)發(fā)到服務(wù)器。管理層監(jiān)控終端訪問(wèn)相應(yīng)的網(wǎng)站可瀏覽現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)，高級(jí)管理權(quán)限的人員還可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

數(shù)據(jù)子系統(tǒng)：①把采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中（數(shù)據(jù)庫(kù)采用 SQL server2000）；②數(shù)據(jù)的顯示，可以用多種圖形形式表示；可設(shè)置不同的查詢(xún)條件獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)；可查詢(xún)某一時(shí)段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)，以歷史報(bào)表的形式顯示；可查詢(xún)報(bào)警記錄，獲取報(bào)警時(shí)間、原因、響應(yīng)狀況等信息。

故障子系統(tǒng)：系統(tǒng)根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)可以判斷系統(tǒng)常見(jiàn)故障，給出相應(yīng)的解決方案。

調(diào)度子系統(tǒng)：根據(jù)獲取的監(jiān)測(cè)信息和調(diào)度規(guī)則，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。調(diào)度人員可根據(jù)實(shí)時(shí)掌握的動(dòng)態(tài)信息，提出優(yōu)化調(diào)度方案進(jìn)行遙控，滿(mǎn)足用戶(hù)的需求?？梢詫?duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的手動(dòng)控制，控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的起停。

2）現(xiàn)場(chǎng)控制：①數(shù)據(jù)采集：現(xiàn)場(chǎng)安裝數(shù)字式傳感器、在線式分析儀器、電力儀表，監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝GPRS數(shù)據(jù)終端模塊。傳感器和儀表具有標(biāo)準(zhǔn)的通信接口可與PLC和GPRS數(shù)據(jù)終端模塊相連。GPRS數(shù)據(jù)終端模塊內(nèi)置嵌入式處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GPRS/GSM 網(wǎng)絡(luò)IP主機(jī)；能接受IP主機(jī)通過(guò)Internet 發(fā)來(lái)的命令，進(jìn)行解碼后發(fā)給驅(qū)動(dòng)裝置執(zhí)行。數(shù)據(jù)終端模塊具有唯一卡號(hào)的SIM卡和DTU身份識(shí)別碼。監(jiān)控中心必須知道這個(gè)身份識(shí)別碼才能監(jiān)控這個(gè)終端設(shè)備從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。系統(tǒng)中選用的GPRS數(shù)據(jù)終端模塊是深圳宏電的H7710 DTU，其支持透明數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持虛擬數(shù)據(jù)專(zhuān)用網(wǎng)，支持同臺(tái)數(shù)據(jù)中心域名和IP地址；②就地控制：取水工作站、水處理工作站、加壓泵工作站。工作站通過(guò)PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行集中控制。

取水工作站：主要是給水廠提供源水，由于縣城周?chē)鷽](méi)有合適的水源，系統(tǒng)通過(guò)深井采集地下水。系統(tǒng)采用多個(gè)深井，分散分布，無(wú)人值守。采用無(wú)線通訊方式對(duì)取水工作站現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)要進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，深井泵由PLC進(jìn)行就地控制。GPRS數(shù)據(jù)終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和狀態(tài)遠(yuǎn)程傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，同時(shí)能接收上層PLC和監(jiān)控中心的調(diào)度指令。

水處理工作站：水廠水處理過(guò)程很重要的工作就是控制好出廠水濁度和余氯，系統(tǒng)采用在線式分析儀器是具有微處理器的智能設(shè)備，把處理過(guò)程中的水質(zhì)的檢測(cè)情況及儀表的工作狀況匯入監(jiān)控中心系統(tǒng)，出廠水質(zhì)基本控制在濁度≤0.3NTU，余氯0.6 mg/L~1.2 mg/L。

加壓泵工作站：把蓄水池中的清水通過(guò)管網(wǎng)供給用戶(hù)。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，設(shè)備狀態(tài)反饋。監(jiān)控中心也可以根據(jù)供水管網(wǎng)的壓力和流量遠(yuǎn)程控制泵站水泵電機(jī)的起停。加壓泵站可安裝兩種大小功率的多臺(tái)水泵，可以根據(jù)用水量的需求在運(yùn)行時(shí)合理搭配，再加上變頻啟動(dòng)可以達(dá)到很好的節(jié)能效果。水廠出口管網(wǎng)流量、管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力、水泵電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、電機(jī)累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間等相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)遠(yuǎn)程傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

本文論述了基于GPRS的水廠監(jiān)控系統(tǒng)，用戶(hù)可以在任意時(shí)刻登錄Internet網(wǎng)了解全廠設(shè)備的運(yùn)行情況；監(jiān)控中心根據(jù)不同的深井不同的水位和累計(jì)運(yùn)行時(shí)間來(lái)遠(yuǎn)程調(diào)度深井泵電機(jī)的起停，錯(cuò)峰用電分時(shí)取水，提高效率和降低費(fèi)用；各個(gè)工作站的PLC之間獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管網(wǎng)壓力，調(diào)整加壓泵站水泵的運(yùn)行狀態(tài)，保證提供足量和足壓的自來(lái)水。系統(tǒng)后期可增加短信模塊，通過(guò)短信通知方式使用戶(hù)第一時(shí)間了解設(shè)備運(yùn)行情況。監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展始終與最新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，更好地、更及時(shí)地應(yīng)用最新技術(shù)，這樣才能使水廠監(jiān)控系統(tǒng)不斷地發(fā)展和完善，以滿(mǎn)足人們的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]李鳳云，嚴(yán)德昆，季峰.GPRS城市供水遠(yuǎn)程無(wú)線檢測(cè)管理系統(tǒng)[J].機(jī)械與電子，2007，1:80-81.

[2]H7710 DTU使用手冊(cè).深圳市宏電技術(shù)股份有限公司.

作者簡(jiǎn)介

蔣燕旭（1980—），女，江蘇省宜興市人，碩士研究生，研究方向：工業(yè)自動(dòng)化。