張毅

摘 要：我供水廠(chǎng)深井泵站有三十多座，具有分布廣、距離遠(yuǎn)、數(shù)量多、位置偏的特點(diǎn)，由此造成的問(wèn)題主要為不能及時(shí)調(diào)度，開(kāi)停水泵及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)必須到現(xiàn)場(chǎng)才能實(shí)現(xiàn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等的不斷發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了可能。本文就是要綜合利用以上的技術(shù)開(kāi)發(fā)一套供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)由監(jiān)控中心和各個(gè)水源監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成，各個(gè)水源監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集終端可完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與控制，同時(shí)能響應(yīng)監(jiān)控中心管理軟件發(fā)出的指令，把現(xiàn)場(chǎng)水泵的運(yùn)行數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)通過(guò) GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)水源深井的運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)，同時(shí)能遠(yuǎn)程自動(dòng)控制水源深井的運(yùn)行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)控；通訊；GPRS

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.125

1 水源深井通信方式的研究現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的不斷進(jìn)步，水源深井在通信方式上先后經(jīng)歷了三種監(jiān)控模式，它們分別為：現(xiàn)場(chǎng)人工方式、有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控方式、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控方式。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)人工方式

現(xiàn)場(chǎng)人工方式是由人工對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)水源深井運(yùn)行參數(shù)和情況進(jìn)行記錄，然后帶回控制中心進(jìn)行綜合分析，這含有很多的人為因素，是一種非實(shí)時(shí)、早期的控制方式，有很多弊端。

1.2 有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方式是通過(guò)數(shù)據(jù)采集終端采集現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)水源深井運(yùn)行參數(shù)和情況，然后經(jīng)過(guò)通信線(xiàn)把數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心。有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信包括以太網(wǎng)通信、電力載波通信、光纖通信等。由于不受時(shí)間及空間的影響，有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)可靠性高、實(shí)時(shí)性好。但是這種通信方式受成本限制，監(jiān)控中心與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端距離越遠(yuǎn)，鋪設(shè)上的投入成本就越高。

1.3 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控方式是通過(guò)數(shù)據(jù)采集終端采集現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)水源深井運(yùn)行參數(shù)和狀況，然后經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心。近年來(lái)，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信有了很快的發(fā)展。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信在工業(yè)上的應(yīng)用主要有數(shù)傳電臺(tái)通信、GPRS 通信等。

數(shù)傳電臺(tái)頻段一般在 200～240MHz 之間。此波段的電波在空中傳播需要架設(shè)很高的天線(xiàn)。容易受到雷電的沖擊。而且信號(hào)傳輸受到距離的限制；要想傳輸超長(zhǎng)的距離，就必須使用大功率電源為大功率的數(shù)傳電臺(tái)供電。

GPRS是在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù)。GPRS采用數(shù)據(jù)分組交換技術(shù)，具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，通訊質(zhì)量高，不受地域限制等優(yōu)點(diǎn)。GPRS 通信十分適合于實(shí)時(shí)性要求較高、測(cè)量地點(diǎn)分散的用戶(hù)使用。在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信方式的選擇上，GPRS通信已經(jīng)成為用戶(hù)最佳選擇。

經(jīng)過(guò)上面的介紹和分析，考慮到水源深井地理位置的分散性，本系統(tǒng)選擇 GPRS通信方式

2 系統(tǒng)的整體構(gòu)成

水源深井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由遠(yuǎn)程監(jiān)控終端、通信網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)控中心組成。在系統(tǒng)中遠(yuǎn)程監(jiān)控分站以 DAM0888數(shù)采控制器與多功能電力儀表為核心完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與控制，然后把現(xiàn)場(chǎng)水源深井的運(yùn)行數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)通過(guò)GPRS 網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)水源深井的運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)，同時(shí)具有遠(yuǎn)程自動(dòng)控制水源深井運(yùn)行狀態(tài)的功能。

2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控終端

遠(yuǎn)程監(jiān)控終端主要由DAM0888數(shù)采控制器、多功能電力儀表、WG-8010 DTU組成。數(shù)采控制器常開(kāi)觸點(diǎn)與開(kāi)泵電路并聯(lián)，常閉觸點(diǎn)與停泵電路串聯(lián)，達(dá)到控制開(kāi)停泵的目的。多功能電力儀表主要功能為采集水泵的運(yùn)行參數(shù)如電壓、電流等。WG-8010 DTU通過(guò)RS485接口與數(shù)采控制器和電力儀表連接，通過(guò)MODBUS RTU通訊協(xié)議與之建立通信。將采集的數(shù)據(jù)及啟停狀態(tài)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，同時(shí)接收監(jiān)控中心下達(dá)的命令給數(shù)采控制器控制水泵啟停。

2.2 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)各遠(yuǎn)程監(jiān)控終端與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通信。通信網(wǎng)絡(luò)由 GPRS網(wǎng)絡(luò)和 INTERNET 組成。COMWAY協(xié)議是基于 TCP/IP 協(xié)議開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議。GPRS DTU通過(guò)COMWAY協(xié)議與COMWAY 通信服務(wù)器建立連接，僅需在監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)中安裝 COMWAY 無(wú)線(xiàn)串口軟件并進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，與 GPRS DTU 配合使用就可以建立遠(yuǎn)端串口設(shè)備和用戶(hù)計(jì)算機(jī)之間的無(wú)線(xiàn)通信信道。就等于擁有了“無(wú)限延長(zhǎng)的串口線(xiàn)”，具有 RS-232/485 等串行通信接口的設(shè)備，如 PLC、 RTU和各種儀表、傳感器，均可利用 COMWAY DTU 經(jīng) GPRS 網(wǎng)絡(luò)與一臺(tái)連接到 Internet 的 PC 實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信。即可使用原來(lái)基于串口通訊的應(yīng)用程序來(lái)處理遠(yuǎn)端串口設(shè)備的數(shù)據(jù)。此方案的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)任何附加費(fèi)用；無(wú)需公網(wǎng)固定 IP 地址；無(wú)需設(shè)置網(wǎng)絡(luò)端口映射和動(dòng)態(tài)域名；系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，符合我廠(chǎng)的實(shí)際情況。

2.3 監(jiān)控中心

本系統(tǒng)監(jiān)控中心由計(jì)算機(jī)和打印機(jī)組成。計(jì)算機(jī)上裝有力控組態(tài)軟件和COMWAY無(wú)線(xiàn)串口軟件，無(wú)線(xiàn)串口軟件的設(shè)置包括添加監(jiān)控終端的DTU；添加虛擬串口；映射虛擬串口。組態(tài)軟件通過(guò)設(shè)置與映射的虛擬串口連接，就相當(dāng)于直接與終端數(shù)據(jù)采集設(shè)備連接通訊。監(jiān)控中心管理軟件具有以下基本功能：（1）能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)水源深井電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；（2）能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)水源深井 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的連接情況；（3）當(dāng)有故障時(shí)，能對(duì)相應(yīng)的水源深井進(jìn)行故障報(bào)警；（4）點(diǎn)擊控制按鈕，能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水源深井進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)控制；（5）通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)和報(bào)表，能對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)、管理和打印等功能；（6）能顯示數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)和歷史曲線(xiàn)；（7）系統(tǒng)軟件具有良好的人機(jī)界面、可擴(kuò)展性和易操作的特點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

這套井房遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的 GPRS無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)與組態(tài)技術(shù)，減少了投資，提高了系統(tǒng)的技術(shù)含量。相比以前使用的GSM短信貓系統(tǒng)，具有顯示直觀、操作方便、安全穩(wěn)定的特點(diǎn)，節(jié)省了大量人力物力。為我水廠(chǎng)自動(dòng)化的建設(shè)提供了新的思路。

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