基于GPRS的城市供水報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：針對城市居民生活用水不穩(wěn)定的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了一種主要由裝有組態(tài)軟件的工控機(jī)、GPRS模塊、GPRS短信模塊、智能儀表、傳感器、用戶手機(jī)等設(shè)備組成的城市供水報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、電壓、電流、紅外、地面水位、變頻器異常的報(bào)警。通過實(shí)際3個月的系統(tǒng)運(yùn)行表明，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，同時泵站的故障率降低且城市停水次數(shù)明顯減少。
關(guān)鍵詞：組態(tài)軟件；GPRS短信模塊；監(jiān)控系統(tǒng)；報(bào)警組件；數(shù)據(jù)采集器

城市供水系統(tǒng)是保證城市居民能夠穩(wěn)定、安全、可靠飲水的重要保障，其中城市報(bào)警系統(tǒng)是組成該系統(tǒng)重要的一部分。目前，大多數(shù)城市報(bào)警系統(tǒng)的自動化水平還比較低，當(dāng)泵站出現(xiàn)故障時不能及時地發(fā)現(xiàn)，只有人員到了泵房才能發(fā)現(xiàn)，甚至直到嚴(yán)重影響到居民生活用水才知道，一般要延遲很長時間。針對這種情況本文設(shè)計(jì)了一種城市供水報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)有故障發(fā)生時就會報(bào)警，利用GPRS短信模塊，通過發(fā)短信能及時準(zhǔn)確地告知維修人員。同時，工作人員利用趨勢曲線可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析以及利用報(bào)表進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和總結(jié)，這樣可以降低故障率。為居民提供穩(wěn)定的生活用水。該系統(tǒng)大大提高了城市供水報(bào)警系統(tǒng)的智能化和信息化。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案
分散在城市不同地方的采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)泵站的數(shù)據(jù)采集，然后通過GPRS模塊把數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心。裝有組態(tài)軟件的上位機(jī)系統(tǒng)將傳回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對不合理的數(shù)據(jù)發(fā)出報(bào)警，報(bào)警畫面將會有報(bào)警燈閃爍，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲音，同時GPRS短信模塊發(fā)出短信告知維修人員是哪個泵站發(fā)生報(bào)警，是什么報(bào)警，是低報(bào)還是高報(bào)。組態(tài)軟件里的數(shù)據(jù)庫把GPRS模塊傳回來的數(shù)據(jù)按一定時間間隔存盤，利用報(bào)表可以把實(shí)時的和歷史的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)以及利用趨勢曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析。

2 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
硬件系統(tǒng)主要由位于分散在城市不同地方的采集系統(tǒng)和監(jiān)控室的上位機(jī)系統(tǒng)組成。
2．1 采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
壓力傳感器和溫度傳感器負(fù)責(zé)將泵房里穩(wěn)壓罐的入口壓力、出口壓力和泵房溫度的采集，并通過4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號傳送給數(shù)據(jù)采集模塊的AI通道。紅外傳感器和地面水位傳感器分別將泵房的火災(zāi)和漏水情況的數(shù)據(jù)采集，以及變頻器異常情況通過開關(guān)量24 V傳送給數(shù)據(jù)采集模塊的DI通道。數(shù)據(jù)采集模塊將AI通道里的數(shù)據(jù)和DI通道里的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后通過RS-485接口把處理過的數(shù)據(jù)傳給GPRS模塊。三相智能電力儀表對電壓、電流進(jìn)行測量，并通過RS-485接口把測量的數(shù)據(jù)傳至GPRS模塊，GPRS模塊通過GPRS網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)相連，把數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心。
2. 2 上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)主要由工控機(jī)、GPRS短信模塊、用戶手機(jī)等組成。本設(shè)計(jì)采用的GPRS短信模塊是廈門四信的F1103 GPRS短信模塊。該模塊的主要技術(shù)指標(biāo)有：MODEM技術(shù)指標(biāo)：
1)支持EGSM900／GSM1800無線網(wǎng)絡(luò)；
2)Compliant to GSM phase 2／2+；
3)支持短信、CSD數(shù)據(jù)及撥號上網(wǎng)功能；
4)支持中、英文短消息；
5)支持雙音多頻(DTMF)；
6)支持完善的AT命令。
接口：
1)天線接口50Ω／SMA(陰頭)；
2)SIM卡3V／1．8V自動檢測；
3)標(biāo)準(zhǔn)DB9公頭插座，支持標(biāo)準(zhǔn)RS232；
4)串行數(shù)據(jù)速率110～230 400 bits／s。
供電：
1)標(biāo)準(zhǔn)電壓+12VDC／500mA；
2)電壓范圍+5～+35 VDC；
3)通信電流200mA(12V)；
4)待機(jī)電流20mA(12V)。
天線及SIM卡安裝：MODEM天線接口為SMA陰頭插座。將配套天線的SMA陽頭旋到MODEM天線接口上，并確保旋緊，以免影響信號質(zhì)量。安裝SIM卡時，先將SIM卡放入卡套，并確保SIM卡的金屬接觸面朝外，再將SIM卡套插入抽屜中，并確保插到位。該模塊和工控機(jī)的連接是通過出廠配置的RS232串口線把GPRS短信模塊和工控機(jī)的RS-232接口相連接，同時并通過電源適配器給GPRS短信模塊供市電。