GPRS 無線遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在恒壓供水中的應(yīng)用

0 引言

GPRS技術(shù)最早是從使用GPRS手機(jī)開始的，但GPRS 網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用決不只限于在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)的語音通訊、無線上網(wǎng)，而是在不斷擴(kuò)展到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)層面，使我們?cè)絹碓蕉嗟馗惺艿紾PRS 網(wǎng)絡(luò)所帶來的方便。目前的交通監(jiān)控、公安無線監(jiān)控、城市路燈監(jiān)控、氣象采集等各行各業(yè)都越來越多地應(yīng)用了GPRS技術(shù)。本文將詳細(xì)介紹工業(yè)GPRS無線遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在自來水公司節(jié)能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 水泵變頻節(jié)能原理

我們知道，自來水廠的水泵功率在設(shè)計(jì)選型階段，一般是按供水系統(tǒng)的最大需求來考慮的，而實(shí)際上有很多時(shí)間不一定能達(dá)到用水的最大量。同時(shí)，電機(jī)采用的是不調(diào)速的三相交流異步電動(dòng)機(jī)，一般用閥門調(diào)節(jié)增大系統(tǒng)的阻力來節(jié)流，效率非常低，造成電機(jī)用電損失嚴(yán)重，且不斷地影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

從風(fēng)機(jī)、水泵的工作原理可知：流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。因此水泵的轉(zhuǎn)速就可改變水泵的功率。例如：將供電頻率由50 Hz 降為45 Hz，功率只有原來的72.9%(見圖1)。所以，大力推廣水泵變頻調(diào)速運(yùn)行，不僅是當(dāng)前企業(yè)節(jié)能降耗的重要技術(shù)手段，而且也是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變的必然要求。

2 武平自來水公司項(xiàng)目簡(jiǎn)介

武平自來水公司有伏虎水廠、處明水廠等18 個(gè)水廠，其中伏虎水廠有110 kW供水泵5 臺(tái)，年供水量可達(dá)220萬t。由于供水是根據(jù)平時(shí)用水情況來確定開多少泵，即用水高峰時(shí)，開2臺(tái)或多臺(tái)，夜間開1臺(tái)，這樣壓力很不穩(wěn)定，同時(shí)，耗費(fèi)大量電能，企業(yè)為此多支付電費(fèi)，而且使管道使用壽命縮短。

據(jù)了解，自來水廠25%的生產(chǎn)成本都是水泵工作產(chǎn)生的電。為適應(yīng)自來水廠的調(diào)度、提高經(jīng)濟(jì)效益、保證供水質(zhì)量，滿足日益增長(zhǎng)的管理需求，自來水公司提出對(duì)水泵進(jìn)行變頻改造，并增加城市供水管網(wǎng)調(diào)度無線遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，主要目的是降低生產(chǎn)成本、解決自來水公司對(duì)供水各環(huán)節(jié)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控問題。

3 GPRS無線遠(yuǎn)程系統(tǒng)介紹

GPRS 是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡(jiǎn)稱，是在現(xiàn)有GSM 系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。GPRS具有快捷登錄、實(shí)時(shí)在線、按量計(jì)費(fèi)、高速傳輸、自如切換等特點(diǎn)。GPRS無線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組成為：

1)終端數(shù)據(jù)采集設(shè)備和無線數(shù)據(jù)終端DTU;

2)傳輸網(wǎng)絡(luò)選中國(guó)移動(dòng)GPRS無線網(wǎng)絡(luò);

3)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中心配有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收發(fā)服務(wù)器、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及用戶控制操作界面等。

基于GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。

3.1 數(shù)據(jù)中心接入GPRS網(wǎng)絡(luò)介紹

GPRS DTU 數(shù)據(jù)傳輸模塊是基于GPRS 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接口設(shè)備，符合IS-95A、IS-95B GPRS空中接口標(biāo)準(zhǔn)，通過RS232或RS485串行口直接與行業(yè)應(yīng)用設(shè)備連接。即插即用，連接簡(jiǎn)單，可在數(shù)據(jù)中心和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)置。

如圖2所示，RTU 采集設(shè)備通過GPRS DTU 通訊模塊與數(shù)據(jù)監(jiān)控中心主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，數(shù)據(jù)監(jiān)控中心必須接入GPRS網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn)，移動(dòng)公司提供豐富多樣的接入方法，大致分三類：專線、無線和Internet 互聯(lián)網(wǎng)。限于篇幅，這里只介紹通過固定公網(wǎng)IP連接的方法。

通過固定的公網(wǎng)IP連接方式與ADSL撥號(hào)獲得公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP地址連接方式類似，很多公司都有一臺(tái)連接Internet 的服務(wù)器，并有固定的公網(wǎng)IP 地址，一般考慮到服務(wù)器的穩(wěn)定運(yùn)行問題，通常不允許在服務(wù)器上安裝其他應(yīng)用軟件。通過NAT 端口映射方式，數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)可以作為內(nèi)網(wǎng)中的一臺(tái)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)采集點(diǎn)GPRS DTU之間的數(shù)據(jù)通信。

移動(dòng)公司也不必為每一臺(tái)GPRS DTU 分配固定IP地址，DTU連接GPRS 網(wǎng)絡(luò)后，所分配的IP 地址是動(dòng)態(tài)的，在這種情況下，數(shù)據(jù)中心根據(jù)每臺(tái)DTU的ID號(hào)進(jìn)行注冊(cè)和通訊，不必?fù)?dān)心由于DTU 掉線后上線再次分配的動(dòng)態(tài)IP 不同而不能與數(shù)據(jù)中心取得聯(lián)系。

數(shù)據(jù)傳輸模式分為：

1)永遠(yuǎn)在線模式;

2)定時(shí)傳輸模式;

3)中心呼叫模式(輪巡方式);

4)數(shù)據(jù)觸發(fā)模式。

數(shù)據(jù)中心DSC 系統(tǒng)軟件采用北京亞控組態(tài)王6.52版本。

3.2 GPRS計(jì)費(fèi)方式

借助移動(dòng)智能計(jì)費(fèi)平臺(tái)，GPRS可實(shí)現(xiàn)靈活的計(jì)費(fèi)方式：

1)按信息傳輸流量計(jì)費(fèi);

2)按包月形式計(jì)費(fèi)。

用戶可根據(jù)每月每終端所需采集的數(shù)據(jù)量，選擇合適的計(jì)費(fèi)方式。按照信息產(chǎn)業(yè)部相關(guān)資費(fèi)的規(guī)定，以上兩種計(jì)費(fèi)方式的具體費(fèi)用對(duì)行業(yè)用戶是相對(duì)優(yōu)惠的。