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案例頻道 摘 要：利用中國移動/網通的互聯網數據通訊平臺完成無線通訊，單井智能測控系統實現對遠程現場運行設備進行監視和控制,以實現水泵的遠動啟停、管道壓力監測等,從而實現供水工程的現代化、信息化。提高了水廠的自動化水平。
關鍵詞：GPRS；MCGS；DSP測控系統；數據傳輸
Abstract: China Mobile / Netcom's Internet data communication platform for wireless communications, smart single-well monitoring and control system running on the remote site monitoring and control equipment in order to achieve the remote start and stop pumps, piping, such as pressure monitoring, in order to achieve water supply modernization projects, information technology. Increased level of automation plants.
Keywords: GPRS MCGS DSP measurement and control system data transmission
1 引言
藁城新區水廠隸屬藁城市水務局，是2007年建成投產的新水廠，水源為地下水，日產水2萬噸，擔負著新區生產生活用水的供給。水廠擁有6眼水源井、2個管網壓力監測點，各廠礦企業自備井16眼。2008年受水務局委托，石家莊東方龍水業科技公司為其所轄藁城新區水廠實施自動化建設，建立測控中心，要求能實時監測6眼水源井現場情況，以防遭破壞，并實現遙測和遙控功能。實時監測實現2個管網測壓點的壓力信號和16眼自備井的地下水位和流量信號。根據用戶要求，項目組本著技術先進、設計合理、功能齊全、經濟實用、性能價格比高，使用維護方便，工作穩定可靠的原則確定了設計方案，通訊方式采用中國移動/網通的互聯網數據通訊平臺來實現。測控中心上位機采用研華工控機運行MCGS組態軟件進行系統監控，子站采用自主開發的單井智能測控系統終端。
2 系統結構
測控中心采用研華工控機運行MCGS組態軟件，要求能夠上網，且具有固定的IP，測控中心在得到終端站數據后，在本地形成數據庫。在6眼水源井安裝攝像頭實施遠紅外監測，由于視頻采集數據量大，采用網通的ADSL，測控終端采用Modbus/TCP協議轉換器，直接與終端模塊的RS232串口進行通訊，單井智能測控系統的RTU模塊實現采集現場信號和自動控制機泵啟停功能。2個測壓點和16眼自備井采用中國移動網絡GPRS設備（包括數據SIM卡），根據需求安裝水位、壓力變送器等模擬量和流量計（開放232口或485口與終端RTU模塊直接通訊）。
中國移動提供的GPRS數據傳輸服務，目前多以點對多點的傳輸方式為主，即多個GPRS無線終端把數據傳輸到一個固定的數據處理中心。其實現數據傳輸的過程是，首先GPRS無線數據終端進入中國移動的GPRS網絡，這個網絡是自動附著在internet上的，數據終端需要傳輸數據時，它以IP包的形式將數據打包，然后按照TCP/IP協議，將數據包傳送至目的IP地址。目的IP地址即數據中心收到IP數據包后，由專用的處理軟件進行拆包和解析。下行數據的傳遞是各個傳輸環節的逆序過程，通過這個過程無線數據終端可以得到中心的命令、設置參數等。
整個系統是以測控中心為核心的樹狀拓撲結構，同一層次的其它應用需求，可以通過建立計算機局域網來實現。
網絡系統結構如下圖所示。
3 單井智能測控系統功能實現
單井智能測控系統終端采用模塊化結構，主控核心模塊、單井測控模塊、模擬量AI處理模塊、開關量DIO處理模塊等。主控模塊和測控模塊掛接在CAN總線上，采用專用的CAN-BUS通訊協議交換數據，都有獨立的CPU可以獨立運行，支持在系統編程和在應用編程，各模塊之間電氣隔離，在一定程度上提高了系統可靠性。系統采用DCS分布式控制系統，運行通用的Modbus協議，可處理9路AI,4路DI,6路DO,在系統電信號采集過程中采用了ADE7758的DSP（數字信號處理器）芯片，它是一款高精度3相帶串行接口和2個脈沖輸出的電能測量IC。ADE7758集成了2次方的Σ－Δ AD轉換器、數字積分器、參考回路、溫度傳感器等硬件資源，通過不同的3相配置，可以進行3線或4線的有功功率、復功率、視在功率測量和有效值的計算，并為每一相提供系統校準參數，如有效值偏移校準、相位補償和功率補償等。數據通信通過ADE7758的SPI串行接口。在電流、電壓和電能的采集過程中誤差均小于0.1%。ADE7758通過外部的10MHz晶體產生系統頻率進行高速采集，在準確性和實時性上有非常可靠的保障。
4 系統技術特點
GPRS和協議轉換器相對而言“掉線”及“死機”問題比較嚴重，當然這不僅是產品本身的問題，與網絡運行情況也很有關系，所以系統集成商或客戶很難自行維護，尤其是“死機”后，一般很難自行恢復正常工作，需要人工復位，極為不便。針對這一情況，我們的測控系統創新采用在開關量輸入輸出模塊中使用一對繼電器干式常閉觸點實現斷電控制。將GPRS模塊的電源串接在繼電器的一組常閉觸點的兩端com和nc，正常工作時常閉觸點吸合完成供電，當GPRS模塊死機時，在控制端Contral給一個高電平使三極管Q1導通，繼電器線圈得電，常閉觸點斷開，實現GPRS模塊電源斷電。此過程中終端不斷電，測控模塊根據預先設定好的線圈得電時間，保證GPRS模塊有的足夠時間斷電。之后自動釋放，完成GPRS模塊正常供電電路實現見下圖：
5 結束語
該系統的應用提高了藁城新區水廠的現代化管理水平，半年的試運行實踐證明，本系統具有工作穩定可靠，操作簡便，故障率低，易維護等優點，實踐證明該系統的設計是成功的，對今后的無線遠程通訊具有一定的指導意義。基于GPRS技術的供水測控系統設計方案作為一種可靠性高且性價比較優的開發方案，既能縮短開發周期，又能有效降低技術門檻，具有廣闊的應用前景。
參考文獻
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北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號