一、直飲水行業(yè)的發(fā)展現況

    隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展、社會(huì )的進(jìn)步以及廣大人民群眾健康意識的增強，一些經(jīng)濟較發(fā)達地區的城市居民對生活飲用水的質(zhì)量要求逐步提高，然而由于一些城市自來(lái)水水源或者在管道輸送過(guò)程中受到污染，使得自來(lái)水水質(zhì)有所降低。例如自來(lái)水的感官性狀指標中要求無(wú)嗅、無(wú)味，但上海、廣州地區使用的自來(lái)水有時(shí)有明顯的異味,從而形成了管道直飲水的供求關(guān)系，使得管道直飲水市場(chǎng)從無(wú)到有，并在一些城市逐漸發(fā)展起來(lái)。
   
    近期，北京集智達智能科技有限責任公司采用嵌入式工控機產(chǎn)品，結合RemoDAQ-8000系列分散式數據采集I/O模塊，為國家某部委辦公大樓開(kāi)發(fā)了一套管道直飲水控制系統。此系統不僅保障了直飲水處理過(guò)程的安全性，同時(shí)通過(guò)GPRS通信技術(shù)實(shí)現了遠程實(shí)時(shí)監測，縮短管道直飲水系統維護服務(wù)響應時(shí)間，為保證服務(wù)質(zhì)量搭建了一個(gè)優(yōu)秀的平臺。

    二、管道直飲水系統結構

    管道直飲水系統主要由管道直飲水機房、GPRS通信、監控中心及三大部分構成。系統整體結構如圖1所示：




    1、管道直飲水機房控制系統

    (1)產(chǎn)品選型

    管道直飲水機房的控制系統是由嵌入式工控機和分散式數據采集I/O模塊組成。由于管道直飲水機房環(huán)境比較潮濕，對控制器的腐蝕性較大，要保證控制系統運行的可靠性和穩定性、必須選用具有良好防潮性能的控制器。經(jīng)過(guò)對本公司多種產(chǎn)品比較，最終選定EPC6800嵌入式計算機作為直飲水機房系統的控制核心，EPC6800嵌入式計算機與外圍設備的接口驅動(dòng)采用RemoDAQ-8000系列分散式數據采集I/O模塊。

    EPC6800嵌入式計算機采用全封閉的鋁合金氧化外殼，具有良好的防潮性能、散熱性能抗沖擊以及防塵能力。搭載的AMD Geode LX800低功耗處理器，板載256M內存，提供2個(gè)10/100M以太網(wǎng)接口、4個(gè)USB2.0和6個(gè)串口。支持9V~30V寬電壓輸入方式。

    RemoDAQ-8000系列分散式數據采集I/O模塊是由集智達智能自主研發(fā)的工業(yè)遠程數據采集控制產(chǎn)品。產(chǎn)品線(xiàn)涵蓋RS485、工業(yè)以太網(wǎng)、可編程控制器、中繼器、接口轉換模塊等28類(lèi)120多種產(chǎn)品。RemoDAQ-8000系統產(chǎn)品的主要特點(diǎn)有：

    產(chǎn)品可靠性高，抗干擾能力強
    擴展能力強，基于RS-485總線(xiàn)，最多可接入255個(gè)模塊
    傳輸距離長(cháng)，沒(méi)有中繼器時(shí)可傳輸1.2公里
    工作溫度范圍大：-25℃～+70℃
    MTBF(平均無(wú)故障時(shí)間)大于80000小時(shí)
    價(jià)格極具競爭性。

    在本項目的管道直飲水機房中使用的產(chǎn)品有：

    R-8017：v8路電壓輸入模塊
    R-8024：4路模擬量輸出模塊
    R-8042：13路隔離集電極開(kāi)路輸出模塊
    R-8051：16路干結點(diǎn)數字量輸入模塊
    R-8073A：三相全參數電量變送模塊

    (2)系統工作流程

    直飲水處理系統劃分為2大部分：前端的制水系統和后端的供水系統，這兩個(gè)系統之間是松耦合關(guān)系,可獨立工作。其工作流程如圖2所示：




    制水系統從自來(lái)水管網(wǎng)接入自來(lái)水，分別通過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾罐、活性碳過(guò)濾罐、軟水罐、精濾罐后，再次增壓打入RO反滲透系統，制成純凈水進(jìn)入儲水罐中。為了節約能源和延長(cháng)系統使用壽命，自來(lái)水管網(wǎng)連接的是一個(gè)穩壓罐。若自來(lái)水管網(wǎng)壓力足夠，穩壓罐電子閥開(kāi)啟，自來(lái)水可直接通過(guò)4級過(guò)濾罐；若自來(lái)水管網(wǎng)壓力不足則穩壓罐電子閥關(guān)閉，增壓泵開(kāi)啟，保證制水系統正常工作。一般情況，夜間制水系統進(jìn)入維護狀態(tài)，各過(guò)濾罐開(kāi)始自我反沖洗，以保證濾膜的使用壽命。

    供水系統利用變頻恒壓技術(shù)，將水輸送到各樓層，供員工們飲用。為了保證水質(zhì)，儲水罐的出水口安裝紫外線(xiàn)設備進(jìn)行消毒。下班后，供水系統進(jìn)入維護狀態(tài)，分批打開(kāi)回水閥，在水中加入臭氧，對飲水管道和儲水罐進(jìn)行消毒處理，保證管道的干凈。

    2、GPRS通信

   （1）產(chǎn)品選型

    通信部分由集智達智能自主研發(fā)的RemoDAQ-8554A GPRS DTU無(wú)線(xiàn)通訊模塊完成。該產(chǎn)品為用戶(hù)提供高速、永遠在線(xiàn)、透明數據傳輸的虛擬專(zhuān)用數據通信網(wǎng)絡(luò )。DTU是基于中國移動(dòng)通訊運營(yíng)商的GSM/GPRS通信網(wǎng)絡(luò )的數據傳輸和遠程監控終端設備，采用當今前沿內核技術(shù)設計的一款工業(yè)級無(wú)線(xiàn)通訊終端產(chǎn)品，適用于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍內的各種室內或野外惡劣環(huán)境，主要針對電力系統自動(dòng)化、工業(yè)控制、交通管理、氣象、環(huán)保監測、煤礦、金融、證券、油田等行業(yè)的應用，利用GPRS網(wǎng)絡(luò )平臺實(shí)現數據信息的透明傳輸，并可通過(guò)輔助手段來(lái)實(shí)現對DTU的控制，組成用戶(hù)專(zhuān)用數據網(wǎng)絡(luò )。

    該產(chǎn)品主要特點(diǎn)有：

    支持RS-232/485接口
    使用方便、靈活、可靠
    數據終端永遠在線(xiàn)
    支持高速、透明/協(xié)議數據傳輸，內置軟硬件看門(mén)狗，優(yōu)化電磁兼容設計，保證DTU的長(cháng)期穩定運行
    支持短信、本地串口和遠程中心端圖形界面DTU參數維護
    支持動(dòng)態(tài)數據中心域名和IP地址
    支持中英文短信接收、單發(fā)、群發(fā)功能
    數據/短信觸發(fā)、網(wǎng)絡(luò )與短信通道自由切換
    支持數據中心端實(shí)際串口/虛擬串口對DTU的一對一、一對多通訊
    優(yōu)化電磁兼容設計，適合電磁環(huán)境惡劣和要求較高的應用需求
    采用先進(jìn)電源技術(shù)，供電電源適應范圍寬，提高設備的穩定性
    采用可插拔式接線(xiàn)端子，適合工控行業(yè)應用
    支持外部電源控制
    可根據用戶(hù)的特殊需求定制模擬量、數字量采集功能的工作模式

    (2)GPRS模塊工作原理：

    現場(chǎng)的采集模塊終端將現場(chǎng)的數據通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)通訊系統發(fā)送到數據中心服務(wù)器上，在服務(wù)器上實(shí)現數據的存儲和共享，同時(shí)有控制權限的服務(wù)器或PC機對現場(chǎng)可以直接進(jìn)行控制命令的發(fā)送，無(wú)需中轉。服務(wù)器數據中心將現場(chǎng)的數據發(fā)送到通訊主站，使通訊主站也能觀(guān)察到現場(chǎng)設備的運行情況。

    3、監控中心

    （1）監控中心需求分析

    甲方原有設計方案中要求專(zhuān)人定時(shí)巡察過(guò)濾系統是否正常運行、軟水劑是否用完、水泵工作是否正常等。由于管道直飲水機房往往分布在城市各處，一旦設備發(fā)生故障，維修服務(wù)響應不及時(shí)，很容易引起過(guò)客戶(hù)對服務(wù)質(zhì)量不滿(mǎn)意。此外濾芯屬于易耗品，對于濾芯老化問(wèn)題的提早發(fā)現，并及時(shí)的進(jìn)行更換，確保水質(zhì)安全是提高服務(wù)質(zhì)量的有效方法。為此，本公司與北京服裝學(xué)院聯(lián)合開(kāi)發(fā)的基于Windows XP Embedded 操作系統的數據庫軟件。
   
    本軟件具有水質(zhì)監測、狀態(tài)報警、圖表打印、數據查詢(xún)等功能，可及時(shí)發(fā)現因停電、水泵過(guò)熱、過(guò)濾設備堵塞、水位超限等情況造成直飲水系統不能正常運行，并進(jìn)行報警。如果管道直飲水機房的設備出現故障，監控中心可在較短時(shí)間內接收到現場(chǎng)發(fā)送的故障信號，及時(shí)派出維修人員，縮短服務(wù)響應時(shí)間。監控中心系統軟件結構如圖3所示：




    （2）監控中心軟件功能模塊簡(jiǎn)介

    1 數據采集模塊：管理員不僅可以設定采集現場(chǎng)數據的時(shí)間間隔、而且可以根據每個(gè)直飲水機房系統結構來(lái)設定需要監測的參數，進(jìn)一步降低冗余數據對系統存儲資源的占用率。數據采集模塊接收到直飲水機房的現場(chǎng)數據后，以報表的形式提供給用戶(hù)。
 
    2 數據存儲模塊：報警中心的服務(wù)器最多可記錄每個(gè)觀(guān)測點(diǎn)60天的數據，管理員可以對數據信息進(jìn)行分類(lèi)查詢(xún)或者模糊查詢(xún)。通過(guò)存儲信息設定管理員可以更改數據的存儲格式、存放地址以及存儲項目。
 
    3 權限管理模塊：考慮到交互用戶(hù)使用軟件的安全性，降低后臺數據庫維護的工作量，系統提供了權限設定功能。對具有管理權限的使用者，軟件允許其查看、刪除、添加、打印數據庫中的歷史數據信息，而普通用戶(hù)僅能查看數據庫中的當天數據信息。

    4 故障報警模塊：管理者可以設定需要觀(guān)測參數報警閥值、報警優(yōu)先級以及重復報警時(shí)間。實(shí)時(shí)故障報警功能是采用顏色和圖形方式來(lái)提示用戶(hù)當前的故障點(diǎn)。例如變頻器發(fā)生故障時(shí)，數據表中相應參數項的文字會(huì )由綠色轉變紅色，同時(shí)在軟件頂部框條有紅色警示燈圖形提示。本模塊設計中還加入了濾芯使用壽命提示功能，在水處理過(guò)程中過(guò)濾膜屬于易耗品，它的清潔程度影響到直飲水的水質(zhì)，需要維護人員定期進(jìn)行更換。故障報警模塊記錄各個(gè)站點(diǎn)過(guò)濾膜開(kāi)始使用時(shí)間和需要更換時(shí)間，可以及時(shí)提醒更換，幫助廠(chǎng)家進(jìn)一步提高服務(wù)質(zhì)量。

    5 報表模塊：實(shí)時(shí)監控數據和歷史監控數據（水泵運行狀態(tài)、溫度、水質(zhì)參數等）可采用報表的形式導出到Excel中，供管理員查看或者上報。此模塊還提供了便利的打印功能，可以打印當前數據、故障報警數據、查詢(xún)數據等信息。

    6 GPRS通信設定：為了便于用戶(hù)使用本公司的模塊化產(chǎn)品，軟件設計中直接集成了GPRS模塊的配置軟件。用戶(hù)不需要在安裝GPRS的驅動(dòng)程序，在硬件設備連接無(wú)誤的前提下，軟件可以自動(dòng)識別GPRS模塊信息，用戶(hù)只需設定IP地址即可。

    三、結束語(yǔ)

    經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試運行，該系統不僅滿(mǎn)足了客戶(hù)的實(shí)際需求。對甲方來(lái)說(shuō)，也改變了其售后服務(wù)的理念，由響應式服務(wù)轉變?yōu)橹鲃?dòng)式服務(wù)，提高了客戶(hù)滿(mǎn)意度，增加了甲方在行業(yè)里的競爭優(yōu)勢。