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作者簡(jiǎn)介：李鵬（1978-）男，湖北武漢人，工程師，研究方向為自動(dòng)化控制。
摘 要：本文介紹了管道直飲水系統的結構和原理，提供了基于北京集智達智能科技有限責任公司工控產(chǎn)品在直飲水工程中的應用方案。
關(guān)鍵詞：嵌入式工控機；管道直飲水；數據采集模塊；GPRS DTU
Abstract： This paper briefly introduces the architecture and principle of piping drinking water，and the application scheme of industrial controller produced by Beijing Gemotech Intelligent Technology Co.，Ltd.in direct drinking water is also provided.
Key words：Embedded Industrial Controller；Direct Drinking Water；Data Acquisition Module；GPRS DTU；
1 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。
2 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、監控中心三大部分構成。系統整體結構如圖1所示。
圖1 系統結構圖
2.1 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)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。
在本項目的管道直飲水機房中使用的產(chǎn)品有：
·R-8017：8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。
圖2 工作流程圖
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，保證管道的干凈衛生。
2.2 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 )。
（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。
2.3 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，集智達與北京服裝學(xué)院聯(lián)合開(kāi)發(fā)了基于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。
圖3 監控中心系統軟件結構圖
（2）監控中心軟件功能模塊簡(jiǎn)介
·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)。
·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。
·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。
·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?yōu)榧t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。
·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。
·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)無(wú)需安裝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。
4 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。對用戶(hù)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，增加了用戶(hù)在行業(yè)里的競爭優(yōu)勢。
參 考 文 獻
［1］祁偉.基于Profibus總線(xiàn)的城市供水管網(wǎng)系統［J］.技術(shù)創(chuàng )新，2008.
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［5］產(chǎn)品說(shuō)明［N/OL］.北京集智達智能科技有限責任公司.［2009-03-25］.http：//www.jizhida.com/products.asp？AId=ba.
——轉自《自動(dòng)化博覽》
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號