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案例頻道 摘 要：利用中國移動(dòng)/網(wǎng)通的互聯(lián)網(wǎng)數據通訊平臺完成無(wú)線(xiàn)通訊，單井智能測控系統實(shí)現對遠程現場(chǎng)運行設備進(jìn)行監視和控制,以實(shí)現水泵的遠動(dòng)啟停、管道壓力監測等,從而實(shí)現供水工程的現代化、信息化。提高了水廠(chǎng)的自動(dòng)化水平。
關(guān)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(chǎng)隸屬藁城市水務(wù)局，是2007年建成投產(chǎn)的新水廠(chǎng)，水源為地下水，日產(chǎn)水2萬(wàn)噸，擔負著(zhù)新區生產(chǎn)生活用水的供給。水廠(chǎng)擁有6眼水源井、2個(gè)管網(wǎng)壓力監測點(diǎn)，各廠(chǎng)礦企業(yè)自備井16眼。2008年受水務(wù)局委托，石家莊東方龍水業(yè)科技公司為其所轄藁城新區水廠(chǎng)實(shí)施自動(dòng)化建設，建立測控中心，要求能實(shí)時(shí)監測6眼水源井現場(chǎng)情況，以防遭破壞，并實(shí)現遙測和遙控功能。實(shí)時(shí)監測實(shí)現2個(gè)管網(wǎng)測壓點(diǎn)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(hù)要求，項目組本著(zhù)技術(shù)先進(jìn)、設計合理、功能齊全、經(jīng)濟實(shí)用、性能價(jià)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(dòng)/網(wǎng)通的互聯(lián)網(wǎng)數據通訊平臺來(lái)實(shí)現。測控中心上位機采用研華工控機運行MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行系統監控，子站采用自主開(kāi)發(fā)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(tài)軟件，要求能夠上網(wǎng)，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(shí)施遠紅外監測，由于視頻采集數據量大，采用網(wǎng)通的ADSL，測控終端采用Modbus/TCP協(xié)議轉換器，直接與終端模塊的RS232串口進(jìn)行通訊，單井智能測控系統的RTU模塊實(shí)現采集現場(chǎng)信號和自動(dòng)控制機泵啟停功能。2個(gè)測壓點(diǎn)和16眼自備井采用中國移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )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(kāi)放232口或485口與終端RTU模塊直接通訊）。
中國移動(dòng)提供的GPRS數據傳輸服務(wù)，目前多以點(diǎn)對多點(diǎn)的傳輸方式為主，即多個(gè)GPRS無(wú)線(xiàn)終端把數據傳輸到一個(gè)固定的數據處理中心。其實(shí)現數據傳輸的過(guò)程是，首先GPRS無(wú)線(xiàn)數據終端進(jìn)入中國移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò )，這個(gè)網(wǎng)絡(luò )是自動(dòng)附著(zhù)在internet上的，數據終端需要傳輸數據時(shí)，它以IP包的形式將數據打包，然后按照TCP/IP協(xié)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(zhuān)用的處理軟件進(jìn)行拆包和解析。下行數據的傳遞是各個(gè)傳輸環(huán)節的逆序過(guò)程，通過(guò)這個(gè)過(guò)程無(wú)線(xiàn)數據終端可以得到中心的命令、設置參數等。
整個(gè)系統是以測控中心為核心的樹(shù)狀拓撲結構，同一層次的其它應用需求，可以通過(guò)建立計算機局域網(wǎng)來(lái)實(shí)現。
網(wǎng)絡(luò )系統結構如下圖所示。
3 單井智能測控系統功能實(shí)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(kāi)關(guān)量DIO處理模塊等。主控模塊和測控模塊掛接在CAN總線(xiàn)上，采用專(zhuān)用的CAN-BUS通訊協(xié)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(xié)議，可處理9路AI,4路DI,6路DO,在系統電信號采集過(guò)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(gè)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(guò)不同的3相配置，可以進(jìn)行3線(xiàn)或4線(xiàn)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(guò)ADE7758的SPI串行接口。在電流、電壓和電能的采集過(guò)程中誤差均小于0.1%。ADE7758通過(guò)外部的10MHz晶體產(chǎn)生系統頻率進(jìn)行高速采集，在準確性和實(shí)時(shí)性上有非?？煽康谋Ｕ?。
4 系統技術(shù)特點(diǎn)
GPRS和協(xié)議轉換器相對而言“掉線(xiàn)”及“死機”問(wèn)題比較嚴重，當然這不僅是產(chǎn)品本身的問(wèn)題，與網(wǎng)絡(luò )運行情況也很有關(guān)系，所以系統集成商或客戶(hù)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(chuàng )新采用在開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊中使用一對繼電器干式常閉觸點(diǎn)實(shí)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(diǎn)的兩端com和nc，正常工作時(shí)常閉觸點(diǎn)吸合完成供電，當GPRS模塊死機時(shí)，在控制端Contral給一個(gè)高電平使三極管Q1導通，繼電器線(xiàn)圈得電，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，實(shí)現GPRS模塊電源斷電。此過(guò)程中終端不斷電，測控模塊根據預先設定好的線(xiàn)圈得電時(shí)間，保證GPRS模塊有的足夠時(shí)間斷電。之后自動(dòng)釋放，完成GPRS模塊正常供電電路實(shí)現見(jiàn)下圖：
5 結束語(yǔ)
該系統的應用提高了藁城新區水廠(chǎng)的現代化管理水平，半年的試運行實(shí)踐證明，本系統具有工作穩定可靠，操作簡(jiǎn)便，故障率低，易維護等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)踐證明該系統的設計是成功的，對今后的無(wú)線(xiàn)遠程通訊具有一定的指導意義?；贕PRS技術(shù)的供水測控系統設計方案作為一種可靠性高且性?xún)r(jià)比較優(yōu)的開(kāi)發(fā)方案，既能縮短開(kāi)發(fā)周期，又能有效降低技術(shù)門(mén)檻，具有廣闊的應用前景。
參考文獻
[1] 呂捷.GPRS技術(shù)[M].北京郵電大學(xué)出版社,2001.
[2] 何希才.數字移動(dòng)通信技術(shù)及應用[M].機械工業(yè)出版社,2003.
[3] 謝希仁.計算機網(wǎng)絡(luò )[M].電子工業(yè)出版社,2004.
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號