远程自来水监控系统

系统硬件由若干个水厂测控分站和一个集控中心站,一套远程管理系统组成。单个水厂测控分站的数量由需求确定,每个测控分站分别由RTU智能终端、变频器、压力变送器、 流量变送器、液位变送器、 全自动加药消毒系统、视频监控报警系统、远程通讯系统、 供电管理系统、执行机构组成。

所有仪表选型选用符合《自动化仪表选型设计规范》（SH3005-1999）规范标准的仪表，各站点选用相同系列，相同规格型号仪表；

该系统用到的计量仪表包括水表、流量变送器、投入式液位计，压力变送器，电压传感器和电流传感器。

基本功能要求：测量取水量，通过信号线输入给测控器。

随着科学技术的发展，我国的水表制造水平也有了大幅度提高，但是现有水表不外乎主要有两类，一类是方便收费、提高收费管理水平的智能型水表，如IC卡、TM卡、代码表以及远传表等，此类表大多是在速度式水表的基础上增加传感器、数字模块、电磁阀等配件改装而成，由于增加了一些配件，灵敏度比同精度的速度式水表还略差；一类是提高水表灵敏度的高精度水表，如容积式、节水型表等，但是精度达到C级的容积式水表对水质要求较高，只能用于纯净水管道，而节水型水表由于对原来的速度式水表机芯进行了革新，使其达到滴水计量的水平，流量性能基本达到C级以上计量精度，正在被大多数自来水公司广泛使用。所以在水表的选型上尽量采用高精度、高灵敏度且又适合水质要求的水表。

目前国内水表市场中的节水型水表共有两大类：一种是用磁力阀通过压差瞬间开阀充水推动叶轮转动而计量的防滴漏水表，它只是提高了水表的灵敏度，在计量性能方面并没有明显提高，而且由于水质问题可能导致磁阀不能闭合，而失去防滴漏功能；另一种是江西三川水表股份有限公司的专利产品—节水型水表，它是通过改良原来速度式水表机芯结构而达到“滴水计量”和提高水表计量精度的目的，对水质要求不高，适用范围较广。

1．基本功能要求

a) 能够测量累积流量、瞬时流量、流向；

b) 零漂自动修正功能；

c) 有脉冲输出或485输出信号；

流量计选型是指按照生产要求，从仪表产品供应的实际情况出发，综合地考虑测量的安全、准确和经济性，并根据被测流体的性质及流动情况确定流量取样装置的方式和测量仪表的型式和规格。

基本功能：测量蓄水池液位，通过信号线输入到测控器中；

基本功能：测量水压，通过信号线将数据输入到测控器中；

先确定系统中测量压力的最大值，一般而言需要选择一个具有比最大值还要大1.5倍左右的压力量程的变送器。这主要是在许多系统中，尤其是水压测量中，有峰值和持续不规则的上下波动，这种瞬间的峰值能破坏压力传感器。持续的高压力值或稍微超出变送器的标定最大值会缩短传感器的寿命，这样做还会使精度下降。于是可以用一个缓冲器来降低压力毛刺，但这样会降低传感器的响应速度。所以在选择变送器时要充分考虑压力范围、精度与其稳定性。

基本功能：测量电机电压和电流参数，通过信号线输入到测控器中；

单片机接收三个模拟直流电压信号，一路脉冲计数信号，四个I/O信号。通过RS232口与远程计算机进行通讯。

实时时钟；

单片机内留有远程计算机指令存储空间。

定时供水启停泵，远程通过通讯模块读入，如不更改，永久保存。

启泵后向上位机汇报电流、电压、压力、水表基础数、水表瞬时流量，系统是否正常，启泵的时间（年、月、日、时、分），所在位置（单片机）

停泵时汇报水表基础数据，所在位置，停泵时间（年、月、日、时、分）

响应上位机发来的即时开泵和停泵指令

根据上位机指令和报警开关，采集和发送图像（视频模块有此功能）设置电流报警阀值，该值应该有两项内容，一是启动报警，采用延时方法，如规定时间到而电流仍超过一定值,则报警停启.另一个是正常运行时监视,设定一个电流值,限时停泵报警.

设置电压报警,分为低电压和高电压均停泵,报警.

漏电停泵报警,按接收来自漏电开关的信号执行报警停泵.所有报警阀值都是从远端通过网络来设置,所有报警和启停泵及人为操作均向上位机汇报,报警要汇报报警内容,如超压,超电流等等.

停电报警和来电供水功能,如因停电未能及时供水,则供电后五分钟自动按上次供水时间补充供水一次.

GPRS是通用分组无线业务（General PacKet Radio Service）的英文简称，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS采用与GSM同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳帧规则以同样的TDMA帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道及其相似，因此现有的基站子系统（BSS）从一开始就可提供全面的GPRS覆盖，GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送数据和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用间断的、突发性的和频繁的少量的数据传输，也适用于偶尔的大量数据传输。GPRS理论带宽可达171.2Kb /s,实际应用带宽大约在10～70Kb/s，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于INTERNET连接、数据传输等应用。

GPRS的应用非常广泛，几乎所有行业都能用到GPRS的无线数据传输。但每种行业的实际需求和复杂的应用环境都大不相同，所以每种行业都会有自己独特的功能要求和组网方式。

如上图所示，以下将一一对四种连接方案进行讲解：

方案一：中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网固定IP或者公网动态IP+DNS解析服务。

此种方案向先INTERNET运营商申请ADSL等宽带业务。

1、 中心公网固定IP：监控点直接向中心发起连接。运行可靠稳定，推荐此种方案。

2、 中心公网动态IP+DNS解析服务：客户先与DNS服务商联系开通动态域名，监控点先采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由DNS服务器找到中心公网动态IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP的费用，但稳定性受制于DNS服务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS服务商。此种方案适合小规模应用。

方案二：中心采用主副GPRS-DTU，采用移动内网动态IP+移动DNS解析服务。

此种方案客户先与移动DNS服务商联系开通移动动态域名，监控点先采用域名寻址方式连接移动DNS服务器，再由移动DNS服务器找到中心移动动态IP，建立连接。中心也用GPRS-DTU做接收端，但GPRS无线方式的中心不如有线方式的稳定，所以采用主副两个GPRS-DTU作冗余备份。主中心GPRS-DTU接收端掉线时，所有监控点自动转到副中心GPRS-DTU接收端。此种方式也可以大大节约固定IP的费用，但并不是所有移动公司都提供DNS解析服务，所以要在有DNS解析服务的省市才能采用此种方案。此种方案适合小规模应用。此种方案时时性和稳定性较差，不推荐使用。

方案三：中心采用主副GPRS-DTU，采用移动APN专网固定IP。

此种方案客户先与移动申请APN专网业务。移动为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其他APN。得到APN后，给所有监控点及中心分配移动内部固定IP。此种方案中心也像方案二一样采用主副两个GPRS-DTU作接收端，冗余备份。但此种方案较方案二而言，无需DNS解析，本身具有移动内网固定IP，减少中间环节，稳定性增强；且所有数据都在移动GPRS的APN内网传输，无需经过公网，安全性增强。此种方案无需负担宽度专线月租费用，性价比合理，推荐使用。

方案四：中心采用APN专线， 所有点都采用内网固定IP

此种方案客户中心通过一条2M APN专线接入移动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接，在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其他APN。得到APN后，给所有监控点及中心分配移动内部固定IP。移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。 此种方案无论时时性，安全性和稳定性较前三种方案都有大大提高，适合于安全性要求较高、数据点比较多、时时性要求较高的应用环境。在资金允许的情况下之最佳组网方式。