GPRS通信在供水管网远程监测系统中的应用

　　第一部分 概述(节选)

　　针对供水管网监测点数量多、分布广、技术改造投资有限的现状，厦门遥望电子科技有限公司推出的DS207A无线远程测控终端(GPRS-RTU)为供水企业提供了一种基于GPRS无线网络通信，集高精度数据采集、大容量测控数据实时存储、高稳定度通信传输及实时控制为一体的高性价比供水管网实时监测解决方案。

　　第二部分 几种管网监测点建设方案的比较

　　近年来，应用GPRS通信作为组网方式进行供水管网远程监测系统建设，已逐渐普及应用。在监测点的建设方面，早期项目往往采用“传感器、现场仪表+PLC+DTU”,或者“传感器、现场仪表+RTU+DTU”的解决方案，如下图所示：

　　上述两种测控点方案，系统规模大、造价高，相应的建设周期长、维护成本高。并且，由于数据采集与网络通信由独立的两部分设备分别承担，而大部分不具备现场数据存储的功能，造成监测点的数据安全性低(GPRS网络通信故障时，采集数据丢失)、应用灵活性弱(不同通信协议、速率、格式的RS485接口仪表，要同时应用，困难性较高)等不理想状况。

　　厦门遥望电子科技有限公司(IOTtek)推出的 DS207A远程测控终端，可以完美解决这样的缺憾,是极具性价比的解决方案。

　　第三部分 DS207A远程测控终端功能及指标介绍

　　1， 精密的集成化设计：本地测控数据采集、大容量记录存储、GPRS/SMS数据通信融于一体，为客户提供高性价比的解决方案。

　　2， 测控端口基本配置：4路模拟信号输入、4路开关/脉冲信号输入、2路继电器触点输出。

　　3， 高精度的模拟测量：①模拟通道搭载高品质D-S型16-bit ADC，内嵌硬件数字滤波，具备卓越的抗干扰特性。

　　②模拟通道可接入0-10V,0-5V,4-20mA等各类标准传感器输出信号。

　　③每个通道均经过严格老化和精密校准，确保测量精度达到高度可信赖的0.1%范围之内。

　　④确保用户测量精度在传输环节没有损失，远非采用低端10-bit/12-bit SAR型ADC方案可以比拟。

　　4， 开关通道可接脉冲：支持①开关通断触点输入 ②高低电平输入 ③计数脉冲输入。

　　5， 继电器控制输出： ①一组为常开触点，一组为具备公共端、常开、常闭端触点。

　　②继电器长时间吸合不需要维持电流。

　　③继电器触点支持断电触点状态保持。

　　④继电器输出可以与报警事件关联。

　　6， 端口检测报警识别：支持①模拟通道高低报警 ②开关通道触发报警 ③支持模拟通道、脉冲计数通道变化率报警。

　　7， 数据中心灵活配置：支持①永远在线 ②定时上线 ③短信控制上线。

　　数据中心主要功能：支持①测控数据采集 ②远程控制 ③存储记录访问

　　④远程设置参数 ⑤报警信息处理 ⑥GSM网络信息查询

　　8， 可靠的GPRS通信：支持①固定IP/域名解析访问 ②支持TCP/UDP数据协议 ③采用自动心跳包技术。

　　④充分测试和优化的通信故障容错机制，确保RTU准确及时地与数据中心恢复通信。

　　9，SMS通信主要功能： ①支持可编辑内容的报警短信向预设手机号码发送。

　　②支持短信呼入查询与设置数据中心参数、短信控制登陆数据中心。

　　10，RS485通信功能： ①支持300~115200bps不同速率、格式、通信协议的RS485自由通信。

　　②可预设48组定时RS485定时访问数据，并且将通信结果自动存储、上报。

　　③用户可配置的RS485通信等待时间参数，以及失败重发机制。

　　④支持报警事件关联触发的RS485通信访问。

　　11，测控记录存储管理： ①存储容量达到3万条记录，包括：模拟/开关通道测量记录、RS485接口定时通信记录、报警事件记录等。

　　②支持数据中心灵活查询管理各类存储记录。

　　12，均衡的低功耗设计： ①面向野外小型太阳能供电电源环境设计，整机平均耗电流60mA(常规联网、通信待机)。

　　②搭载高品质保持继电器，继电器长时间吸合，不需要维持电流，以节约耗电。

　　第四部分 DS207A远程测控终端在供水管网监测系统中的应用示意图

　　4.1 供水管道监测点说明：(如上图示)

　　供水管道的水力数据监测项目主要为管道压力和输水流量，在需要大用户计量和区域计量(DMA)的场合还可以安装电磁水表。

　　⊙ 压力测量可以选择带4-20mA或者0-10V标准电流/电压信号输出类型的传感器。

　　⊙ 管道输水流量测量，可以使用超声波流量计(RS485通讯接口使用Modbus-RTU/ Modbus-ASCII协议)。

　　⊙ 电磁水表的RS485通讯接口使用CJ/T188协议。

　　⊙ 根据现场需要，可安装和接入其他测量信号。

　　这些现场信号可以直接接入DS207A远程测控终端。DS207A上电运行后，将与数据中心透过GPRS网络快速建立通信连接。同时按照设定的数据采集时间间隔，DS207A将安装连接的各种传感器和仪表的运行数据进行精确测量和通信访问，并进行存储记录，然后将这些数据实时发送到数据中心。数据中心也可以实时召测供水管道现场的运行参数，以及快速查询DS207A的管道工作数据存储记录。

　　DS207A采用严谨可靠的通信和控制设计，确保其达到高度的数据安全性。在因外部因素(如移动网络故障、SIM卡欠费)导致与数据中心的通信故障发生后，本地的数据采集和存储不受影响。当故障消除之后，DS207A可以快速地与数据中心重新建立连接、恢复通信。并且可以将通信故障发生期间的现场运行数据，通过中心快速查询得到。这样的机制确保用户的数据完整性和安全性得以保障。

　　DS207A具备精确的测量品质。内部采用16-bit D-S型ADC，具备极强抗干扰能力，使测量品质达到高度可信赖的0.1%级精度。保障了用户的系统数据采集精度在传输环节没有损失。

　　DS207A具备完善的监测机制，除了可以设定常规的模拟通道上下限报警之外，还可以有效的识别模拟通道变化率报警。这样的设计为最快时间预测和发现供水管道爆裂提供了可能。例如，用户可以设定管道压力的变化率合理范围(kpa/分钟)，DS207A将根据用户设定的阈值对管道压力的变化趋势进行监测。当发现管道压力急剧上升、或者急剧下降时，将向数据中心发出报警信息，便于系统进行预警和决策。

　　DS207A采用SMS短信通道作为一个辅助的通信手段，支持报警短信发送到管理人员，以及支持短信呼入进行各种查询和控制。

　　4.2 水源井监测点说明：(如上图示)

　　在我国北方地区，除了使用江河水源外，还普遍使用水源井作为供水水源。水源井的数据监测项目主要为水源井水位、水泵电机运行参数、以及输水管道压力和输水流量等等，在经济发展条件较好的地区还可以有针对性的安装水源井水质测量仪器。

　　⊙ 水源井水位测量可以选择投入式水位计(4-20mA标准电流输出)

　　⊙ DS207A的继电器输出接口可以连接水源井水泵电机控制柜，实现远程控制电机启停。

　　⊙ 水源井水泵电机的运行参数可以通过三相交流电压/电流变送器转换为4-20mA信号，接入DS207A，实现电机运行状态监测。

　　⊙ 可以在水源井泵站安装带RS485通信接口的电能表(DL/T645协议)，实现对泵站用电量的实时监测。

　　⊙ 输水压力测量可以选择带4-20mA或者0-10V标准电流/电压信号输出类型的传感器。

　　⊙ 输水流量测量，可以使用超声波流量计(RS485通讯接口使用Modbus-RTU/ Modbus-ASCII协议)。

　　⊙ 电磁水表的RS485通讯接口使用CJ/T188协议。

　　⊙ 根据现场需要，可安装和接入其他测量信号。

　　这些现场信号可以直接接入DS207A远程测控终端。DS207A在水源井的主要功能与4.1节(供水管道监测点)类似，在此不再赘述。

　　DS207A采用了灵活的RS485通讯接口设计。支持不同通信协议、不同通信速率、不同字节格式(校验、停止位)的RS485接口仪表可以同时接入访问。在水源井的监测现场，用户可能需要对DL/T645电表协议、CJ/T188水表协议、Modbus-RTU流量计协议、以及其他类型协议的各种测量仪器进行数据通信。DS207A的RS485自由访问设计，可以完美地实现用户需求。

　　DS207A可以设定6组定时RS485通信，每组最多可以设置8次不同的访问数据。当定时访问时间到达时，DS207A将主动访问所对应的仪表。并且将通讯结果进行存储记录，同时将通信结果上报数据中心。针对不同厂家不同类型的仪表，在RS485通信接口上的响应特点不完全一致的状况，DS207A可以通过设定适合现场要求的通讯时间间隔参数，以及RS485通信重发机制，确保可靠地实现对各类仪表设备的通信。这些措施的应用，使系统数据完整性得以保障。

　　4.3 数据监测中心的建设

　　数据中心的接入：数据中心采用ADSL与Internet进行连接，采用公网固定IP或者公网动态IP+域名解析方式接受来自公网的测控终端通信访问。DS207A支持固定IP及域名解析两种方式与数据中心进行连接。对于系统安全性和稳定性要求更高的应用场合，用户可以向中国移动GPRS服务申请专网APN，SIM卡使用专网APN对数据中心进行访问，移动公司以专线连接数据中心服务器。用户可以根据项目建设的规模、投资条件等因素选择符合项目需要的接入方式。

　　数据中心软件可以采用B/S结构或B/S+C/S结构进行建设。实现对各个管网监测点、水源井监测点运行数据的实时数据接收、显示、统计分析、曲线生成、报表生成、预警和决策、数据备份等各种功能。

　　厦门遥望电子科技有限公司为用户系统应用软件开发提供以下支持：

　　⊙ 提供面向通信连接和终端性能测试的《DS207A数据中心测试软件》，以及《DS207A参数设置软件》，为用户在项目建设的初期

　　阶段建立起便捷的测试平台。该软件可以全面测试终端的各项功能，并且具备数据采集曲线拟合、记录等功能。便于用户对系

　　统功能进行完整的功能评估和指标测试。

　　⊙ 提供基于Delphi7开发的DLL，用户通过调用函数，可以快速实现系统应用软件的通信层服务。

　　我们同时提供基于C#以及Delphi平台的示范源码。

　　第五部分 应用DS207A进行供水管网监测系统建设的突出优势

　　DS207A是一款十分符合供水管网监测项目需求的远程测控终端产品。它具有齐全的硬件接口配置，适应监测现场各种设备的连接。同时，在数据采集、存储记录、GPRS/SMS通信、监测与控制等各种功能上均为用户的需要而精心考虑。尤其需要指出的是：采用DS207A进行供水管网监测系统建设，是一套极具性价比的建设方案，必将使用户在保持高水准测控指标的前提下，在项目建设投资方面具备理想的成本优势。并且，DS207A以其稳定卓越的性能品质，必使用户在系统运行过程中长期受益。

　　共积硅步，同至千里。厦门遥望电子愿以尽善尽美之心、至精至诚之力，携手致力于远程数据采集系统建设的朋友们，共同编织最辽阔的梦想!