基于GPRS的水厂监控系统

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某自来水厂给县城提供生活用水，随着城镇化进程的推进，提供足量和足压的自来水就成了水厂需要解决的问题。建设基于gprs的水厂监控系统，通过对供水设备的智能监控、合理调度、参数优化来提高效率，保证供水质量，满足用户对用水量的需求。

1 系统简介
系统对现场设备、工艺数据，特性参数进行实时检测，监督管理和自动控制。系统遵循“功能和危险分散，监督和管理集中、数据共享的原则”，采用计算机集中监视管理，分散就地控制的集散控制方案，整个系统主要由监控中心，现场控制两部分组成。
监控中心：配置计算机、以太网交换机、打印机、ups、投影仪等，通过计算机与设备网络连接，实现生产过程信息共享，在授权下客户端计算机可以实时浏览全厂设备运行状况和现场实时场景。

现场控制：水厂厂区由3个现场plc工作站及两级控制网络构成。主干网为光纤工业以太网络；下层为工业控制网络、现场总线等；监测点通过gprs远程传输现场数据。

2 系统设计
1）监控中心：将水源地，现场设备，管网作为监控节点。工控机作为服务器，监控软件采用组态王，设备状态和数据通过图形和报表在屏幕上呈现出来，给人以生动、直观的效果。能接收用户指令的操作控制。监控中心可以分为几个子系统：通讯子系统、数据子系统、故障子系统、调度子系统。

通讯子系统：①监控中心通过以太网与现场工作站进行通讯，对各工作站进行分散控制和集中管理。各工作站plc通过现场总线方式和现场plc和仪表进行通讯；②远程监测点通过gprs数据终端与监控中心进行通讯，gprs网络的工作方式是以ip地址寻址为基础的，所以服务器端采用internet公网连接。gprs数据终端上电后，根据预先设定在其内部的ip地址主动访问服务器，建立tcp/ip链路。当服务器要向某个监控终端提出数据请求时，它会根据ip地址和身份识别码来找到对应的终端，将命令下发到该终端。终端响应后通过gprs把数据发到服务器。管理层监控终端访问相应的网站可浏览现场运行状态、数据，高级管理权限的人员还可对现场设备实现远程控制。

数据子系统：①把采集的实时数据保存到数据库中（数据库采用 sql server2000）；②数据的显示，可以用多种图形形式表示；可设置不同的查询条件获得相应的数据；可查询某一时段内的历史数据，以历史报表的形式显示；可查询报警记录，获取报警时间、原因、响应状况等信息。

故障子系统：系统根据反馈的数据可以判断系统常见故障，给出相应的解决方案。

调度子系统：根据获取的监测信息和调度规则，对整个系统的设备进行监控。调度人员可根据实时掌握的动态信息，提出优化调度方案进行遥控，满足用户的需求。可以对系统进行远程的手动控制，控制现场设备的起停。

2）现场控制：①数据采集：现场安装数字式传感器、在线式分析仪器、电力仪表，监测点安装gprs数据终端模块。传感器和仪表具有标准的通信接口可与plc和gprs数据终端模块相连。gprs数据终端模块内置嵌入式处理器对数据进行采集处理、协议封装后发送到gprs/gsm 网络ip主机；能接受ip主机通过internet 发来的命令，进行解码后发给驱动装置执行。数据终端模块具有唯一卡号的sim卡和dtu身份识别码。监控中心必须知道这个身份识别码才能监控这个终端设备从而增强了系统的安全性。系统中选用的gprs数据终端模块是深圳宏电的h7710 dtu，其支持透明数据传输协议转换，支持虚拟数据专用网，支持同台数据中心域名和ip地址；②就地控制：取水工作站、水处理工作站、加压泵工作站。工作站通过plc对现场的设备进行集中控制。

取水工作站：主要是给水厂提供源水，由于县城周围没有合适的水源，系统通过深井采集地下水。系统采用多个深井，分散分布，无人值守。采用无线通讯方式对取水工作站现场数据要进行实时采集，深井泵由plc进行就地控制。gprs数据终端实现数据和状态远程传输到监控中心，同时能接收上层plc和监控中心的调度指令。

水处理工作站：水厂水处理过程很重要的工作就是控制好出厂水浊度和余氯，系统采用在线式分析仪器是具有微处理器的智能设备，把处理过程中的水质的检测情况及仪表的工作状况汇入监控中心系统，出厂水质基本控制在浊度≤0.3ntu，余氯0.6 mg/l~1.2 mg/l。

加压泵工作站：把蓄水池中的清水通过管网供给用户。实现数据的远程传输，设备状态反馈。监控中心也可以根据供水管网的压力和流量远程控制泵站水泵电机的起停。加压泵站可安装两种大小功率的多台水泵，可以根据用水量的需求在运行时合理搭配，再加上变频启动可以达到很好的节能效果。水厂出口管网流量、管网监测点压力、水泵电机的运行状态、电机累计运转时间等相关数据监远程传输到监控中心。

本文论述了基于gprs的水厂监控系统，用户可以在任意时刻登录internet网了解全厂设备的运行情况；监控中心根据不同的深井不同的水位和累计运行时间来远程调度深井泵电机的起停，错峰用电分时取水，提高效率和降低费用；各个工作站的plc之间独立运行，实时监测管网压力，调整加压泵站水泵的运行状态，保证提供足量和足压的自来水。系统后期可增加短信模块，通过短信通知方式使用户第一时间了解设备运行情况。监控技术的发展始终与最新技术的发展息息相关，更好地、更及时地应用最新技术，这样才能使水厂监控系统不断地发展和完善，以满足人们的需求。