淺談GPRS在自來水管網監控系統中的應用

荊偉麗

（牡丹江中燃城市燃氣發展有限公司，黑龍江 牡丹江 157009）

因為自來水管網錯綜復雜，而且通常鋪設在地下，所以時常有基建工程施工破壞輸水管道的事故發生，或者是水管老化不負重壓而破裂的事故。在發生這些事故后，水務部門通常都不能及時發現。而在搶修人員發現并趕到現場時，已經造成了巨大的浪費，嚴重的甚至影響交通造成惡劣影響。基于現實中的迫切需求，我們可以采用GPRS系統來實時監測城市自來水管網中的主干線是否正常。

1 監控原理

在理論分析和大量的現場考察后我們發現，自來水管網如果輸送正常，那么管內的水壓是一個比較平穩的值。在水管破裂后，水壓會有下降，下降程度和破裂口的出水量有關。所以我們可以通過實時監測管道水壓，并設定一個水壓下限報警和水壓變化率報警來及時發現管網的異常。

2 通信方式

因為自來水管網分布非常廣泛，如果用傳統的有線通信方式來傳送現場數據，將耗費極大的人力物力來施工和維護。所以應該選擇無線通信方式，而傳統的數傳電臺存在功耗大，組網困難，成本高等缺點。而較先進的GSM短信通信方案則存在大數據量收發不可靠的缺點，特別是在節假日，這時移動業務非常繁忙，短信延時會變得不確定，甚至可能出現數小時后送達信息的情況。而此時恰恰是市民用水最頻繁，最考驗水務部門反應能力的時候。綜合考慮我們選擇了目前最先進的 GPRS無線通信方案，它同時具有組網方便、建設和維護成本低、通信可靠迅速等優點，是本系統的理想通信方式。

3 系統組成

本系本系統由水壓傳感器、現場監控及無線通信設備、監控中心服務器和數據庫軟件幾大部分組成，系統組成如圖 1.3所示。

圖1 自來水輸送管網監控系統組成示意圖

3.1 水壓傳感器

水壓傳感器可以使用常見的壓力變送器。變送器是將物理信號或普通電信號轉換為標準電信號輸出或能夠以通訊協議方式輸出的設備。在該應用中我們可以選擇輸出形式為0～5V電壓或4～20mA電流的變送器。變送器的工作電壓通常有5V、12V、24V等數種。

3.2 現場監控及無線通信終端

現場終端要求可以完成從變送器讀取采樣結果，并把采樣結果通知監控中心服務器。由于終端系統是位于管線的各個監測點上的，通常都沒有市電供應，所以需要使用電池供電。本系統的實現難點就在于現場終端系統的功耗問題。綜合考慮后，用戶可以接受和認可的終端工作流程是終端平時處于低功耗休眠狀態，采用定時喚醒的方式采樣當前水壓值。如果水壓正常，則按預先設定的時間間隔上線通報數據。如果水壓超限，則立即啟動無線通信，將警情信息通知用戶。在通告完采樣數據后，設備恢復低功耗的正常工作狀態。

3.3 監控中心及服務器軟件

監控中心的作用是接收現場終端上傳的數據，并具有數據庫功能，可以將各個終端的數據保存起來供以后分析使用。同時監控中心軟件還應具有警情提醒的功能，當終端設備出現警情時，要能提醒工作人員緊急處理。

4 系統工作流程

終端設備上電后將周而復始的完成數據采集、數據上傳的工作，監控中心則接收各個終端設備上傳的數據。

5 終端安裝要點

終端通常是在戶外無人值守的環境下工作，而且因為要靠近輸送管線安裝，所以通常是安裝在維護井中。維護井環境比較惡劣，建議用戶將ZWG-5221LV、電池和壓力變送器集中安裝在防水箱中，再將防水箱安裝在現場，如圖1.5所示。

圖2 終端設備現場安裝示意圖

設備天線通過防水箱的防水孔延伸到設備外部，請將天線安裝在信號較好的地方，盡量安裝到地面以上。如果因為防盜等原因而不便把天線外置的話，可以聯系購買防盜天線或偽裝天線。

6 結束語

該系統投入使用后經過長時間的運行，系統穩定可靠，取得了滿意的效果。該系統方案同樣適用于其它管網監控領域，比如污水管道、石油管道、天然氣管道等。通過更換前端的變送器類型，該系統幾乎可以勝任各種低功耗遠程無線智能監控領域的要求。