淺談GPRS在自來水管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

荊偉麗

（牡丹江中燃城市燃?xì)獍l(fā)展有限公司，黑龍江 牡丹江 157009）

因為自來水管網(wǎng)錯綜復(fù)雜，而且通常鋪設(shè)在地下，所以時常有基建工程施工破壞輸水管道的事故發(fā)生，或者是水管老化不負(fù)重壓而破裂的事故。在發(fā)生這些事故后，水務(wù)部門通常都不能及時發(fā)現(xiàn)。而在搶修人員發(fā)現(xiàn)并趕到現(xiàn)場時，已經(jīng)造成了巨大的浪費，嚴(yán)重的甚至影響交通造成惡劣影響?；诂F(xiàn)實中的迫切需求，我們可以采用GPRS系統(tǒng)來實時監(jiān)測城市自來水管網(wǎng)中的主干線是否正常。

1 監(jiān)控原理

在理論分析和大量的現(xiàn)場考察后我們發(fā)現(xiàn)，自來水管網(wǎng)如果輸送正常，那么管內(nèi)的水壓是一個比較平穩(wěn)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(guān)。所以我們可以通過實時監(jiān)測管道水壓，并設(shè)定一個水壓下限報警和水壓變化率報警來及時發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)的異常。

2 通信方式

因為自來水管網(wǎng)分布非常廣泛，如果用傳統(tǒng)的有線通信方式來傳送現(xiàn)場數(shù)據(jù)，將耗費極大的人力物力來施工和維護(hù)。所以應(yīng)該選擇無線通信方式，而傳統(tǒng)的數(shù)傳電臺存在功耗大，組網(wǎng)困難，成本高等缺點。而較先進(jìn)的GSM短信通信方案則存在大數(shù)據(jù)量收發(fā)不可靠的缺點，特別是在節(jié)假日，這時移動業(yè)務(wù)非常繁忙，短信延時會變得不確定，甚至可能出現(xiàn)數(shù)小時后送達(dá)信息的情況。而此時恰恰是市民用水最頻繁，最考驗水務(wù)部門反應(yīng)能力的時候。綜合考慮我們選擇了目前最先進(jìn)的 GPRS無線通信方案，它同時具有組網(wǎng)方便、建設(shè)和維護(hù)成本低、通信可靠迅速等優(yōu)點，是本系統(tǒng)的理想通信方式。

3 系統(tǒng)組成

本系本系統(tǒng)由水壓傳感器、現(xiàn)場監(jiān)控及無線通信設(shè)備、監(jiān)控中心服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫軟件幾大部分組成，系統(tǒng)組成如圖 1.3所示。

圖1 自來水輸送管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)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(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出或能夠以通訊協(xié)議方式輸出的設(shè)備。在該應(yīng)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(shù)種。

3.2 現(xiàn)場監(jiān)控及無線通信終端

現(xiàn)場終端要求可以完成從變送器讀取采樣結(jié)果，并把采樣結(jié)果通知監(jiān)控中心服務(wù)器。由于終端系統(tǒng)是位于管線的各個監(jiān)測點上的，通常都沒有市電供應(yīng)，所以需要使用電池供電。本系統(tǒng)的實現(xiàn)難點就在于現(xiàn)場終端系統(tǒng)的功耗問題。綜合考慮后，用戶可以接受和認(rèn)可的終端工作流程是終端平時處于低功耗休眠狀態(tài)，采用定時喚醒的方式采樣當(dāng)前水壓值。如果水壓正常，則按預(yù)先設(shè)定的時間間隔上線通報數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)后，設(shè)備恢復(fù)低功耗的正常工作狀態(tài)。

3.3 監(jiān)控中心及服務(wù)器軟件

監(jiān)控中心的作用是接收現(xiàn)場終端上傳的數(shù)據(jù)，并具有數(shù)據(jù)庫功能，可以將各個終端的數(shù)據(jù)保存起來供以后分析使用。同時監(jiān)控中心軟件還應(yīng)具有警情提醒的功能，當(dāng)終端設(shè)備出現(xiàn)警情時，要能提醒工作人員緊急處理。

4 系統(tǒng)工作流程

終端設(shè)備上電后將周而復(fù)始的完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)上傳的工作，監(jiān)控中心則接收各個終端設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)。

5 終端安裝要點

終端通常是在戶外無人值守的環(huán)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(hù)井中。維護(hù)井環(huán)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(xiàn)場，如圖1.5所示。

圖2 終端設(shè)備現(xiàn)場安裝示意圖

設(shè)備天線通過防水箱的防水孔延伸到設(shè)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(lián)系購買防盜天線或偽裝天線。

6 結(jié)束語

該系統(tǒng)投入使用后經(jīng)過長時間的運行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，取得了滿意的效果。該系統(tǒng)方案同樣適用于其它管網(wǎng)監(jiān)控領(lǐng)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(tǒng)幾乎可以勝任各種低功耗遠(yuǎn)程無線智能監(jiān)控領(lǐng)域的要求。