壓力流量監測遠傳端站的使用與維護

張熾烽

摘要：在供水計量及調度中，需要全天候不間斷對壓力、流量等數據進行監測，使用了多種類型的遠傳端站。本文全面介紹市電供電型遠傳端站、鋰電池低功耗遠傳端站以及低功耗太陽能供電遠傳端站的使用與維護。

關鍵詞：壓力流量監測；遠傳端站；低功耗；太陽能

組建壓力、流量遠程監測系統，需在每個監測點配備一套遠傳端站。供水管網遍布范圍廣，站點與站點、站點與數據中心的距離近則數千米，遠則數十千米。組建穩定可靠的遠程監測網，能為供水調度提供保障，同時降低運營維護成本。目前在遠程監測中主要使用市電供電型遠傳端站，并已成規?；?，技術比較成熟，維護比較完善。在少數市電電源難以鋪設到的站點或者小口徑流量計的站點，少量使用了鋰電池低功耗遠傳端站。另外正在測試一種低功耗太陽能供電遠傳端站，未來有望能替代市電供電型遠傳端站。

1、遠傳端站概況

大多數遠傳端站采用康明KM2000市電供電遠程測控終端，主要硬件包括西門子S7-200 PLC、宏電H7710 DTU以及DC24V/12V開關電源。優點是能實時點測、補調數據等，缺點是體積較大、要接市電電源。

少量遠傳端站采用康明KM86低功耗鋰電池供電終端。優點是體積小、功耗低、無需市電供電、安裝方便，缺點是無法實時點測，只能每隔兩個小時上發一次數據，監測相對滯后。

正在測試的康明KM81低功耗太陽能供電終端，既無需使用市電，又能每15分鐘上發一次數據，體積小、功耗低、安裝方便。

2、市電供電型遠傳端站的使用與維護

目前使用的流量計轉換器科隆IFC110、IFC090、IFC300、IFC100、IFC050以及威爾泰/開封MagMaster均可由市電供電型遠傳端站采集數據。根據流量計轉換器輸出方式的不同，可采集模擬量、脈沖量，也可使用HART、Modbus通訊方式直讀流量數據。老款的流量計轉換器一般只標配模擬量和脈沖量輸出，遠傳數據采集或多或少存在誤差，每隔一段時間就要校正一次遠傳累計量底數。目前新款的流量計轉換器都具有HART通訊或Modbus通訊功能。

基于日常維護情況進行總結，市電供電型遠傳端站的故障主要有開關電源故障、DTU故障和PLC故障。

（1）開關電源故障

開關電源將220V交流電轉換為12V和24V直流電供DTU、PLC及壓力變送器使用，具有充電功能，可以對12V蓄電池充電，停市電時能自動切換到蓄電池供電。由于戶外使用環境潮濕、高溫，或遭受雷擊等原因，開關電源常會出現無24V/12V輸出、無法使用外電、停電時無法切換到蓄電池供電等故障。

（2）DTU故障

DTU的全稱是“無線傳輸終端單元”，通過電信或移動網絡傳輸數據。為適應電信運營商的網絡演進，DTU也相應進行了升級換代。從早期使用電信CDMA普通電話卡，到后來使用移動4G物聯卡和電信4G物聯卡。目前在用的DTU型號主要有宏電H7710電信CDMA版本、H7710移動GPRS版本以及H7710全網通4G版本?，F階段H7710電信CDMA版本依然占大多數，H7710全網通4G版本數量較少，但會逐漸取代前者成為主要型號。

由于少數端站所處位置的電信網絡信號較弱，曾出現過數據傳輸中斷甚至長時間無數據傳回的情況，因此這些端站使用了H7710移動GPRS版本DTU搭配移動4G物聯卡。采取電信和移動網絡互補，使得遠傳可靠性更有保障。

因電話卡實名制措施的全面落實，大部分遠傳端站使用的電信CDMA普通電話卡被限制了語音和短信功能，成為只有數據功能的非正式物聯卡。此措施使得維護人員無法通過撥打DTU的電話號碼判斷DTU是否在線，失去了遠程判斷的途徑。目前DTU的故障檢測方法主要有：<1>現場測試電話卡是否能正常上網。<2>使用筆記本電腦超級終端或串口調試助手連接DTU檢查其信號強度以及是否能正常登錄DSC。

（3）PLC故障

PLC故障大多數是由于雷擊造成，例如PLC串口故障、PLC模擬量輸入通道故障等。另外，也有雷擊或外電恢復瞬間沖擊導致PLC死機的情況。PLC的故障檢測可以使用筆記本電腦上位機軟件點測。

3、鋰電池低功耗遠傳端站的使用與維護

目前使用的鋰電池低功耗遠傳端站型號是康明KM86，用于采集科隆IFC070和威爾泰WT4200流量計的數據。端站對IFC070采集脈沖輸出的累計流量，對WT4200則以RS485 Modbus方式直讀瞬時流量和累計流量。使用前需要發短信到遠傳端站設置站號、數據中心IP地址、上發數據的時間間隔、通道、模擬量量程等參數。如采集脈沖輸出的累計流量，需設置脈沖底度。如直讀流量計數據，則需設置直讀流量計的類型和RS485通訊口的參數。

為減少鋰電池的電量消耗，端站每15分鐘采集并保存一次數據，每2小時發送一次歷史數據。端站平時處于休眠狀態，在采集和發送數據時才會喚醒。由于不能實時點測，可能會出現無法及時發現故障的情況，而且偶爾會出現因網絡信號差導致數小時沒有數據傳回的情況，所以目前只對少量小口徑流量計使用此類型端站。由于物聯卡無收發短信的功能，只能先在端站中插入普通電話卡設置好參數再換回物聯卡。端站由7.2V鋰電池供電，當鋰電池電壓低于6.5V時端站休眠后可能會無法自動喚醒，或會自動關閉，會出現無法傳輸數據的情況。

4、 低功耗太陽能供電遠傳端站

部分流量計安裝于戶外偏僻位置，電源線鋪設距離較長，檢修和維護較困難。針對這種情況，目前正在試用太陽能供電設備及低功耗太陽能供電遠傳端站。太陽能供電設備選用易事特的太陽能電池板和MPPT太陽能充電控制器，配2節串聯的12V/100Ah儲能蓄電池。MPPT太陽能充電控制器輸出24VDC供流量計轉換器、遠傳端站、HART Modem及電壓變送器使用。遠傳端站采用康明KM81低功耗太陽能供電終端，配套KM63型HART Modem，直讀科隆IFC300流量計的數據。另外配有電壓變送器監測儲能蓄電池的電壓，壓力變送器監測管網壓力。經過一段時間的測試，太陽能供電設備的發電效果理想，即使在陰雨天氣情況下，也能將儲能蓄電池充滿，能保證流量計及遠傳端站的不間斷運行。太陽能供電遠傳端站的功耗低，一般情況下無需考慮電量耗盡的問題，因此可以更加靈活地設置發送數據的時間間隔，甚至可以達到市電供電型遠傳端站的監測效果。

5、 展望與建議

（1） 當使用物聯卡數量達到一定規模后，可通過電信、移動面向企業推出的M2M物聯卡管理平臺查詢物聯卡的在線狀態，為遠程故障判斷提供便利。

（2） 市電供電型遠傳端站數量眾多，在未來相當長的時間內依然會是主要的類型。在物聯卡開始普及的大背景下，可考慮借助DTU廠商開發的設備云管理平臺遠程查看DTU的在線情況，迅速判斷故障類型。

6、結束語

隨著太陽能供電設備、低功耗遠傳端站的發展以及物聯網的普及，壓力流量監測遠傳端站或許會逐漸向小型化、集成化、低功耗的方向發展，使得運營維護更方便、更具經濟效益。

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