水泵房遠程監(jiān)測系統(tǒng)

【摘要】水源地一般距廠礦較遠，僅能進行現(xiàn)場監(jiān)測，遠端無法了解現(xiàn)場情況。通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，利用GPRS和和短信技術(shù)等多種通信技術(shù)可以實時了解和控制水泵的運行，為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供保障。

【關鍵詞】數(shù)據(jù)采集遠程傳輸實時測控

一般情況下，用水量大的廠礦的水源地都距離較遠，水泵房的現(xiàn)場情況遠端無法實施了解。水泵房雖已可以裝備了功能完善的PLC控制系統(tǒng)，具備顯示加壓泵壓力、電流；電機軸承前、后溫度；供水總管壓力、流量；入水池總管流量；蓄水池水位及控制水泵開、關等功能，但水泵房一般不具備接入互聯(lián)網(wǎng)條件，無法實現(xiàn)遠程測控功能，解決這一問題對于企業(yè)的安全生產(chǎn)具有現(xiàn)實意義。

1水泵房遠程監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)功能

（1）實現(xiàn)水泵壓力、電流、前后軸溫度、水流量、蓄水池水位等數(shù)據(jù)采集功能；

（2）實現(xiàn)前端數(shù)據(jù)遠程傳輸功能；

（3）實現(xiàn)遠程運行告警功能；

（4）實現(xiàn)水泵房運行相關數(shù)據(jù)遠程存儲、查詢、統(tǒng)計、分析等功能。

2系統(tǒng)技術(shù)方案

本系統(tǒng)采用整合了網(wǎng)絡通信技術(shù)、GPRS和短信技術(shù)等多種計算機技術(shù)和通信技術(shù)，構(gòu)建了水泵房遠程的監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)方案。系統(tǒng)主要包括泵房監(jiān)測設備運行參數(shù)采集系統(tǒng)、無線GPRS數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、監(jiān)測中心服務器、客戶端軟件等部分，框圖如圖1所示。

系統(tǒng)工作原理如下：在泵房端，通過現(xiàn)有PLC控制系統(tǒng)NET通信模塊獲取監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)包，利用自主開發(fā)的數(shù)據(jù)包解析軟件解析出監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)，通過串口轉(zhuǎn)換模塊完成協(xié)議轉(zhuǎn)換，然后通過GPRS模塊將其傳輸至公網(wǎng)。其中，利用串口轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)據(jù)通過RS485協(xié)議傳輸；在監(jiān)測中心端，通過GPRS模塊接收遠端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，并將其解析、存儲至監(jiān)控中心服務器；監(jiān)控客戶端通過訪問監(jiān)測服務器實現(xiàn)水泵房數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測。

水泵房遠程系統(tǒng)功能框圖如圖2所示，主要包括：水泵房設備運行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，無線GPRS數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、監(jiān)測服務器軟件、客戶端軟件。

圖1榆林能化甲醇廠水泵房遠程監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

3水泵房遠程子系統(tǒng)

3.1水泵房設備運行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

水泵房監(jiān)測設備主要完成泵房內(nèi)的泵機的運行數(shù)據(jù)的采集，主要包括協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、GPRS通信模塊單元和數(shù)據(jù)解析軟件，設備組成圖和框圖如圖3所示。

1.數(shù)據(jù)采集模塊：數(shù)據(jù)采集模塊主要由數(shù)據(jù)包解析軟件、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成，其主要完成如下功能；

（1）信號采集：數(shù)據(jù)包解析軟件將從PLC系統(tǒng)I/O口或NET網(wǎng)絡通信模塊采集到的數(shù)據(jù)包解析，從而采集到監(jiān)測設備各監(jiān)測數(shù)據(jù)；

（2）串口轉(zhuǎn)換模塊：實現(xiàn)如下兩個功能：i）首先實現(xiàn)RS232協(xié)議與RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換；ii）GPRS模塊的串口通信，考慮到可能存在設備工作地點GSM信號弱或者無信號的問題以及強弱電隔離，保證通信模塊工作穩(wěn)定性的問題。

2. GPRS實時通信模塊：完成與監(jiān)測服務器TCP鏈接和實時通信，同時自帶鋰電池，可以保證在系統(tǒng)斷電的情況下持續(xù)工作四小時以上。

圖2水泵房遠程監(jiān)測系統(tǒng)功能框圖

圖3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成框圖

3.2監(jiān)測中心服務器模塊

監(jiān)測中心服務器模塊主要完成：（1）泵房監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時采集；（2）異常狀況的告警及短信通知相關人員；（3）數(shù)據(jù)庫存儲、查詢；設備構(gòu)成及框圖如圖4所示。

TCP通信模塊：

與前端泵房簡歷TCP連接，完成實時數(shù)據(jù)的通信交互；

圖4檢測中心服務器結(jié)構(gòu)框圖

監(jiān)視數(shù)據(jù)處理服務：

接收泵房設備傳送的電流、電壓以及設備開關的狀態(tài)信息；存儲到數(shù)據(jù)庫中，便于后期的查詢和分析；

數(shù)據(jù)庫處理模塊：

負責數(shù)據(jù)庫的讀寫控制及查詢；

異常告警處理：

根據(jù)設定的告警門限或者前端設備的上報的告警信息，向客戶端發(fā)送告警提示信息；

短信模塊：

（1）短信的編碼發(fā)送：將客戶端的告警信息發(fā)送到相關負責人的手機上，以便相關人員能及時的處理告警；

（2）短信的接收解碼：在某些緊急情況下，相關的負責人可以通過設置了操作權(quán)限號碼的手機，發(fā)送相關的指令控制泵房的設備開啟或者關閉。

系統(tǒng)設置及管理：

（1）支持多種用戶權(quán)限的管理，不同的用戶權(quán)限具有不同的操作功能范；

3.3客戶端軟件

客戶端軟件功能框圖如圖5所示。

圖5客戶端軟件功能框圖

登陸認證：

系統(tǒng)設置了不同的權(quán)限，分為普通用戶權(quán)限和管理員權(quán)限，登陸系統(tǒng)時，需要用戶名和密碼審核合格后才可以進入；

實時監(jiān)測顯示：可以實時顯示指定設備的運行狀態(tài)，電流電壓值以及告警信息等；

TCP通信：建立與服務器的TCP連接，解析服務的命令和交互信息；

告警處理：

泵房設備的告警通過服務器可以主動推送到客戶端來，使用醒目的提示方式（界面告警提示串口、語音告警提示）通知管理人員處理；

報表查詢統(tǒng)計功能：可以提供設備運行狀態(tài)統(tǒng)計、用電量統(tǒng)計、電流電壓統(tǒng)計等多種統(tǒng)計方式，并輸出相應的報表；

系統(tǒng)設置：用戶設置自己的登陸密碼普通用戶權(quán)限可以實時監(jiān)測設備、手工控制遠程設備的開啟和關閉，更改自己賬戶密碼等；管理員用戶可以增加用戶、為用戶設置權(quán)限和密碼、編制設備的執(zhí)行計劃等；為指定賬戶設置短信通知號碼和開通短信操作權(quán)限等。