基于GPRS的新農(nóng)村凈水裝置監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

俞益飛

【摘要】 主要介紹了新農(nóng)村凈水裝置監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成，以及設(shè)計考慮的主要問題。利用PLC和GPRS DTU模塊建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)與手機移動終端的數(shù)據(jù)交換，也可以實現(xiàn)手機短消息對遠程水泵、閥門設(shè)備的遠程操控，也可實現(xiàn)對在線水質(zhì)儀表監(jiān)控，是真正意義上的遠程控制。

【關(guān)鍵字】 GPRS PLC 遠程控制

一、引言

目前農(nóng)村生活污水造成的環(huán)境污染不僅是農(nóng)村水源地潛在的安全隱患，還會加劇淡水資源的危機，因此，我司研發(fā)了針對農(nóng)村的生活污水資源化回收處理的凈水裝置，該裝置主要由兼氧區(qū)、好氧區(qū)、分離區(qū)和設(shè)備區(qū)組成，主要設(shè)備包括有6臺水泵、6個電動閥門、2臺水質(zhì)儀表。由于該設(shè)備一般放置在比較偏遠的地方，還有很多處于惡劣環(huán)境下，特別需要實現(xiàn)“無人值守”的功能。這就迫切需要低成本的遠程監(jiān)視和控制重要設(shè)備的運行、了解設(shè)備的運行參數(shù)和狀態(tài)、遠程設(shè)置和修改關(guān)鍵數(shù)據(jù)的要求，基于西門子S7200 PLC為控制核心的短信遠程無線監(jiān)控系統(tǒng)，用手機短信的方式及時了解遠方設(shè)備的運行情況，實現(xiàn)設(shè)備的無人值守，出現(xiàn)故障時、設(shè)備可以發(fā)回故障報警短信，使故障得以及時的被發(fā)現(xiàn)和處理，極大的提高了設(shè)備運行的可靠性，降低了運行成本。

二、系統(tǒng)設(shè)計

2.1系統(tǒng)控制要求

（1）檢測顯示與實時上傳控制器各終端設(shè)備運行的狀態(tài)、如各水泵的運行、故障狀態(tài)。

（2）PLC控制器根據(jù)預先設(shè)定，控制水泵閥門啟停。當設(shè)備運行的故障時，報警信號送至PLC，向值班人發(fā)送故障報警短信，以便維修人員可及時到達現(xiàn)場。

2.2設(shè)備選型配套

本系統(tǒng)采用了西門子S7200 PLC和AI模塊，將現(xiàn)場的水質(zhì)數(shù)據(jù)進行采集，通過PLC 的模擬量AD轉(zhuǎn)換，同時具有在線修改參數(shù)、溫度進行設(shè)定和監(jiān)控記錄。

2.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成

本系統(tǒng)由1臺溶解氧儀和余氯計、西門子S7200 PLC、SM231模塊、GPRS DTU、手機組成。參數(shù)通過儀表采集到SM231模塊，模塊通過AD轉(zhuǎn)換將采集信號轉(zhuǎn)換為0-32000的數(shù)字量，通過PLC讀取模塊的地址編號，將數(shù)據(jù)讀入PLC的V區(qū)（數(shù)據(jù)區(qū)），再編寫程序?qū)⒃摂?shù)字量進行量程變換，得到真實的數(shù)據(jù)，然后將該值轉(zhuǎn)換為ASC碼，通過485口發(fā)送到GPRS DTU模塊，最后轉(zhuǎn)發(fā)至手機；手機也可以編寫短信息，發(fā)送至GPRS DTU模塊，通過485口回送到PLC，PLC通過程序識別，啟動/停止水泵和閥門。

三、控制方案

控制系統(tǒng)可以預先設(shè)定為以下幾種組合應用：

1.設(shè)備故障發(fā)送：當檢測到電氣設(shè)備故障時，立即向監(jiān)控手機發(fā)出報警信息。

2.定時發(fā)送水質(zhì)參數(shù)：在×時×分×秒定時發(fā)送水質(zhì)數(shù)據(jù)。

3.運行數(shù)據(jù)間隔發(fā)送：每間隔00時10分00秒時間周期發(fā)送運行數(shù)據(jù)。

4.觸發(fā)發(fā)送：監(jiān)控手機可以在任何時候，發(fā)送預先設(shè)定的代碼（1234mod：W）查詢對應控制設(shè)備的實時運行情況，遠端控制設(shè)備收到信號后，在通訊信道通暢的情況下，會在20秒內(nèi)將預先定義的漢字和數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)到監(jiān)控手機上，等同與手機之間發(fā)送短信。發(fā)送預先設(shè)定的代碼（1234mod：K1）PLC啟動1#水泵， 發(fā)送代碼（1234mod：K0）PLC停止運行1#水泵。

四、GPRS DTU選擇與設(shè)置

本系統(tǒng)選用廈門靈旗通信公司生產(chǎn)的LQ1000 GPRS DTU，該設(shè)備采用了先進的GPRS無線通信技術(shù)、嵌入式單片機技術(shù)和 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，其穩(wěn)定性強、可靠性高、實時性好、應用性廣、功能強大，是一種實現(xiàn)串口設(shè)備數(shù)據(jù)通過無線透傳到中心軟件的有力設(shè)備。

LQ1000 GPRS DTU 提供標準 RS232/485 數(shù)據(jù)接口，可以方便的連接 RTU、PLC、串口儀表、工控機等設(shè)備，僅需一次性完成初始化配置，用戶設(shè)備就可以與數(shù)據(jù)中心通過GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)建立連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全透明傳輸。

可以依據(jù)自己的串口設(shè)備的通信參數(shù)要求進行設(shè)置，目前 DTU 支持的波特率范圍是 1200-115200，接口校驗方式支持：NONE（無校驗）、ODD（奇校驗）、EVEN（偶校驗）。支持的數(shù)據(jù)位是 8 位，暫不支持 9 位。支持的停止位是 1 位，暫不支持 2 位。如設(shè)置的串口參數(shù)為 115200，E， 8， 1。

五、小結(jié)

在本次設(shè)計中，主要通過GPRS無線傳輸技術(shù)組成的新農(nóng)村凈水裝置監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過短信的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)在PLC之間的無線收發(fā)、交互通信，實時控制，基本實現(xiàn)了無人值守的功能。

參 考 文 獻

[1] 白冰，襲冰. GPRS技術(shù)在熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應用[J]. 計算機與信息技術(shù)， 2007，（12）：9-11