井房無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

張毅

摘 要：我供水廠深井泵站有三十多座，具有分布廣、距離遠(yuǎn)、數(shù)量多、位置偏的特點，由此造成的問題主要為不能及時調(diào)度，開停水泵及數(shù)據(jù)監(jiān)測必須到現(xiàn)場才能實現(xiàn)，費時費力。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等的不斷發(fā)展，為實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了可能。本文就是要綜合利用以上的技術(shù)開發(fā)一套供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)由監(jiān)控中心和各個水源監(jiān)測點組成，各個水源監(jiān)測點的數(shù)據(jù)采集終端可完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與控制，同時能響應(yīng)監(jiān)控中心管理軟件發(fā)出的指令，把現(xiàn)場水泵的運行數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心負(fù)責(zé)監(jiān)測現(xiàn)場水源深井的運行數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)，同時能遠(yuǎn)程自動控制水源深井的運行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)控；通訊；GPRS

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.125

1 水源深井通信方式的研究現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的不斷進(jìn)步，水源深井在通信方式上先后經(jīng)歷了三種監(jiān)控模式，它們分別為：現(xiàn)場人工方式、有線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控方式、無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控方式。

1.1 現(xiàn)場人工方式

現(xiàn)場人工方式是由人工對現(xiàn)場各個水源深井運行參數(shù)和情況進(jìn)行記錄，然后帶回控制中心進(jìn)行綜合分析，這含有很多的人為因素，是一種非實時、早期的控制方式，有很多弊端。

1.2 有線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方式是通過數(shù)據(jù)采集終端采集現(xiàn)場各個水源深井運行參數(shù)和情況，然后經(jīng)過通信線把數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心。有線網(wǎng)絡(luò)通信包括以太網(wǎng)通信、電力載波通信、光纖通信等。由于不受時間及空間的影響，有線網(wǎng)絡(luò)通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號可靠性高、實時性好。但是這種通信方式受成本限制，監(jiān)控中心與現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端距離越遠(yuǎn)，鋪設(shè)上的投入成本就越高。

1.3 無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控方式是通過數(shù)據(jù)采集終端采集現(xiàn)場各個水源深井運行參數(shù)和狀況，然后經(jīng)過無線網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心。近年來，無線網(wǎng)絡(luò)通信有了很快的發(fā)展。無線網(wǎng)絡(luò)通信在工業(yè)上的應(yīng)用主要有數(shù)傳電臺通信、GPRS 通信等。

數(shù)傳電臺頻段一般在 200～240MHz 之間。此波段的電波在空中傳播需要架設(shè)很高的天線。容易受到雷電的沖擊。而且信號傳輸受到距離的限制；要想傳輸超長的距離，就必須使用大功率電源為大功率的數(shù)傳電臺供電。

GPRS是在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種技術(shù)。GPRS采用數(shù)據(jù)分組交換技術(shù)，具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，通訊質(zhì)量高，不受地域限制等優(yōu)點。GPRS 通信十分適合于實時性要求較高、測量地點分散的用戶使用。在無線網(wǎng)絡(luò)通信方式的選擇上，GPRS通信已經(jīng)成為用戶最佳選擇。

經(jīng)過上面的介紹和分析，考慮到水源深井地理位置的分散性，本系統(tǒng)選擇 GPRS通信方式

2 系統(tǒng)的整體構(gòu)成

水源深井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由遠(yuǎn)程監(jiān)控終端、通信網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)控中心組成。在系統(tǒng)中遠(yuǎn)程監(jiān)控分站以 DAM0888數(shù)采控制器與多功能電力儀表為核心完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與控制，然后把現(xiàn)場水源深井的運行數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心負(fù)責(zé)監(jiān)測現(xiàn)場水源深井的運行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)，同時具有遠(yuǎn)程自動控制水源深井運行狀態(tài)的功能。

2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控終端

遠(yuǎn)程監(jiān)控終端主要由DAM0888數(shù)采控制器、多功能電力儀表、WG-8010 DTU組成。數(shù)采控制器常開觸點與開泵電路并聯(lián)，常閉觸點與停泵電路串聯(lián)，達(dá)到控制開停泵的目的。多功能電力儀表主要功能為采集水泵的運行參數(shù)如電壓、電流等。WG-8010 DTU通過RS485接口與數(shù)采控制器和電力儀表連接，通過MODBUS RTU通訊協(xié)議與之建立通信。將采集的數(shù)據(jù)及啟停狀態(tài)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，同時接收監(jiān)控中心下達(dá)的命令給數(shù)采控制器控制水泵啟停。

2.2 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)各遠(yuǎn)程監(jiān)控終端與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通信。通信網(wǎng)絡(luò)由 GPRS網(wǎng)絡(luò)和 INTERNET 組成。COMWAY協(xié)議是基于 TCP/IP 協(xié)議開發(fā)的通信協(xié)議。GPRS DTU通過COMWAY協(xié)議與COMWAY 通信服務(wù)器建立連接，僅需在監(jiān)控中心的計算機(jī)中安裝 COMWAY 無線串口軟件并進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，與 GPRS DTU 配合使用就可以建立遠(yuǎn)端串口設(shè)備和用戶計算機(jī)之間的無線通信信道。就等于擁有了“無限延長的串口線”，具有 RS-232/485 等串行通信接口的設(shè)備，如 PLC、 RTU和各種儀表、傳感器，均可利用 COMWAY DTU 經(jīng) GPRS 網(wǎng)絡(luò)與一臺連接到 Internet 的 PC 實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通信。即可使用原來基于串口通訊的應(yīng)用程序來處理遠(yuǎn)端串口設(shè)備的數(shù)據(jù)。此方案的優(yōu)點是無任何附加費用；無需公網(wǎng)固定 IP 地址；無需設(shè)置網(wǎng)絡(luò)端口映射和動態(tài)域名；系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，符合我廠的實際情況。

2.3 監(jiān)控中心

本系統(tǒng)監(jiān)控中心由計算機(jī)和打印機(jī)組成。計算機(jī)上裝有力控組態(tài)軟件和COMWAY無線串口軟件，無線串口軟件的設(shè)置包括添加監(jiān)控終端的DTU；添加虛擬串口；映射虛擬串口。組態(tài)軟件通過設(shè)置與映射的虛擬串口連接，就相當(dāng)于直接與終端數(shù)據(jù)采集設(shè)備連接通訊。監(jiān)控中心管理軟件具有以下基本功能：（1）能實時監(jiān)測每個水源深井電機(jī)的運行狀態(tài)；（2）能實時監(jiān)測每個水源深井 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的連接情況；（3）當(dāng)有故障時，能對相應(yīng)的水源深井進(jìn)行故障報警；（4）點擊控制按鈕，能實現(xiàn)對現(xiàn)場水源深井進(jìn)行遠(yuǎn)程自動控制；（5）通過數(shù)據(jù)庫和報表，能對實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、管理和打印等功能；（6）能顯示數(shù)據(jù)的實時曲線和歷史曲線；（7）系統(tǒng)軟件具有良好的人機(jī)界面、可擴(kuò)展性和易操作的特點。

3 結(jié)語

這套井房遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的 GPRS無線通信技術(shù)與組態(tài)技術(shù)，減少了投資，提高了系統(tǒng)的技術(shù)含量。相比以前使用的GSM短信貓系統(tǒng)，具有顯示直觀、操作方便、安全穩(wěn)定的特點，節(jié)省了大量人力物力。為我水廠自動化的建設(shè)提供了新的思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]李文，林芳.計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)概述[J].河池師專學(xué)報（自然科學(xué)版），2002.

[2]李東.無線遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)在自來水井群中的應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué)，2014（02）：266.