GPRS/CDMA无线压力表在城市供水管网监测系统中的应用

本文介绍了 GPRS/CDMA无线压力表在城市供水管网监测系统中的应用，主要描述了该无线压力表和监测系统 的组成及特点、硬件和软件。运行实践表明，该系统的开发周期短，成本低，可靠性高，其节能效益明显。

1.前言

随着近年来大城市城乡一体化建设速度的加快，城市供水 管网也越来越庞大和分散。城市供水管网作为城市极为重要的 坫础设施,与城乡民生、经济和社会发展密切相关。加强城市供 水管网的信息化建设具有重要的意义。利用计算机信息技术、通 信技术对城市供水管网运行的主要参数、设备运行状况进行动 态监测、实现自动化信息管理，并将监测点信息进行显示，实时 f解管网运行状况，对城市供水管网调度与决策起着重要作用， 成为保障城市供水管网经济、可靠运行的关键因素。

城市供水管网GPRS/CDMA远程监测管理系统主要对城市 1共水管网的水质、水压监测报警进行统筹设计,确保城市供水管 网水质优良、水压满足民众的生产和生活需求并将气象信息、 城市供水水质监测网检测信息、卫生防疫站检测信息汇总,对水 资源保护和水环境整治起到积极作用，准确快速响应源水污染 及管网暴管应急处理。

利用基于GPRS/CDMA无线通讯网络平台的城市供水管网远 程监控系统’对各管网监测点的数据采集终端自动采集管道压力、 余氯、水流量等实时数据,将信息传输到自来水公司的监控中心， 监控中心对传输回来的数据进行分析，可找到发生故障的地点’从 而当一个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题。

2.GPRS/CDMA的技术特点

GPRS(General Packet Radio Service,通用无线分组业务）是 一种基于GSM的移动分组数据业务。其主要特点如下：1 )GPRS 通过多个GSM时隙的复用，支持的数据传输速率理论峰值可达 115kbit/s；2)GPRS能够随时为用户提供透明的IP通道，可以直 接访问Internet所能够访问的所有站点和资源3)GPRS采用信 道复用技术，每一个GPRS用户都能够实现永远在线4)GPRS 网络是我国目前覆盖范围最广的无线网络5 )GPRS通过流量计 费，目前可以按实际使用量来选择包月，相比其他无线传输业 务，其价格优势明显。GPRS/CDMA电池供电无线压力表是针对 市场需求而研发的集成了信号采集、过程I/O控制和无线数据通 信于一体的高性能测控装置,采用超低功耗技术,使用一次性锂 电池供电，现场不需要电源就可以直接实时采集标准变送器信 号或仪表输出的模拟信号，电平信号、干触点、脉冲信号等,具备 上下限自动检测实时报警的功能，是过程信号实施无线监控的 最佳手段。

3.系统组成及特点

3.1系统组成

该系统主要由监控中心、通信网络、GPRS/CDMA无线压力 表、测量仪表组成。监控中心包括计算机及管网监控系统软件r 通信网络是基于移动或者电信的通信网络平台。GPRS/CDMA无 线压力表是直接把无线压力表安装在管道上，通过GPRS/CDMA 网络传输到监控中心,如现场能提供电源可选择RTU产品，如现 场不便供电则可选择电池供电无线压力表。测量仪表主要包括 流量计和余氯、压力变送器等。该系统的结构如图1所示。

3.2系统特点

（1）准确性

计讀数据报告的及时、准确；运行状态数据的无丢失；运行 资料的可处理,可追踪。

（2）可靠性

令天候运行传输系统独立完整维护操作方便

（3）经济性

用户可以选择GPRS/CDMA组成远程监控网络平台。

⑷先进性

选用先进的GPRS/CDMA数据网络技术和成熟稳定的智能 化终端加上独特的数据处理控制技术。系统功能的扩展性强

（5）实用的低功耗电池供电技术

对于现场没有电源的监测点，可以采用电池供电的流量计、 余氯,压力变送器由采集终端直接升压驱动。选用了先进的低功 耗集成电路技术，使得GPRS/CDMA数据采集和传输的电源功率 非常低.休眠电流<50uA,这样一来可以使用一次性锂电池工作, 现场不需要220电源。

（6）互换性和拓展性

系统统一规划，分步实施,随时可以扩充压力、余氯.流量的 信息监测。

4.基于无线压力表的管网监测系统的硬件和软件概述

4.1硬件简介

GPRS/CDMA无线压力表采用工业级超低功耗高性能的嵌 人式处理器.3.6V—次性裨电池供电，根据用户使用条件,可以 选配电池容量大小,电池办命1~5年左右，标准配置的电池容量 以上报大于12000次；内嵌看门狗，不死机,掉线自动恢复具 有智能仪表接n RS 485(或liS 232)接n 用户可以编程量程转 换和报警上/下限设定；内设T业时钟，精确计时；自动定时上报 和事件触发卜.报功能；内設大容量FLASH存储器.数据A动记 录,支持历史数据检索；模拟量采集:二路16位模拟量采集，支 持双端差分信号及4-20mA的电流信号输人脉冲采集：两路脉 冲输人(或幵关tt检测，1开关量有变化时可根据用户需求是否 启动上报）,用于脉冲水表汁数报警:模拟It超限报警、开关量 变化报筲.1:报方式可以GPRS或SMS(短信)方式t-.报用户；数 据存储:采样数据定时存储.存储间隔可选，数据可周期性存储, 每个周期的存储记录条数不小于10_〕次；数据终端：短信报 知的用户电话号码的数tt为10个，报知中心的丨P地址也为4 个具有补报功能.当设备本次的上报由于移动网络等其他原因 无法成功时.本次的采集数据会在下次h报时一起报到中心网 站；显示屏农用长期休眠短期唤醒机制’以减少不必要能量的消 耗,显不屏关闭的模式下.待机电流<20微安，显示屏可由磁棒点 击相应的激活点来显尔当前的测量值、电池电压等参数设S: 所有系统参数可由设置软件本地设置，也可由短信进行远程设 置；电池电压：电池电压实时检测，当出现欠压报瞥时以短信或 GPRS/CDMA方式通知用户及时更换防水等级:丨P68.

4.2软件简介

自来水公司监控中心服务器申请配置间& IP地址，采用网 络运营商提供的专线，勺GPRS/CDMA网络相连,由于专线可提 供较高的带宽，当管网监控点数量增加，中心不用扩容即可满足 需求1监控中心服务器接收到GPRS网络终端传来的连接申请先进行认证,认证通过后接受传来的数据并进行处理

GPRS/CDMA远程城市供水管网监测系统软件采用B/S结 构，通过Internet互连网和GPRS/CDMA网络接收管道压力、流W 的数据,进行城市供水管网数据分析、显示、査询、统计、报表打 印等功能,给用户提供一个直观、简单的操作平台实时采集数 据,管道数据采集到数据服务器能显小?整个管网系统的供水竹 线图及地理分布图(及用户用水仿息）集中a示各监测点?迆 参数(如流量、压力、余氯、电池电re、报警状态、通讯状态h ?点 用水单位的界面和报表功能.》丨随时增加或删除，操作应方便快 捷：按[x域划分用户，注明长朗用户和季节性用户，能单独诚示 各用户子站的全部测量参数及设置参数能卩1动生成各用户的 流量、压力、余氯、等并行历史曲线，并可查洵丨1：意用户、任意参 数、任意时段的历史数据.历史数据和曲线应便于转存和打印 能生成各用户的用水量u报表,月报表及年报表.且可生成分时 等特殊报表的功能。任意组合用户测M?趋势、测ft参数累计、故 障时段等趋势记录通过打印机打印输出实时显示并记录就地 流量测量系统的各种报警信息,如流tt/压力的超限、仪表工作电 源不正常、不间断电源的电池欠丨K.交流市电消失、相法闯入、通 汛故障等报瞥信息。根据不同部门和不同人员,洱设置不同的操 作权限,防止不同级别的操作人员越权操作 h位机系统软件及 数据库软件应采用正式授权版本,保证其稳定可靠该数据库应 具备查询功能强、完整，能兼容+M通讯协议的功能使用菜单 驱动显示,保证用户指定一般技术人员就能编制.而不需要掌拥 机器语H和特殊编程语言，在系统中增加或改变一个点不应W编译系统具有数据的存储功能，要求可以将所有的实时参数保 留3年以上（数据每一分钟记录一次），所存储的数据能够以标 准的方式获取存储的数据。

5.结束语

以自来水公司的生产过程为背景,研发了一套基于PC和无 线传感器网络的城市管网供水自动监测系统。现场调试和运行 实践表明，该系统切实可行.既保证了自来水公司不间断生产， 还提高了该公司的管理水平：该系统的开发时间短,成本低，节 能效益明敁该系统Li成功应用于三台县自来水公司―其应用领 域将覆盖城市供水管网监控、自来水公司集中供水监控,水源井 监控、蓄水池水位监控、水文站远程监控、水务集团企业用水监控、河道、水库、水位雨量等远程监控场合。