摘　要：利用中国移动/网通的互联网数据通讯平台完成无线通讯，单井智能测控系统实现对远程现场运行设备进行监视和控制,以实现水泵的远动启停、管道压力监测等,从而实现供水工程的现代化、信息化。提高了水厂的自动化水平。

    关键词：GPRS；MCGS；DSP测控系统；数据传输

    Abstract: China Mobile / Netcom's Internet data communication platform for wireless communications, smart single-well monitoring and control system running on the remote site monitoring and control equipment in order to achieve the remote start and stop pumps, piping, such as pressure monitoring, in order to achieve water supply modernization projects, information technology. Increased level of automation plants.

    Keywords: GPRS MCGS DSP measurement and control system data transmission

 

    藁城新区水厂隶属藁城市水务局，是2007年建成投产的新水厂，水源为地下水，日产水2万吨，担负着新区生产生活用水的供给。水厂拥有6眼水源井、2个管网压力监测点，各厂矿企业自备井16眼。2008年受水务局委托，石家庄东方龙水业科技公司为其所辖藁城新区水厂实施自动化建设，建立测控中心，要求能实时监测6眼水源井现场情况，以防遭破坏，并实现遥测和遥控功能。实时监测实现2个管网测压点的压力信号和16眼自备井的地下水位和流量信号。根据用户要求，项目组本着技术先进、设计合理、功能齐全、经济实用、性能价格比高，使用维护方便，工作稳定可靠的原则确定了设计方案，通讯方式采用中国移动/网通的互联网数据通讯平台来实现。测控中心上位机采用研华工控机运行MCGS组态软件进行系统监控，子站采用自主开发的单井智能测控系统终端。

 

    2 系统结构

    测控中心采用研华工控机运行MCGS组态软件，要求能够上网，且具有固定的IP，测控中心在得到终端站数据后，在本地形成数据库。在6眼水源井安装摄像头实施远红外监测，由于视频采集数据量大，采用网通的ADSL，测控终端采用Modbus/TCP协议转换器，直接与终端模块的RS232串口进行通讯，单井智能测控系统的RTU模块实现采集现场信号和自动控制机泵启停功能。2个测压点和16眼自备井采用中国移动网络GPRS设备（包括数据SIM卡），根据需求安装水位、压力变送器等模拟量和流量计（开放232口或485口与终端RTU模块直接通讯）。

    中国移动提供的GPRS数据传输服务，目前多以点对多点的传输方式为主，即多个GPRS无线终端把数据传输到一个固定的数据处理中心。其实现数据传输的过程是，首先GPRS无线数据终端进入中国移动的GPRS网络，这个网络是自动附着在internet上的，数据终端需要传输数据时，它以IP包的形式将数据打包，然后按照TCP/IP协议，将数据包传送至目的IP地址。目的IP地址即数据中心收到IP数据包后，由专用的处理软件进行拆包和解析。下行数据的传递是各个传输环节的逆序过程，通过这个过程无线数据终端可以得到中心的命令、设置参数等。

    整个系统是以测控中心为核心的树状拓扑结构，同一层次的其它应用需求，可以通过建立计算机局域网来实现。

网络系统结构如下图所示。

               

   
    3 单井智能测控系统功能实现

    单井智能测控系统终端采用模块化结构，主控核心模块、单井测控模块、模拟量AI处理模块、开关量DIO处理模块等。主控模块和测控模块挂接在CAN总线上，采用专用的CAN-BUS通讯协议交换数据，都有独立的CPU可以独立运行，支持在系统编程和在应用编程，各模块之间电气隔离，在一定程度上提高了系统可靠性。系统采用DCS分布式控制系统，运行通用的Modbus协议，可处理9路AI,4路DI,6路DO,在系统电信号采集过程中采用了ADE7758的DSP（数字信号处理器）芯片，它是一款高精度3相带串行接口和2个脉冲输出的电能测量IC。ADE7758集成了2次方的Σ－Δ AD转换器、数字积分器、参考回路、温度传感器等硬件资源，通过不同的3相配置，可以进行3线或4线的有功功率、复功率、视在功率测量和有效值的计算，并为每一相提供系统校准参数，如有效值偏移校准、相位补偿和功率补偿等。数据通信通过ADE7758的SPI串行接口。在电流、电压和电能的采集过程中误差均小于0.1%。ADE7758通过外部的10MHz晶体产生系统频率进行高速采集，在准确性和实时性上有非常可靠的保障。

 

    GPRS和协议转换器相对而言“掉线”及“死机”问题比较严重，当然这不仅是产品本身的问题，与网络运行情况也很有关系，所以系统集成商或客户很难自行维护，尤其是“死机”后，一般很难自行恢复正常工作，需要人工复位，极为不便。针对这一情况，我们的测控系统创新采用在开关量输入输出模块中使用一对继电器干式常闭触点实现断电控制。将GPRS模块的电源串接在继电器的一组常闭触点的两端com和nc，正常工作时常闭触点吸合完成供电，当GPRS模块死机时，在控制端Contral给一个高电平使三极管Q1导通，继电器线圈得电，常闭触点断开，实现GPRS模块电源断电。此过程中终端不断电，测控模块根据预先设定好的线圈得电时间，保证GPRS模块有的足够时间断电。之后自动释放，完成GPRS模块正常供电电路实现见下图：

              

    该系统的应用提高了藁城新区水厂的现代化管理水平，半年的试运行实践证明，本系统具有工作稳定可靠，操作简便，故障率低，易维护等优点，实践证明该系统的设计是成功的，对今后的无线远程通讯具有一定的指导意义。基于GPRS技术的供水测控系统设计方案作为一种可靠性高且性价比较优的开发方案，既能缩短开发周期，又能有效降低技术门槛，具有广阔的应用前景。

 

    [1] 吕捷.GPRS技术[M].北京邮电大学出版社,2001.

    [2] 何希才.数字移动通信技术及应用[M].机械工业出版社,2003.

    [3] 谢希仁.计算机网络[M].电子工业出版社,2004.