井房無線遠程監控系統的開發與應用

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、數量多、位置偏的特點，由此造成的問題主要為不能及時調度，開停水泵及數據監測必須到現場才能實現，費時費力。隨著計算機網絡技術、通信技術等的不斷發展，為實現遠程監控提供了可能。本文就是要綜合利用以上的技術開發一套供水遠程監控系統，該系統由監控中心和各個水源監測點組成，各個水源監測點的數據采集終端可完成現場數據的采集與控制，同時能響應監控中心管理軟件發出的指令，把現場水泵的運行數據及設備狀態通過 GPRS 網絡傳送到監控中心。監控中心負責監測現場水源深井的運行數據和設備狀態，同時能遠程自動控制水源深井的運行狀態。

關鍵詞：遠程監控；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狀

隨著科學技術的發展，尤其是通信技術和互聯網的不斷進步，水源深井在通信方式上先后經歷了三種監控模式，它們分別為：現場人工方式、有線網絡遠程監控方式、無線網絡遠程監控方式。

1.1 現場人工方式

現場人工方式是由人工對現場各個水源深井運行參數和情況進行記錄，然后帶回控制中心進行綜合分析，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 有線網絡遠程監控方式

有線網絡監控方式是通過數據采集終端采集現場各個水源深井運行參數和情況，然后經過通信線把數據傳送到監控中心。有線網絡通信包括以太網通信、電力載波通信、光纖通信等。由于不受時間及空間的影響，有線網絡通信傳輸的數據信號可靠性高、實時性好。但是這種通信方式受成本限制，監控中心與現場數據采集終端距離越遠，鋪設上的投入成本就越高。

1.3 無線網絡遠程監控方式

無線網絡遠程監控方式是通過數據采集終端采集現場各個水源深井運行參數和狀況，然后經過無線網絡把數據傳送到監控中心。近年來，無線網絡通信有了很快的發展。無線網絡通信在工業上的應用主要有數傳電臺通信、GPRS 通信等。

數傳電臺頻段一般在 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傳電臺供電。

GPRS是在GSM基礎上發展起來的一種技術。GPRS采用數據分組交換技術，具有網絡覆蓋面廣，通訊質量高，不受地域限制等優點。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。在無線網絡通信方式的選擇上，GPRS通信已經成為用戶最佳選擇。

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

2 系統的整體構成

水源深井遠程監控系統由遠程監控終端、通信網絡及監控中心組成。在系統中遠程監控分站以 DAM0888數采控制器與多功能電力儀表為核心完成現場數據的采集與控制，然后把現場水源深井的運行數據及設備狀態通過GPRS 網絡上傳到監控中心。監控中心負責監測現場水源深井的運行參數和設備狀態，同時具有遠程自動控制水源深井運行狀態的功能。

2.1 遠程監控終端

遠程監控終端主要由DAM0888數采控制器、多功能電力儀表、WG-8010 DTU組成。數采控制器常開觸點與開泵電路并聯，常閉觸點與停泵電路串聯，達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如電壓、電流等。WG-8010 DTU通過RS485接口與數采控制器和電力儀表連接，通過MODBUS RTU通訊協議與之建立通信。將采集的數據及啟停狀態通過GPRS網絡傳輸到監控中心，同時接收監控中心下達的命令給數采控制器控制水泵啟停。

2.2 通信網絡系統

通信網絡負責各遠程監控終端與監控中心的數據通信。通信網絡由 GPRS網絡和 INTERNET 組成。COMWAY協議是基于 TCP/IP 協議開發的通信協議。GPRS DTU通過COMWAY協議與COMWAY 通信服務器建立連接，僅需在監控中心的計算機中安裝 COMWAY 無線串口軟件并進行相關設置，與 GPRS DTU 配合使用就可以建立遠端串口設備和用戶計算機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備，如 PLC、 RTU和各種儀表、傳感器，均可利用 COMWAY DTU 經 GPRS 網絡與一臺連接到 Internet 的 PC 實現無線數據通信。即可使用原來基于串口通訊的應用程序來處理遠端串口設備的數據。此方案的優點是無任何附加費用；無需公網固定 IP 地址；無需設置網絡端口映射和動態域名；系統穩定可靠，符合我廠的實際情況。

2.3 監控中心

本系統監控中心由計算機和打印機組成。計算機上裝有力控組態軟件和COMWAY無線串口軟件，無線串口軟件的設置包括添加監控終端的DTU；添加虛擬串口；映射虛擬串口。組態軟件通過設置與映射的虛擬串口連接，就相當于直接與終端數據采集設備連接通訊。監控中心管理軟件具有以下基本功能：（1）能實時監測每個水源深井電機的運行狀態；（2）能實時監測每個水源深井 GPRS 網絡的連接情況；（3）當有故障時，能對相應的水源深井進行故障報警；（4）點擊控制按鈕，能實現對現場水源深井進行遠程自動控制；（5）通過數據庫和報表，能對實時數據和歷史數據進行查詢、管理和打印等功能；（6）能顯示數據的實時曲線和歷史曲線；（7）系統軟件具有良好的人機界面、可擴展性和易操作的特點。

3 結語

這套井房遠程監控系統采用先進的 GPRS無線通信技術與組態技術，減少了投資，提高了系統的技術含量。相比以前使用的GSM短信貓系統，具有顯示直觀、操作方便、安全穩定的特點，節省了大量人力物力。為我水廠自動化的建設提供了新的思路。

參考文獻：

[1]李文，林芳.計算機監控系統概述[J].河池師專學報（自然科學版），2002.

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