浅谈GPRS在自来水管网监控系统中的应用

荆伟丽

（牡丹江中燃城市燃气发展有限公司，黑龙江 牡丹江 157009）

因为自来水管网错综复杂，而且通常铺设在地下，所以时常有基建工程施工破坏输水管道的事故发生，或者是水管老化不负重压而破裂的事故。在发生这些事故后，水务部门通常都不能及时发现。而在抢修人员发现并赶到现场时，已经造成了巨大的浪费，严重的甚至影响交通造成恶劣影响。基于现实中的迫切需求，我们可以采用GPRS系统来实时监测城市自来水管网中的主干线是否正常。

1 监控原理

在理论分析和大量的现场考察后我们发现，自来水管网如果输送正常，那么管内的水压是一个比较平稳的值。在水管破裂后，水压会有下降，下降程度和破裂口的出水量有关。所以我们可以通过实时监测管道水压，并设定一个水压下限报警和水压变化率报警来及时发现管网的异常。

2 通信方式

因为自来水管网分布非常广泛，如果用传统的有线通信方式来传送现场数据，将耗费极大的人力物力来施工和维护。所以应该选择无线通信方式，而传统的数传电台存在功耗大，组网困难，成本高等缺点。而较先进的GSM短信通信方案则存在大数据量收发不可靠的缺点，特别是在节假日，这时移动业务非常繁忙，短信延时会变得不确定，甚至可能出现数小时后送达信息的情况。而此时恰恰是市民用水最频繁，最考验水务部门反应能力的时候。综合考虑我们选择了目前最先进的 GPRS无线通信方案，它同时具有组网方便、建设和维护成本低、通信可靠迅速等优点，是本系统的理想通信方式。

3 系统组成

本系本系统由水压传感器、现场监控及无线通信设备、监控中心服务器和数据库软件几大部分组成，系统组成如图 1.3所示。

图1 自来水输送管网监控系统组成示意图

3.1 水压传感器

水压传感器可以使用常见的压力变送器。变送器是将物理信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式输出的设备。在该应用中我们可以选择输出形式为0～5V电压或4～20mA电流的变送器。变送器的工作电压通常有5V、12V、24V等数种。

3.2 现场监控及无线通信终端

现场终端要求可以完成从变送器读取采样结果，并把采样结果通知监控中心服务器。由于终端系统是位于管线的各个监测点上的，通常都没有市电供应，所以需要使用电池供电。本系统的实现难点就在于现场终端系统的功耗问题。综合考虑后，用户可以接受和认可的终端工作流程是终端平时处于低功耗休眠状态，采用定时唤醒的方式采样当前水压值。如果水压正常，则按预先设定的时间间隔上线通报数据。如果水压超限，则立即启动无线通信，将警情信息通知用户。在通告完采样数据后，设备恢复低功耗的正常工作状态。

3.3 监控中心及服务器软件

监控中心的作用是接收现场终端上传的数据，并具有数据库功能，可以将各个终端的数据保存起来供以后分析使用。同时监控中心软件还应具有警情提醒的功能，当终端设备出现警情时，要能提醒工作人员紧急处理。

4 系统工作流程

终端设备上电后将周而复始的完成数据采集、数据上传的工作，监控中心则接收各个终端设备上传的数据。

5 终端安装要点

终端通常是在户外无人值守的环境下工作，而且因为要靠近输送管线安装，所以通常是安装在维护井中。维护井环境比较恶劣，建议用户将ZWG-5221LV、电池和压力变送器集中安装在防水箱中，再将防水箱安装在现场，如图1.5所示。

图2 终端设备现场安装示意图

设备天线通过防水箱的防水孔延伸到设备外部，请将天线安装在信号较好的地方，尽量安装到地面以上。如果因为防盗等原因而不便把天线外置的话，可以联系购买防盗天线或伪装天线。

6 结束语

该系统投入使用后经过长时间的运行，系统稳定可靠，取得了满意的效果。该系统方案同样适用于其它管网监控领域，比如污水管道、石油管道、天然气管道等。通过更换前端的变送器类型，该系统几乎可以胜任各种低功耗远程无线智能监控领域的要求。