水資源短缺已經(jīng)成為全球性的問(wèn)題，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，日益增長(zhǎng)的用水需求與水資源短缺之間的矛盾迫使世界各國(guó)都在尋求解決的有效辦法。因此，采用現(xiàn)代化手段，建設(shè)水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)掌握區(qū)域水資源變化及利用情況，最大限度的調(diào)控使用效率，是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。灌區(qū)所具有的工程分散性、水情雨情變化性、農(nóng)作物需水時(shí)效性、灌溉供水動(dòng)態(tài)性、灌區(qū)性質(zhì)特殊性等方面的特點(diǎn)，使灌區(qū)的水管理工作十分艱巨。 灌區(qū)管理手段的先進(jìn)程度，不僅反映我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，也是確保灌區(qū)工程安全運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置、提高用水效率、保障灌區(qū)持續(xù)發(fā)展的實(shí)際需要。

灌區(qū)引水監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的是解決引水工程各環(huán)節(jié)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。該系統(tǒng)由監(jiān)控中心和各個(gè)水源監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成，各個(gè)水源監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集終端（RS6011G）可監(jiān)視和采集水位、壓力、流速、等各種數(shù)據(jù)，供控制中心及有關(guān)部門(mén)分析和決策取用，提高工作效率，保證引水質(zhì)量，滿(mǎn)足灌區(qū)的用水量的需求。　

 灌區(qū)引水監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)引水管道壓力、水流速的數(shù)據(jù)傳送及閥門(mén)開(kāi)關(guān)的自動(dòng)控制，降低了故障率和提高了對(duì)系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間。便于及時(shí)迅速的了解及控制遠(yuǎn)端水源井、引水管道及閥門(mén)，低故障率和檢修的時(shí)間，減少停水次數(shù)。各水源監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集終端可自動(dòng)采集引水管道壓力、水流速的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與開(kāi)關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)，信息傳輸?shù)焦鄥^(qū)的監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過(guò)對(duì)傳輸回的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可找到出故障的地點(diǎn)，從而當(dāng)一個(gè)遠(yuǎn)端出現(xiàn)故障時(shí)，能在最短的時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題，恢復(fù)供水，提高了整體的服務(wù)水平，從而實(shí)現(xiàn)了灌區(qū)引水的信息化、現(xiàn)代化。

   

灌區(qū)引水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由中心控制站、手機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)傳感器（流速計(jì)、水位計(jì)等）、廈門(mén)瑞申自動(dòng)化公司提供的數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制于一體的RS6011G GPRS RTU、灌區(qū)引水監(jiān)測(cè)軟件組成。

                          (系統(tǒng)拓?fù)鋱D)

 

 

服務(wù)器申請(qǐng)配置固定IP地址，采用移動(dòng)通信公司提供的專(zhuān)線(xiàn)，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于專(zhuān)線(xiàn)可提供較高的帶寬，當(dāng)引水監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿(mǎn)足需求。

中心監(jiān)控站服務(wù)器采用動(dòng)態(tài)IP地址（可以申請(qǐng)花生殼軟件采用域名的方式），當(dāng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿(mǎn)足需求（適合監(jiān)控點(diǎn)數(shù)在幾十個(gè)左右的）。

監(jiān)控中心服務(wù)器接收到GPRS網(wǎng)絡(luò)終端傳來(lái)的連接申請(qǐng)先進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證通過(guò)后接受傳來(lái)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。

遠(yuǎn)程監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)整個(gè)引水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)各監(jiān)控點(diǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和處理，通過(guò)系統(tǒng)中集成的強(qiáng)大軟邏輯（Softlogic）功能可對(duì)所有數(shù)據(jù)執(zhí)行高級(jí)算法處理。將結(jié)果值發(fā)回現(xiàn)場(chǎng)或通過(guò)內(nèi)嵌的SQL語(yǔ)言、OPC、ODBC等標(biāo)準(zhǔn)接口發(fā)送給第三方系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的充分共享，交叉訪問(wèn)以及應(yīng)用的高度獨(dú)立性。

 

（1）基本原理:

通過(guò)RS—485總線(xiàn)將數(shù)字傳感器（也可采用模擬輸出傳感器）與瑞申無(wú)線(xiàn)智能測(cè)控終端連為一體，構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元。瑞申無(wú)線(xiàn)測(cè)控終端內(nèi)置：CPU模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、控制模塊、GPRS/CDMA數(shù)據(jù)通信模塊。可現(xiàn)場(chǎng)接入多路模擬量、開(kāi)關(guān)量、繼電器信號(hào)等數(shù)據(jù)，然后直接通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)模塊將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程控制中心連接，將采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。 通過(guò)該系統(tǒng)，即使在遠(yuǎn)離觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的異地，也能方便地對(duì)水源井、引水管道要素如水位、含沙量、流速等數(shù)據(jù)的采集讀取，真正實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)共享的功能。除數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控外，系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手機(jī)報(bào)警，并通過(guò)用戶(hù)手機(jī)遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

（2）、功能特點(diǎn)：

  ◎ 采集傳輸控制一體化，提高了系統(tǒng)可靠性，降低了成本；

  ◎ 采用超低功耗高性能的嵌入式處理器，數(shù)據(jù)采樣精度小于2‰；

  ◎ 內(nèi)嵌看門(mén)狗，不死機(jī)，掉線(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)；

  ◎ 配備多種接口資源：包括模擬信號(hào)采集、開(kāi)關(guān)量采集、脈沖信號(hào)輸入、繼電器控制輸出等；

  ◎ 繼電器可設(shè)置報(bào)警聯(lián)動(dòng)；

  ◎ 支持一路RS232/RS485（只支持MODBUS協(xié)議）方式的用戶(hù)數(shù)據(jù)接口，可接入電子式傳感器、PLC等各種設(shè)備；

  ◎ 短信數(shù)據(jù)傳輸或GPRS實(shí)時(shí)在線(xiàn)傳輸方式；

  ◎ GPRS 遠(yuǎn)程在線(xiàn)設(shè)置和短信息遠(yuǎn)程設(shè)置功能；

  ◎ 支持終端遠(yuǎn)程進(jìn)入休眠模式，并可用多種方式喚醒；

  ◎ 監(jiān)控中心及手機(jī)遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；

  ◎ 可向用戶(hù)設(shè)定的手機(jī)發(fā)送短信報(bào)警信息；

  ◎  模擬量分時(shí)段報(bào)警；

  ◎ 用戶(hù)可以編程的量程轉(zhuǎn)換和報(bào)警上下限設(shè)定；

  ◎ 內(nèi)設(shè)工業(yè)時(shí)鐘，精確記時(shí)；

  ◎ 自動(dòng)定時(shí)上報(bào)和事件觸發(fā)上報(bào)功能；

  ◎ 內(nèi)置大容量FLASH存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄，支持歷史數(shù)據(jù)檢索；

  ◎ 板載工業(yè)級(jí)GSM/GPRS通信模塊，方便用戶(hù)選擇GSM/GPRS組網(wǎng)方式；

  ◎ 提供用戶(hù)設(shè)置軟件，開(kāi)放式接口，方便與組太軟件及其他軟件連接；

（3）GPRS傳輸特點(diǎn)：

基于灌區(qū)分布點(diǎn)多面廣，其遠(yuǎn)程采集大多仍沿用有線(xiàn)傳輸方式，線(xiàn)路維護(hù)量很大。由于電話(huà)線(xiàn)公用，通訊時(shí)經(jīng)常發(fā)生沖突，既影響了數(shù)據(jù)的傳輸也對(duì)灌區(qū)部門(mén)的正常工作造成了干擾，并且此種方式對(duì)通訊部門(mén)程控交換機(jī)正常、穩(wěn)定的運(yùn)行也有一定的影響。為保證傳輸質(zhì)量，若采用專(zhuān)線(xiàn)方式，投資成本太高；采用GPRS無(wú)線(xiàn)數(shù)字網(wǎng)的通訊方式，很好地解決了遠(yuǎn)程灌區(qū)引水信息采集的瓶頸問(wèn)題。

GPRS是通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡(jiǎn)稱(chēng)，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展起來(lái)的一種承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶(hù)提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS拋棄了傳統(tǒng)的獨(dú)占電路交換模式，采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶(hù)可同時(shí)占用多個(gè)無(wú)線(xiàn)信道，同一無(wú)線(xiàn)信道又可以由多個(gè)用戶(hù)共享，有效地利用了信道資源，帶寬最高可達(dá)171.2Kb/s。目前中國(guó)移動(dòng)的GPRS覆蓋范圍在中心城市幾乎達(dá)到了100%，在邊遠(yuǎn)地區(qū)也達(dá)到了80%以上，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在20-40Kb/s，特別適合遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)行業(yè)的通信需求，完全取代過(guò)去傳統(tǒng)的有線(xiàn)、MODEM、X.25、數(shù)傳電臺(tái)、短信等通信方式。

功能：
　　灌區(qū)引水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是基于GRPS無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的專(zhuān)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模（幾百至幾千個(gè)監(jiān)控子站）的遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)監(jiān)控，通過(guò)多線(xiàn)程的完全并發(fā)通信，采用高性能的服務(wù)器以及高性能的遠(yuǎn)程測(cè)控終端，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙測(cè)、遙信、遙控、遙脈、遙調(diào)需要，可以在幾秒鐘時(shí)間內(nèi)獲取成百上千個(gè)子站的各種數(shù)據(jù)，并完成遙控、遙調(diào)功能，具有許多系統(tǒng)無(wú)法比擬的實(shí)時(shí)響應(yīng)速度以及接近于零故障和零維護(hù)的高可靠性。系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)的功能如下：

u      數(shù)據(jù)定時(shí)采集：遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心可通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)傳通道定時(shí)向所有現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元發(fā)出監(jiān)測(cè)命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)水源井、引水管道的定時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。

u      按需數(shù)據(jù)采集：遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心可在任何時(shí)刻請(qǐng)求召喚一口或多口水源井、引水管道的數(shù)據(jù)；

u      通訊控制功能：?jiǎn)��?dòng)/停止對(duì)水源井、引水管道終端的數(shù)據(jù)采集、切換終端使用的通道等；

u      通道質(zhì)量監(jiān)視及故障診斷，通訊流量計(jì)算；

u      可支持多種通訊規(guī)約、多種通訊通道；

u      添加/刪除水源井終端，修改終端通訊參數(shù)，如地址、通訊規(guī)約、數(shù)據(jù)召喚周期等；

u   修改水源井終端參數(shù)，如各種報(bào)警限值等，并將必要的參數(shù)下發(fā)到水源井終端；

u      事項(xiàng)報(bào)警處理功能：系統(tǒng)對(duì)模擬量可分別設(shè)置報(bào)警上、下限，有效上、下限，當(dāng)數(shù)據(jù)越限值時(shí)可生成報(bào)警記錄，并且能保存報(bào)警記錄；

u      數(shù)據(jù)保存周期可按不同數(shù)據(jù)類(lèi)型設(shè)置為逢變即存、10 分鐘、30 分鐘、60 分鐘（保存周期應(yīng)大于等于采集周期）；

u      權(quán)限管理：所有系統(tǒng)操作均有授權(quán)控制；

u      計(jì)算功能：支持常用函數(shù)功能；

u      細(xì)膩的圖像和逼真的動(dòng)畫(huà)顯示；

u      功能齊全的數(shù)據(jù)采集界面；

u      報(bào)警發(fā)生時(shí)，可自動(dòng)推出報(bào)警畫(huà)面；

u      生成各采集參數(shù)的時(shí)間曲線(xiàn)；

u      歷史數(shù)據(jù)綜合查詢(xún)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示；

u      報(bào)表的生成及打印；

u      web發(fā)布功能；

u               遙控啟/停井；

 

灌區(qū)引水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理所有數(shù)據(jù)，不僅可以得到瞬時(shí)曲線(xiàn)，還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到所需各種圖表，而不必工作人員親臨監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，大大降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且便于管理部門(mén)及時(shí)了解情況，進(jìn)一步的分析并及時(shí)采取響應(yīng)措施。

灌區(qū)引水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用最新的通信和軟硬件技術(shù)，建立了清晰和合理的系統(tǒng)架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)多線(xiàn)程的遠(yuǎn)程并發(fā)通信，在幾秒時(shí)間內(nèi)，可以讓成百上千臺(tái)的深井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控中心進(jìn)行集中監(jiān)視和遠(yuǎn)程調(diào)度，實(shí)現(xiàn)故障信息的及時(shí)報(bào)警，運(yùn)用通信手段實(shí)現(xiàn)停機(jī)故障的及時(shí)處理。數(shù)據(jù)量巨大，提供了強(qiáng)大的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)作為系統(tǒng)的支撐，比起傳統(tǒng)的電臺(tái)輪詢(xún)等方式，具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

灌區(qū)引水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是一套成熟的開(kāi)放式的系統(tǒng)。所謂的開(kāi)放，就是指協(xié)議等方面采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，可以進(jìn)行系統(tǒng)或模塊的擴(kuò)展，便于長(zhǎng)期的升級(jí)和維護(hù)，延長(zhǎng)系統(tǒng)的壽命，通過(guò)更新部件，能讓系統(tǒng)一直存在下去，而不至于整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，造成大量的投資損失。

灌區(qū)引水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具有極低的故障率，所以相應(yīng)的維護(hù)量非常之小。系統(tǒng)的構(gòu)架非常清晰，具有多個(gè)調(diào)試工具，以辨別故障所在。此外多年的經(jīng)驗(yàn)和較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)性，保證了整個(gè)系統(tǒng)的高可靠性和低故障率。

灌區(qū)引水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)監(jiān)管單位的需要，進(jìn)行高級(jí)開(kāi)發(fā)，增加或減少功能模塊、監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量，可以自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，可以自動(dòng)彈出故障畫(huà)面，并自動(dòng)打印。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，在掉電時(shí)自動(dòng)保存。

 

本系統(tǒng)以灌區(qū)引水過(guò)程為背景，提出了一套基于PC機(jī)的自動(dòng)供水計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試證明，該方案切實(shí)可行，既保證了水渠道的不間斷供水又提高了灌區(qū)的管理水平。系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)時(shí)間短，成本低，節(jié)能效益明顯。適合廣大灌區(qū)引水工程進(jìn)行技術(shù)改造。