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基于NB-IOT的城市供水監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

來源：珠海市駿銳科技有限公司 2022年09月06日 09:32

城市供水系統(tǒng)是保證城市居民能夠穩(wěn)定、安全、可靠飲水的重要保障，其中城市報(bào)警系統(tǒng)是組成該系統(tǒng)重要的一部分。目前，大多數(shù)城市報(bào)警系統(tǒng)的自動(dòng)化水平還比較低，當(dāng)泵站出現(xiàn)故障時(shí)不能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)，只有人員到了泵房才能發(fā)現(xiàn)，甚至直到嚴(yán)重影響到居民生活用水才知道，一般要延遲很長(zhǎng)時(shí)間。針對(duì)這種情況本文設(shè)計(jì)了一種城市供水報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)就會(huì)報(bào)警，利用GPRS短信模塊，通過發(fā)短信能及時(shí)準(zhǔn)確地告知維修人員。同時(shí)，工作人員利用趨勢(shì)曲線可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析以及利用報(bào)表進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和總結(jié)，這樣可以降低故障率。為居民提供穩(wěn)定的生活用水。該系統(tǒng)大大提高了城市供水報(bào)警系統(tǒng)的智能化和信息化。
1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案
分散在城市不同地方的采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)泵站的數(shù)據(jù)采集，然后通過GPRS模塊把數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心。裝有組態(tài)軟件的上位機(jī)系統(tǒng)將傳回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)不合理的數(shù)據(jù)發(fā)出報(bào)警，報(bào)警畫面將會(huì)有報(bào)警燈閃爍，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲音，同時(shí)NB-IOT短信模塊發(fā)出短信告知維修人員是哪個(gè)泵站發(fā)生報(bào)警，是什么報(bào)警，是低報(bào)還是高報(bào)。組態(tài)軟件里的數(shù)據(jù)庫(kù)把GPRS模塊傳回來的數(shù)據(jù)按一定時(shí)間間隔存盤，利用報(bào)表可以把實(shí)時(shí)的和歷史的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)以及利用趨勢(shì)曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析。
2 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
硬件系統(tǒng)主要由位于分散在城市不同地方的采集系統(tǒng)和監(jiān)控室的上位機(jī)系統(tǒng)組成。
2.1 采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
壓力傳感器和溫度傳感器負(fù)責(zé)將泵房里穩(wěn)壓罐的入口壓力、出口壓力和泵房溫度的采集，并通過4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳送給數(shù)據(jù)采集模塊的AI通道。紅外傳感器和地面水位傳感器分別將泵房的火災(zāi)和漏水情況的數(shù)據(jù)采集，以及變頻器異常情況通過開關(guān)量24 V傳送給數(shù)據(jù)采集模塊的DI通道。數(shù)據(jù)采集模塊將AI通道里的數(shù)據(jù)和DI通道里的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后通過RS-485接口把處理過的數(shù)據(jù)傳給NB-IOT模塊。三相智能電力儀表對(duì)電壓、電流進(jìn)行測(cè)量，并通過RS-485接口把測(cè)量的數(shù)據(jù)傳至NB-IOT模塊，NB-IOT模塊通過NB-IOT網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)相連，把數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心。
2. 2 上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)主要由工控機(jī)、GPRS短信模塊、用戶手機(jī)等組成。本設(shè)計(jì)采用的GPRS短信模塊是廈門四信的F1103 GPRS短信模塊。該模塊的主要技術(shù)指標(biāo)有：MODEM技術(shù)指標(biāo)：
1）支持EGSM900/GSM1800無線網(wǎng)絡(luò)；
2）Compliant to GSM phase 2/2+;
3）支持短信、CSD數(shù)據(jù)及撥號(hào)上網(wǎng)功能；
4）支持中、英文短消息；
5）支持雙音多頻（DTMF）；
6）支持完善的AT命令。
接口：
1）天線接口/SMA（陰頭）；
2）SIM卡3V/1.8V自動(dòng)檢測(cè)；
3）標(biāo)準(zhǔn)DB9公頭插座，支持標(biāo)準(zhǔn)RS232;
4）串行數(shù)據(jù)速率110~230 400 bits/s.
供電：
1）標(biāo)準(zhǔn)電壓+12VDC/500mA;
2）電壓范圍+5~+35 VDC;
3）通信電流<200mA（12V）；
4）待機(jī)電流<20mA（12V）。
天線及SIM卡安裝：MODEM天線接口為SMA陰頭插座。將配套天線的SMA陽頭旋到MODEM天線接口上，并確保旋緊，以免影響信號(hào)質(zhì)量。安裝SIM卡時(shí)，先將SIM卡放入卡套，并確保SIM卡的金屬接觸面朝外，再將SIM卡套插入抽屜中，并確保插到位。該模塊和工控機(jī)的連接是通過出廠配置的RS232串口線把GPRS短信模塊和工控機(jī)的RS-232接口相連接，同時(shí)并通過電源適配器給GPRS短信模塊供市電。
3 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)所選用的組態(tài)軟件是紫金橋軟件技術(shù)有限公司的紫金橋6.1/,該軟件具有的特點(diǎn)：豐富而高效的數(shù)據(jù)采集手段，逼真的圖形系統(tǒng)，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，豐富的組件對(duì)象，周密的安全管理，方便的Web發(fā)布功能。
3.1 紫金撟軟件的報(bào)警設(shè)計(jì)
首先給數(shù)據(jù)采集器和三相智能電力儀表建相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)。點(diǎn)擊數(shù)據(jù)庫(kù)-設(shè)備驅(qū)動(dòng)-MODBUS-MODBUS儀表-MODBUS（ASCII&RTU串口通訊），給驅(qū)動(dòng)建立名稱，同時(shí)給驅(qū)動(dòng)設(shè)置數(shù)據(jù)更新周期，連接方式，驅(qū)動(dòng)分配地址，不同的驅(qū)動(dòng)要分配不同的地址。然后選擇串口號(hào)，設(shè)置通訊參數(shù)（波特率，數(shù)據(jù)位數(shù)，奇偶校驗(yàn)，停止位）。附加設(shè)施選擇廈門四信GPRS/,GPRS偵聽端口號(hào)：5001/,設(shè)備ID號(hào)：把插入給模塊的SIM卡的號(hào)的后8位填入即可。

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