城市给排水管道智能监测系统设计 6页

城市给排水管道智能监测系统设计　　摘要：本文简要介绍了城市给排水管道智能监测系统结构形式，具体分析了系统各环节的功能及特点。关键词：给排水管道GPRS3G智能检测仪表中图分类号：S276文献标识码：A文章编号：一、概述城市给排水管网数字化管理是保证城市给排水系统安全、可靠、高效及经济运行的重要手段。数字化系统依托优化的组织程序，利用先进的仪器仪表设备，实现科学的管理目的。水厂、泵站及管道均是管网系统上重要的环节。如今水厂、泵站等重要的节点的智能化监控及管理已得到充分的推广，而遍布城市各个角落的市政管道智能化管理往往被忽视，成为管网数字化管理的短板，管道故障可造成大量的经济损失，严重影响人们的生产生活，因此建设一套智能化的管道监测系统是非常有必要的。二、系统结构从系统结构层次方面分析，管道监测系统应由以下几部分组成：1、控制中心6\n控制中心为上位管理层，一般可与管网中重要的水厂或泵站等节点设施合建，由于管道监测孤立于管网中节点设施单独运行是无意义的，因此应将其与节点设施整合。2．现场设备为获取管道现场信息，应在管道各区段装设智能化检测仪表，同时设置终端控制器实现数据上传。3．信息链路传输系统信息链路传输系统为连接控制中心和现场设备之间传输数据信息的通信系统。图1系统结构示意图三、系统配置及功能1、控制中心控制中心接收管道各区段的给排水信息，结合GIS系统及泵站、水厂监控系统等，用于市政管网管理调度的依据，同时其检测数据又是管理调度决策实施的重要反馈。控制中心设备主要包括上位计算机，内设系统软件、组态软件等。上位计算机可通过GIS地图详细显示各监测点实施数据，便于工作人员快速准确的了解各区段给排水情况，当监测数据出线异常情况，一方面及时指导制定泵站、水厂的调度策略，另一方便迅速定位故障地点，进行管网排查维护工作。控制中心可实现数据采集、数据处理、画面监视、趋势服务、文件报表服务、报警服务、系统组态、系统通信自诊断与自恢复。2、现场设备6\n现场设备可实现实时数据检测、故障报警等功能。现场设备主要包括控制器及智能检测仪表。常规控制器一般有RTU、PLC等设备，由于管道现场监测点通常位于室外，环境较恶劣，布局分散，数据采集点数较少，数据处理要求较低，PLC系统功能定位、工作环境等方面适应性均较RTU差，因此，一般推荐采用小型RTU设备。RTU应具备支持串口软件升级和远程维护，支持远程升级；模拟量、开关量输入，继电器输出；支持根据域名和IP地址访问中心；支持RS232/RS485MODBUSRTU协议；采集数据的报警功能，报警信息可以通过RTU扩展协议，短信或同时使用两者通知管理员；采集数据的报警信息用短信上报方式时，报警号码与报警内容各个通道可以独立设置等功能，以适用于本地数据采集、联网数据上传等功能。智能检测仪表是管道监测系统的核心设备。管道信息一般包括流量、压力等，因此需在各不同工况的区段设置智能化流量计及压力计。其中流量计的选择常常存在误区。如选择不合理，检测结果不准确，无法作为管网调度及事故分析的依据，因此适应管道中流体状况选择合适的流量计是非常重要的。6\n常规应用于市政给排水管道上的流量检测仪表多为为电磁流量计、超声波流量计等，同时根据流量计检测原理，目前成熟的流量计检测技术均为检测满管流量。其中电磁流量计测量精度高、安装直线段要求低、安装维护复杂、适应性强、价格较高，超声波流量计测量精度较低、安装直线段要求高、安装维护简单，不适用于杂质较多的污水、价格较低。通过以上分析，常规给水在管道中均为压力输送，满管工况，输水保证要求高，因此可采用插入式超声波流量计，避免仪表检修时对输水造成影响；满管工况污水水中杂质较多，为避免探头受污，影响测量，一般不采用超声波流量计，而电磁流量计适应性较强，更适合此种工况；满管工况雨水杂质较少，电磁流量计及超声波流量计均适用，可根据工程投资、精度要求等灵活选择；非满管工况时优先推荐通过管道倒虹、缩径或选取立管位置等方式使管道变为满管工况，然后安装常规流量计，或选取沟槽处安装明渠式流量计，如以上均不可实现时可选择具有液位补偿功能且适用于流体状态的流量计。3．信息链路传输系统通过信息链路传输系统实现流量、压力及报警信号的实时上传。6\n按通讯介质类型分，网络一般分为有线方式及无线方式；按网络硬件建设方分，网络一般分为公共网络（租用）及自建网络；按网络结构分，网络一般分为树形网络及环形网络。本系统特点为终端设备布局分散，点位多，覆盖面广，数据流小，数据传输实时性要求不高。考虑到自建网络需采用光纤介质传输，有线网络线路过长，城市内线路敷设困难，因此考虑采用无线传输的方式较为合适。如自建无线网络需采用开放频段，城市范围内各种无线通讯网络繁多，数据传输干扰严重，无法较好的保证数据有效传输，同时数据收发易受城市开发时各种建筑物影响，需根据需要建设大量中继，因此考虑采用租用运营商公共网络较为合适。目前应用较广泛的网络为GPRS与3G网络，因此在选择具有GPRS/3G功能的RTU设备的条件下利用GPRS/3G实现数据上传。GPRS/3GRTU自动登陆GPRS/3G网络，根据设定时间间隔自动上报前端仪表测量数据到控制中心的管理系统服务器。控制中心采用ADSL连接Internet，通过固定IP访问远程前端设备。考虑到网络安全，可采用APN专网、制定特定的用户访问ID和密码、设置防火墙过滤等措施，保证系统网络的可靠及稳定。图2系统配置示意图四、结论6\n通过合理的智能化仪表选择，保证了测量结果的准确性，利用具备网络通讯功能的终端控制器及GPRS/3G网络，实现灵活、可靠的数据采集及传输，基于GPRS/3G网络的城市给排水管道智能监测系统可对市政管道中流体状态进行全面、实时、准确、便捷的监测，发现故障及时报警，为市政给排水管网的调度及故障排查提供了有效的依据及保障，具备良好的功能性及经济性。参考文献[1]陈吉宁等．城市排水管网数字化管理理论与应用．中国建筑工业出版社，第1版(2010年9月1日)[2]王伟等．超声波流量计测流原理及应用研究．山东师范大学学报（自然科学版），2010年z2期[3]邵江丽．基于GPRS技术的水情自动测报系统设计．华电技术，2009年2期6