摘要：为了实时了解管网中的压力、流量以及水质参数，越来越多地企业建立起供水管网监控系统。系统还可以对公司供水进行调度，提高供水效率，保障供水安全。而如何建设一个好的监控系统，本文对A公司的管网监控系统升级改造前后进行分析，希望能提供一定的参考。

       关键词：管网监控系统，GPRS/CDMA无线数据采集系统。

       一、供水管网监控系统建设的背景和发展趋势

       供水管网监控系统的主要目的是解决自来水公司对供水管网各监测点的数据采集和监控。该系统由监控中心和各管网监测点组成，各个管网监测点的数据采集终端用RTU或PLC设备，可监视和采集压力、流量、浊度、余氯等各种数据，数据传送到监控中心，供控制中心及公司领导部门分析和决策，提高工作效率，保证供水质量，保障供水安全，从而实现了城市供水的信息化、现代化。

       在城市管网监控系统中，由于各管网监控点分布范围广、数量多、距离远，个别点还地处偏僻地带，如果监控系统采用有线通信方式，专门架设光缆、铺设电缆，不仅建设周期长、难度大，成本也很高，所以不切合实际。与之相比，采用无线通信方式则显得更加灵活。每个监测点把采集到的数据通过无线方式传送到监控中心，它具有建设周期短、投资较少、性价比高等优点。

       二、无线通信方式：数据电台传送方式与GPRS/CDMA无线数据采集系统传送方式

       1、数据电台传送方式

       数据电台方式，在各个监测点分装无线电台等设备，把采集数据以无线电波的方式发送到监控中心，而监控中心有一个接收电台，把各分站传送过来的无线电波接收处理，通过PLC连接到监控电脑，经过软件处理在电脑监控界面上显示个监测点的压力、流量等数据。这种方式需要向当地的无线电管理中心申请专门的电波使用频率，每年需要缴交一定的管理费用。

       2、GPRS/CDMA无线数据采集系统传送方式

       近年，随着电信部门的GSM 网络的建设，GPRS数据业务的开通，无线通信方式慢慢被GSM/GPRS平台所替代。GPRS/CDMA无线数据采集系统传送方式在每个监测点装设一个GPRS/CDMA无线数据采集系统模块，检测点信号直接接入模块，模块首先将数据打包成TCP/IP 数据包，再转换成GPRS 数据包，通过无线链路传送到无线数据交换中心（MDEC）。MDEC再剥离GPRS 数据包并通过GGSN网关将TCP/IP 数据包传送到Internet，再由Internet传送到监控中心电脑，监控中心通过Socket 套接字接受TCP/IP 数据包，并把它还原成原始数据，在监控中心电脑以web方式显示。当数据由监控中心到远程终端方向传送时，情况是类似的。

       3、对比数据电台方式，GSM/GPRS无线监控系统具备如下特点：

     （1）、良好的实时响应与处理能力。由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，系统能够同时处理多个监测点的多个数据，可很好的满足系统对数据采集和传输的实时性要求。

     （2）、远程仪器设备控制。由于采用GPRS双向传输系统，监控中心可以反向实现对仪器设备的时间和状态进行校正等功能；

     （3）、建设成本低，安装调试简单，建设周期短。可充分利用现有GSM网络，设备安装即接通。相对于无线电台通信方式需配备天线铁架等附属设备安装要调整天线方向角度，进行现场信号测试等，调试工作量大。

     （4）、覆盖范围广。构建供水管网监控系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。采用无线电台通讯方式，覆盖范围只有10多公里；而采用GPRS方式，理论上在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以实现监控。

     （5）、数据传输速率高。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，实际应用时数据传输速率在40Kbps左右，而目前一般的无线电台超短波传送速率大多为2.4kbit/s或更低。

     （6）、系统的传输容量大。监控中心站要和每一个管网监测点实现实时连接。由于管网监控点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。

     （7）、通信费用低。由于GPRS采用包月计费的方式，运营维护成本低，每个监测点一张SIM卡月通信费用在15元之内。

     （8）、扩容行好。可以根据需要增加监测点扩充容量。

       三、A公司的管网监控系统的升级改造案例

       改造升级前：A公司原来采用的管网检测系统的组成如图（1）

       信号传送过程：在整个供水管网中选择若干个有代表性的监测点，在现场安装压力变送器，流量计等检测设备，检测信号经过现场PLC处理传送到发射电台，然后通过开通的专用电台频率，与服务器侧的接收电台通讯传输数据。接收电台把接收到的信号传给PLC，再经过信号转换送给服务器，服务器与公司其他电脑组成水司局域网进行数据交换。在公司电脑安装上位组态软件Wincc、INTOUCH、IFIX及RSVIEW等监控软件里显示。提供模拟屏上的数据可与服务器数据同步。操作员可以实时监控各压力点状态数据，而综合分析室可以根据数据变化，对供水进行调度，保证管网供水水压稳定。

       这种组网方式主要的传送数据设备是PLC与数据电台，数据电台需要向无线电管理中心申请专用的频率，年交一定的无线频率管理费用。A公司每年需交1800多的管理费。

       改造升级后：A公司改造升级后的管网检测系统的组成如图（2）

       信号传送过程：相对原来的传送数据过程，本系统主要是用GPRS/CDMA无线数据采集系统把监测点的信号传送到公司服务器，GPRS/CDMA无线数据采集模块内放置一张移动卡（动力100卡），类似发短信的方式通过GPRS网络发送到有固定IP地址的公司服务器。每个GPRS/CDMA模块上插入一张SIM卡，每个月15元，A公司总共有7个点，总计每年交通讯费1260元。

       各GPRS模块把实时数据发送至服务器，服务器通过Web发布。公司中控室服务器可安装专门监控软件制作各种曲线及报警记录。各操作员站可通过网络直接读取中控室服务器机子上的SQL数据，并可在公司电脑安装上位组态软件Wincc、INTOUCH、IFIX及RSVIEW等监控软件里显示。提供模拟屏上的数据可与服务器数据同步。

       同时经授权的管理人员或员工可在任何外网的机子上通过Web监视水厂及管网压力、流量等数据。GPRS管理人员（特殊用户）可通过“GPRS软件客户端”添加测压点或在线水质仪表监测点、无需专门到公司服务器上增加程序便可添加新的监测对象。

       总结：经过两年多的运行观察，改造后的系统稳定很多，维护工作大大减少，改造前系统有以下缺点，改造后得到合适的解决。1、天线的调试定位比较繁琐；2、无线频率容易被干扰，信号不稳定；3、在雷雨天容易受雷击，损坏设备；4、电台频率管理费相对较多；5、维护工作量大。

       由于有些监测点安装在农村也工业重地，为保证电源电压的稳定，建议在现场安装电源稳压器。

       改造前后的发射和接收天线对比，如图（3）

 

参考文献：

       1、供水管网SCADA在线监控系统，唐山平升电子技术开发有限公司

       2、中华人民共和国无线电管理条例

       3、基于GPRS/CDMA无线网络的远程数据采集系统设计，王国荣  吴巨峰  熊义君