基于GPRS的城市供水报警监控系统的设计

摘要：针对城市居民生活用水不稳定的实际情况，设计了一种主要由装有组态软件的工控机、GPRS模块、GPRS短信模块、智能仪表、传感器、用户手机等设备组成的城市供水报警监控系统，实现温度、压力、电压、电流、红外、地面水位、变频器异常的报警。通过实际3个月的系统运行表明，该系统性能稳定可靠，同时泵站的故障率降低且城市停水次数明显减少。
关键词：组态软件；GPRS短信模块；监控系统；报警组件；数据采集器

城市供水系统是保证城市居民能够稳定、安全、可靠饮水的重要保障，其中城市报警系统是组成该系统重要的一部分。目前，大多数城市报警系统的自动化水平还比较低，当泵站出现故障时不能及时地发现，只有人员到了泵房才能发现，甚至直到严重影响到居民生活用水才知道，一般要延迟很长时间。针对这种情况本文设计了一种城市供水报警监控系统，当有故障发生时就会报警，利用GPRS短信模块，通过发短信能及时准确地告知维修人员。同时，工作人员利用趋势曲线可以进行数据的分析以及利用报表进行数据的统计和总结，这样可以降低故障率。为居民提供稳定的生活用水。该系统大大提高了城市供水报警系统的智能化和信息化。

1 系统的总体设计方案
分散在城市不同地方的采集系统负责泵站的数据采集，然后通过GPRS模块把数据传送到监控中心。装有组态软件的上位机系统将传回来的数据进行处理，对不合理的数据发出报警，报警画面将会有报警灯闪烁，扬声器发出报警声音，同时GPRS短信模块发出短信告知维修人员是哪个泵站发生报警，是什么报警，是低报还是高报。组态软件里的数据库把GPRS模块传回来的数据按一定时间间隔存盘，利用报表可以把实时的和历史的数据进行统计以及利用趋势曲线进行数据的分析。

2 硬件系统的设计
硬件系统主要由位于分散在城市不同地方的采集系统和监控室的上位机系统组成。
2．1 采集系统的设计
压力传感器和温度传感器负责将泵房里稳压罐的入口压力、出口压力和泵房温度的采集，并通过4-20mA标准信号传送给数据采集模块的AI通道。红外传感器和地面水位传感器分别将泵房的火灾和漏水情况的数据采集，以及变频器异常情况通过开关量24 V传送给数据采集模块的DI通道。数据采集模块将AI通道里的数据和DI通道里的数据进行处理，然后通过RS-485接口把处理过的数据传给GPRS模块。三相智能电力仪表对电压、电流进行测量，并通过RS-485接口把测量的数据传至GPRS模块，GPRS模块通过GPRS网络和因特网相连，把数据传送至监控中心。
2. 2 上位机系统的设计
该系统主要由工控机、GPRS短信模块、用户手机等组成。本设计采用的GPRS短信模块是厦门四信的F1103 GPRS短信模块。该模块的主要技术指标有：MODEM技术指标：
1)支持EGSM900／GSM1800无线网络；
2)Compliant to GSM phase 2／2+；
3)支持短信、CSD数据及拨号上网功能；
4)支持中、英文短消息；
5)支持双音多频(DTMF)；
6)支持完善的AT命令。
接口：
1)天线接口50Ω／SMA(阴头)；
2)SIM卡3V／1．8V自动检测；
3)标准DB9公头插座，支持标准RS232；
4)串行数据速率110～230 400 bits／s。
供电：
1)标准电压+12VDC／500mA；
2)电压范围+5～+35 VDC；
3)通信电流200mA(12V)；
4)待机电流20mA(12V)。
天线及SIM卡安装：MODEM天线接口为SMA阴头插座。将配套天线的SMA阳头旋到MODEM天线接口上，并确保旋紧，以免影响信号质量。安装SIM卡时，先将SIM卡放入卡套，并确保SIM卡的金属接触面朝外，再将SIM卡套插入抽屉中，并确保插到位。该模块和工控机的连接是通过出厂配置的RS232串口线把GPRS短信模块和工控机的RS-232接口相连接，同时并通过电源适配器给GPRS短信模块供市电。

3 软件系统的设计
本设计所选用的组态软件是紫金桥软件技术有限公司的紫金桥6．1，该软件具有的特点：丰富而高效的数据采集手段，逼真的图形系统，强大的数据处理功能，丰富的组件对象，周密的安全管理，方便的Web发布功能。
3．1 紫金挢软件的报警设计
首先给数据采集器和三相智能电力仪表建相应的驱动。点击数据库-设备驱动-MODBUS-MODBUS仪表-MODBUS(ASCII＆RTU串口通讯)，给驱动建立名称，同时给驱动设置数据更新周期，连接方式，驱动分配地址，不同的驱动要分配不同的地址。然后选择串口号，设置通讯参数(波特率，数据位数，奇偶校验，停止位)。附加设施选择厦门四信GPRS，GPRS侦听端口号：5001，设备ID号：把插入给模块的SIM卡的号的后8位填入即可，建立驱动如图1所示。

其次进行点组态，点击数据库-点组态，将压力、温度、电压、电流选择模拟I／O点，将地