GPRS 無線遠程監控技術在恒壓供水中的應用

0 引言

GPRS技術最早是從使用GPRS手機開始的，但GPRS 網絡的應用決不只限于在手機上實現的語音通訊、無線上網，而是在不斷擴展到人們日常生活的各個層面，使我們越來越多地感受到GPRS 網絡所帶來的方便。目前的交通監控、公安無線監控、城市路燈監控、氣象采集等各行各業都越來越多地應用了GPRS技術。本文將詳細介紹工業GPRS無線遠程監控技術在自來水公司節能控制系統中的應用。

1 水泵變頻節能原理

我們知道，自來水廠的水泵功率在設計選型階段，一般是按供水系統的最大需求來考慮的，而實際上有很多時間不一定能達到用水的最大量。同時，電機采用的是不調速的三相交流異步電動機，一般用閥門調節增大系統的阻力來節流，效率非常低，造成電機用電損失嚴重，且不斷地影響企業的經濟效益。

從風機、水泵的工作原理可知：流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的三次方成正比。因此水泵的轉速就可改變水泵的功率。例如：將供電頻率由50 Hz 降為45 Hz，功率只有原來的72.9%(見圖1)。所以，大力推廣水泵變頻調速運行，不僅是當前企業節能降耗的重要技術手段，而且也是實現經濟增長方式轉變的必然要求。

2 武平自來水公司項目簡介

武平自來水公司有伏虎水廠、處明水廠等18 個水廠，其中伏虎水廠有110 kW供水泵5 臺，年供水量可達220萬t。由于供水是根據平時用水情況來確定開多少泵，即用水高峰時，開2臺或多臺，夜間開1臺，這樣壓力很不穩定，同時，耗費大量電能，企業為此多支付電費，而且使管道使用壽命縮短。

據了解，自來水廠25%的生產成本都是水泵工作產生的電。為適應自來水廠的調度、提高經濟效益、保證供水質量，滿足日益增長的管理需求，自來水公司提出對水泵進行變頻改造，并增加城市供水管網調度無線遠程監控功能，主要目的是降低生產成本、解決自來水公司對供水各環節監測點的數據采集和監控問題。

3 GPRS無線遠程系統介紹

GPRS 是通用分組無線業務(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現有GSM 系統上發展出來的一種新的數據承載業務。GPRS具有快捷登錄、實時在線、按量計費、高速傳輸、自如切換等特點。GPRS無線系統的網絡組成為：

1)終端數據采集設備和無線數據終端DTU;

2)傳輸網絡選中國移動GPRS無線網絡;

3)數據業務中心配有實時數據收發服務器、實時數據庫服務器及用戶控制操作界面等。

基于GPRS無線數據傳輸系統結構見圖2。

3.1 數據中心接入GPRS網絡介紹

GPRS DTU 數據傳輸模塊是基于GPRS 網絡的數據接口設備，符合IS-95A、IS-95B GPRS空中接口標準，通過RS232或RS485串行口直接與行業應用設備連接。即插即用，連接簡單，可在數據中心和現場進行設置。

如圖2所示，RTU 采集設備通過GPRS DTU 通訊模塊與數據監控中心主機進行數據通訊，數據監控中心必須接入GPRS網絡才能實現，移動公司提供豐富多樣的接入方法，大致分三類：專線、無線和Internet 互聯網。限于篇幅，這里只介紹通過固定公網IP連接的方法。

通過固定的公網IP連接方式與ADSL撥號獲得公網動態IP地址連接方式類似，很多公司都有一臺連接Internet 的服務器，并有固定的公網IP 地址，一般考慮到服務器的穩定運行問題，通常不允許在服務器上安裝其他應用軟件。通過NAT 端口映射方式，數據中心系統可以作為內網中的一臺服務器實現與現場采集點GPRS DTU之間的數據通信。

移動公司也不必為每一臺GPRS DTU 分配固定IP地址，DTU連接GPRS 網絡后，所分配的IP 地址是動態的，在這種情況下，數據中心根據每臺DTU的ID號進行注冊和通訊，不必擔心由于DTU 掉線后上線再次分配的動態IP 不同而不能與數據中心取得聯系。

數據傳輸模式分為：

1)永遠在線模式;

2)定時傳輸模式;

3)中心呼叫模式(輪巡方式);

4)數據觸發模式。

數據中心DSC 系統軟件采用北京亞控組態王6.52版本。

3.2 GPRS計費方式

借助移動智能計費平臺，GPRS可實現靈活的計費方式：

1)按信息傳輸流量計費;

2)按包月形式計費。

用戶可根據每月每終端所需采集的數據量，選擇合適的計費方式。按照信息產業部相關資費的規定，以上兩種計費方式的具體費用對行業用戶是相對優惠的。