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技術方案

基于NB-IOT的城市供水監控系統的設計

時間:2020-05-04 11:26:42 點擊:1477次

城市供水系統是保證城市居民能夠穩定、安全、可靠飲水的重要保障,其中城市報警系統是組成該系統重要的一部分。目前,大多數城市報警系統的自動化水平還比較低,當泵站出現故障時不能及時地發現,只有人員到了泵房才能發現,甚至直到嚴重影響到居民生活用水才知道,一般要延遲很長時間。針對這種情況本文設計了一種城市供水報警監控系統,當有故障發生時就會報警,利用GPRS短信模塊,通過發短信能及時準確地告知維修人員。同時,工作人員利用趨勢曲線可以進行數據的分析以及利用報表進行數據的統計和總結,這樣可以降低故障率。為居民提供穩定的生活用水。該系統大大提高了城市供水報警系統的智能化和信息化。
1 系統的總體設計方案 
分散在城市不同地方的采集系統負責泵站的數據采集,然后通過GPRS模塊把數據傳送到監控中心。裝有組態軟件的上位機系統將傳回來的數據進行處理,對不合理的數據發出報警,報警畫面將會有報警燈閃爍,揚聲器發出報警聲音,同時NB-IOT短信模塊發出短信告知維修人員是哪個泵站發生報警,是什么報警,是低報還是高報。組態軟件里的數據庫把GPRS模塊傳回來的數據按一定時間間隔存盤,利用報表可以把實時的和歷史的數據進行統計以及利用趨勢曲線進行數據的分析。
2 硬件系統的設計
   硬件系統主要由位于分散在城市不同地方的采集系統和監控室的上位機系統組成。
2.1 采集系統的設計 
壓力傳感器和溫度傳感器負責將泵房里穩壓罐的入口壓力、出口壓力和泵房溫度的采集,并通過4-20mA標準信號傳送給數據采集模塊的AI通道。紅外傳感器和地面水位傳感器分別將泵房的火災和漏水情況的數據采集,以及變頻器異常情況通過開關量24 V傳送給數據采集模塊的DI通道。數據采集模塊將AI通道里的數據和DI通道里的數據進行處理,然后通過RS-485接口把處理過的數據傳給NB-IOT模塊。三相智能電力儀表對電壓、電流進行測量,并通過RS-485接口把測量的數據傳至NB-IOT模塊,NB-IOT模塊通過NB-IOT網絡和因特網相連,把數據傳送至監控中心。 
2. 2 上位機系統的設計 
該系統主要由工控機、GPRS短信模塊、用戶手機等組成。本設計采用的GPRS短信模塊是廈門四信的F1103 GPRS短信模塊。該模塊的主要技術指標有:MODEM技術指標: 
1)支持EGSM900/GSM1800無線網絡; 
2)Compliant to GSM phase 2/2+; 
3)支持短信、CSD數據及撥號上網功能; 
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自動檢測;
3)標準DB9公頭插座,支持標準RS232; 
4)串行數據速率110~230 400 bits/s. 
供電: 
1)標準電壓+12VDC/500mA; 
2)電壓范圍+5~+35 VDC; 
3)通信電流<200mA(12V); 
4)待機電流<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,以免影響信號質量。安裝SIM卡時,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短信模塊和工控機的RS-232接口相連接,同時并通過電源適配器給GPRS短信模塊供市電。
3 軟件系統的設計 
本設計所選用的組態軟件是紫金橋軟件技術有限公司的紫金橋6.1,該軟件具有的特點:豐富而高效的數據采集手段,逼真的圖形系統,強大的數據處理功能,豐富的組件對象,周密的安全管理,方便的Web發布功能。 
3.1 紫金撟軟件的報警設計 
首先給數據采集器和三相智能電力儀表建相應的驅動。點擊數據庫-設備驅動-MODBUS-MODBUS儀表-MODBUS(ASCII&RTU串口通訊),給驅動建立名稱,同時給驅動設置數據更新周期,連接方式,驅動分配地址,不同的驅動要分配不同的地址。然后選擇串口號,設置通訊參數(波特率,數據位數,奇偶校驗,停止位)。附加設施選擇廈門四信GPRS,GPRS偵聽端口號:5001,設備ID號:把插入給模塊的SIM卡的號的后8位填入即可。
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