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管網的壓力、流量和流向是供水調度係統中重要的監測內容,測控終端被安裝在監測現場采集管網壓力、流量、流向等信息,並將信息傳遞到調度中心。
目前,國內水司選用的測控終端各不相同,有的選用數采模塊加電台,有的選用數采模塊加有線Modem,有的選用PLC加GPRS,這些設備雖然能夠滿足現場的需求,也存在著一些不足之處,如:電台方式維護量大、有線Modem方式費用高、普通GPRS功耗大等等。
依據水司的普遍要求,結合水司管網監測的特點,我公司設計了一款微功耗測控終端,該終端將微功耗測控技術和GPRS通信技術進行了科學的整合,能夠滿足供水管網監測不同使用環境的要求。現將設備設計特點及使用特點介紹如下:
一、設計特點
1、模塊化結構設計
微功耗測控終端主要由四部分組成:測控單元、通信單元、顯示與操作單元、電源單元。
測控單元是終端設備的核心,負責采集現場壓力變送器的電流或電壓信號、采集流量儀表的脈衝信號或數字信號、采集水質監測設備的模擬信號或數字信號,提供繼電器信號輸出,為現場變送器等設備提供5V/12V/24V直流供電電源,控製通信單元和供電單元。
通信單元主要負責現場與調度中心之間的通信。采用GPRS無線通信方式,兼容GSM短信通信方式。工作模式分三種:普通模式、待機模式、休眠模式,不同供電模式選用不同的工作模式。
xianshiyucaozuodanyuanzhuyaofuzexianchangjianceshujujixianchangcanshudexianshi,shiyonganjiancaozuokezhaxunjianceshujuheshezhicanshu,caiyongzhongwenyejingxianshihefangshuiciganyinganjian。
供電單元主要為終端設備提供工作電源,支持三種供電模式:市電供電、太陽能供電、電池組供電。不同的現場環境選用不同的供電模式。
1、防水設計
城市壓力監測點隨管網分布,監測終端設備多數安裝在觀測井內,要求設備防水、防潮。微功耗測控終端采用如下防水設計以確保防水效果。
◆外殼防水設計:
材質選用增強尼龍,其防水、防潮、防腐、抗凍、抗熱、強度、韌性等指標均滿足觀測井下使用環境,且重量輕。
終端的上下蓋之間、進出線口是水和潮氣容易進入的地方。終端的上下蓋之間采用H型密封條密封,從三個方向包圍上下蓋之間的接觸壁,上下蓋之間使用14個不鏽鋼螺栓的緊固,兩個相鄰的螺栓之間距離為5cm,保證了緊固強度;進出線口使用防水接頭,防水接頭與殼體之間采用O型圈與防水膠共同密封,進出線與防水接頭之間使用密封膠套和密封膠共同密封。終端的防護等級可達IP68。
◆二次防水設計
weigonghaocekongzhongduanzaixianchanganzhuangweihudeguochengzhong,youshiyouyuanzhuangrenyuancaozuobuguifan,ruluosijingudeqiangdubugou,kenenghuijiangdizhongduandefangshuixingneng。weilebaozhengzhongduanshebeibubeijingneijishuijinpao,zhenduiqishiyonghuanjing,womenzhuanmenshejilefangshuizhao,zhongduanshebeianzhuangzaifangshuizhaonei,fangshuizhaokouchaoxiagudingzaijingbishang,jishuigaoguofangshuizhaoshi,youyuzhaoneikongqiyalizuoyong,keyizuzhijishuijiechuzhongduanshebei。
◆接線防水設計:
weigonghaocekongzhongduananzhuangzaijingxiashi,yaopeidaifangshuixianlanhefangshuijiexianhe,zhongduanyufangshuixianlanzhijiananshangshuyaoqiuzuohaofangshui,yalibiansongqihuoqitayibiaotigongdexianlanyuzhongduandexianlanzaifangshuiheneiduanzishanglianjie,jiehaohou,fangshuiheneizhurufangshuijiao。
一、使用特點
1、供電及工作模式
調tiao度du中zhong心xin對dui管guan網wang壓ya力li監jian測ce的de實shi時shi性xing要yao求qiu很hen高gao,但dan許xu多duo壓ya力li測ce點dian往wang往wang不bu具ju備bei供gong電dian條tiao件jian,一yi般ban監jian測ce設she備bei由you於yu功gong耗hao和he工gong作zuo模mo式shi的de限xian製zhi,很hen難nan滿man足zu客ke戶hu的de需xu求qiu。我wo們men依yi據ju微wei功gong耗hao測ce控kong終zhong端duan的de特te點dian,規gui劃hua設she計ji了le三san種zhong工gong作zuo模mo式shi:
◆普通模式
測點具備220V市電或太陽能供電條件,終端設備可以滿足數據的頻繁采集、頻繁傳輸,並支持數據實時上報和調度中心主動問詢。
◆待機模式
cedianwugongdiantiaojian,gongdianxuanyongkechongdiandarongliangxudianchi,youyudianchidianliangxianzhi,xuyaohelideshezhizhongduanshebeideshujucaijijiangeheshujufasongjiange。wuxianfasongshujushishebeidegonghaoda,caijishidegonghaokeyihulve。zhongduanshebeizhichishujudingshishangbao、數據超限上報和調度中心的主動問詢。
蓄xu電dian池chi固gu定ding在zai支zhi架jia上shang,外wai裝zhuang防fang水shui外wai殼ke。微wei功gong耗hao測ce控kong終zhong端duan可ke以yi檢jian測ce蓄xu電dian池chi的de電dian壓ya,電dian壓ya超chao過guo下xia限xian時shi,需xu要yao對dui蓄xu電dian池chi進jin行xing充chong電dian,充chong電dian周zhou期qi與yu發fa送song頻pin率lv和he選xuan配pei蓄xu電dian池chi容rong量liang相xiang關guan。1個100Ah的蓄電池一般可以支持終端設備正常工作3—4個月。
◆休眠模式
測(ce)點(dian)無(wu)供(gong)電(dian)條(tiao)件(jian),供(gong)電(dian)選(xuan)用(yong)一(yi)次(ci)性(xing)鋰(li)電(dian)池(chi)組(zu),該(gai)電(dian)池(chi)組(zu)安(an)裝(zhuang)在(zai)微(wei)功(gong)耗(hao)測(ce)控(kong)終(zhong)端(duan)內(nei)。由(you)於(yu)電(dian)池(chi)組(zu)的(de)電(dian)能(neng)有(you)限(xian),終(zhong)端(duan)隻(zhi)能(neng)支(zhi)持(chi)數(shu)據(ju)定(ding)時(shi)上(shang)報(bao)和(he)變(bian)化(hua)上(shang)報(bao)。終(zhong)端(duan)頻(pin)繁(fan)采(cai)集(ji)壓(ya)力(li)等(deng)數(shu)據(ju)與(yu)設(she)置(zhi)的(de)上(shang)下(xia)限(xian)數(shu)值(zhi)進(jin)行(xing)對(dui)比(bi),數(shu)據(ju)超(chao)限(xian)時(shi)立(li)即(ji)上(shang)報(bao),數(shu)據(ju)未(wei)超(chao)限(xian)時(shi)存(cun)儲(chu),等(deng)到(dao)設(she)定(ding)的(de)上(shang)報(bao)時(shi)間(jian)一(yi)起(qi)上(shang)報(bao)。一(yi)組(zu)4節的高能鋰電池一般可支持設備正常工作1—2年。
終端設備平時處於休眠狀態,隻有在上報數據時才喚醒,平時不支持調度中心主動問詢。
2、設置與維護
水司的設備維護人員通過簡單的培訓就可以安裝、設置、維護微功耗測控終端。這樣不但方便了用戶,還可以大大提升產品可普及率。
微功耗測控終端采用三種設置方式:現場按鍵設置、現場計算機設置、調度中心遠程設置。
普通設備維護人員可以使用終端按鍵設置或修改測點編號、采集時間間隔、發送時間間隔、壓力變送器量程、水表倍率、串口速率等參數。
經過培訓的相關技術人員在調度中心可以遠程設置、修改更多的終端設備參數,還可以對現場終端設備進行遠程軟件升級。
二、結論
微功耗測控終端經過遼寧、河北、北京、山東等地多家水司長期使用,均認為該產品的功能、功耗、防水、維護等設計都是從現場應用實際出發的,解決了很多現實問題,具備很大的推廣價值。
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