一种基于GPRS通信的城市供水系统智能监控装置的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，特别是一种基于GPRS通信的城市供水系统智能监控装置。

背景技术：

伴随着我国城市化进程的推进，城市的规模和职能空间空前扩大，已逐渐成为一个地区政治、经济、文化的中心。城市供水系统作为城市基础建设的重要一环，对人民生活水平的提高和城市的繁荣发展有着举足轻重的影响。一方面城市规模的急剧扩大和工业化发展导致城市用水量大幅增长，另一方面全球气候变暖以及环境的恶化导致大量水资源被污染，这使得水资源供求之间的矛盾变得更加尖锐，且水资源短缺问题已引起全社会的密切关注，成为全球亟待解决的热点问题。为了有效降低供水成本、减少水资源浪费，保证城市供水的安全性、高效性、可靠性和经济型，提高供水管理水平和服务质量，充分发挥巨大的经济效益和社会效益，建立全面可靠的供水管网监控系统已成为各个供水行业的当务之急。

目前，我国的城市供水管网监控系统采集数据主要依靠人工来实现，主要采取人工巡检、电话报数、现场检测、人工操作调试等监控手段。一方面位于监控中心的管理人员很难实时全面了解整个管网的运行状况，监测站点必须安排专门工作人员对监测点运行情况就地监测、记录、调节，定期向控制中心报告，同时，由于供水管网监测点数量众多且分散，部分监测点地理位置偏僻、交通不便，若对这些指标逐一实时检测，会耗费大量的人力物力，不仅极大地增加了整个城市供水系统的运营成本，而且实时性检测也很难得到保证；另一方面人工现场采集的数据量偏少，较难全面反映供水管网的运营情况，记录的数据也不能直接快速进行下一步处理。在这样的环境下，只能让最基本的不缺水和正常运行状况得到保证，却很难满足科学调度，节约能源、资源的要求，并且，当爆管、失压等突发状况发生时，不能做到及时报警，导致大量水资源的浪费。

基于上述目前城市供水系统的不足，本专利提出基于GPRS通信的城市供水系统智能监控装置。通过对城市管道中重要节点的压力和流量等参数进行采集，若监测点数据出现剧烈变化有危险时，智能装置会报警同时会自动发出指令让阀门电动部门执行关闭管道水流进程并且通过GPRS通信装置向工作人员第一时间报告事故地点，方便工作人员及时检修，可以减少水资源浪费,降低故障率和检修时间,同时保证了供水企业的高效服务水平,从而实现城市供水的信息化、现代化管理。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于GPRS通信的城市供水系统智能监控装置，通过对城市管道中重要节点的压力和流量等参数进行采集，若监测点数据出现剧烈变化有危险时，智能装置会报警同时会自动发出指令让阀门电动部门执行关闭管道水流进程并且通过GPRS通信装置向工作人员第一时间报告事故地点，方便工作人员及时检修，可以减少水资源浪费,降低故障率和检修时间,同时保证了供水企业的高效服务水平,从而实现城市供水的信息化、现代化管理。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于GPRS通信的城市供水系统智能监控装置，其特征在于：包括多个监测点，多个监测点与监控中心无线连接；

所述监测点包括超声波流量计、压力传感器、电磁阀控制装置及控制器，超声波流量计和压力传感器通过A/D转换器与控制器的输入端连接，电磁阀控制装置通过D/A转换器与控制器的输出端连接，控制器还通过GPRS通信模块与监控中心无线连接。

优选的，所述控制器还通过液晶控制面板与按键模块及LED显示屏连接。

优选的，所述控制器还与存储模块连接。

优选的，所述控制器还与时钟及复位电路连接。

优选的，所述监测点安装于供水管道的分叉点之前。

优选的，所述控制器为AT89C52单片机，所述超声波流量计为TDS—100超声波流量计，所述压力传感器为MPM480系列压力传感器，所述电磁阀控制装置采用QT150-0.3角行程电动执行器。

优选的，所述液晶控制面板采用8255A液晶控制面板。

优选的，所述存储模块采用6242RAM。

优选的，所述按键模块采用4× 4的矩阵式键盘。

优选的，所述控制器的输出端还与报警装置连接，所述报警装置为声光报警器。

本实用新型提供一种基于GPRS通信的城市供水系统智能监控装置，具有以下有益效果：

（1）实时监测整个供水网络的压力、流量信息。

（2）监测点数据出现异常或是剧烈变化时，及时报警，发生事故时也可以第一时间

确定事故地点。

（3）了解现有工况可以为城市管网扩张提供参考数据。

（4）对管网压力、流量进行分析能够得到漏损信息，及时检修可以降低水资源浪费。

（5）发生爆管等严重漏水事故时，监控中心利用站点的电磁阀可以及时关闭管道，降低损失。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的装设结构示意图；

图3为本实用新型的控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于GPRS通信的城市供水系统智能监控装置，其特征在于：包括多个监测点，多个监测点与监控中心无线连接；

所述监测点包括超声波流量计、压力传感器、电磁阀控制装置及控制器，超声波流量计和压力传感器通过A/D转换器与控制器的输入端连接，电磁阀控制装置通过D/A转换器与控制器的输出端连接，控制器还通过GPRS通信模块与监控中心无线连接。

优选的，所述控制器还通过液晶控制面板与按键模块及LED显示屏连接。

优选的，所述控制器还与存储模块连接。

优选的，所述控制器还与时钟及复位电路连接。

优选的，所述监测点安装于供水管道的分叉点之前。

优选的，所述控制器为AT89C52单片机，所述超声波流量计为TDS—100超声波流量计，所述压力传感器为MPM480系列压力传感器，所述电磁阀控制装置采用QT150-0.3角行程电动执行器。

优选的，所述液晶控制面板采用8255A液晶控制面板。

优选的，所述存储模块采用6242RAM。

优选的，所述按键模块采用4× 4的矩阵式键盘。

优选的，所述控制器的输出端还与报警装置连接，所述报警装置为声光报警器。

如图2所示，阀门V1的参数监测模块位于阀门V2与阀门V3支路分叉点的前方,阀门V2的参数监测模块位于阀门V4、阀门V5与阀门V6支路分叉点的前方，以此类推,这样参数监测模块就能准确地把主管道L1、L2段的参数反馈给阀门智能监控装置和管网监测中心。其中，流量传感器首先测出管道中水的流速，再结合管道内径计算出瞬时流量，压力传感器通过供水管道上压强变化引起的压力膜片上接入电路电阻阻值变化来测得相应数值，再转化计算出管道内压力大小，经过整理后的数据每隔固定时间通过GPRS无线通信网络上传到监控中心，经过处理后由人机交互界面显示出来，工作人员据此可以实时远程监测全市供水管网的压力及流量等情况，如果此时城市供水系统中某处发生爆管等严重漏水事故时，压力传感器的上的压力数组会急剧减小，流量传感器的上的流量数值会急剧增大，工作人员通过监控中心的报警信息可以及时发现出现事故的地点，方便工作人员迅速抢修，并且安装在站点的实现控制功能的执行机构会自动的关闭电磁阀阀门，从而在第一时间控制了水资源，达到节约水资源的目的。

流量传感器主要为获得通过管道横截面的瞬时流量。本装置流量计采用TDS—100超声波流量计用于监控站点的流量，超声波流量计是基于速度时差法，原理是流量计的两个探头同时向对方发出信号，利用信号穿过介质后被对方收到出现的时间差与介质流速的关系，即可求出液体流速。超声波流量计只需安装在管道壁上，对介质没有阻碍作用，安装维护不需要关闭管道阀门，可以测量导电性很低的液体，在大口径管道的流量测量方面有着较大优势，目前得到了越来越广泛的应用。其具有集成度高、功耗低、抗干扰能力强、测量精度高、长期工作故障率低、体积小、安装调试方便等优点，准确度高达99.5%，最大流速64m/s，测量周期为500ms，每个周期采集128组数据，工作温度范围为-40℃-160℃。

压力传感器，其作用是把压强信号转化为4-20mA或是0-5V的标准信号，常被用来测量气体、自来水、石油等流体的压强，将压强转化为电信号并上传给记录仪等智能化仪表作进一步处理。其原理是：介质的压强作用在压力变送器的膜片时，会导致膜片发生一定形变，形变量正比于其所承受的压力。膜片形变进而引发压敏电阻的阻值发生变化。压力变送器的电路根据阻值的变化给出相应的标准信号。压力传感器的选择主要考虑：测量精度、工作温度、湿度、量程、密封等方面。本装置采用MPM480系列压力传感器用于监控站点压力的测量，该传感器防护等级较高、体积较小、性价比高。其输出电流范围为4-20mA,供电电源为+24VDC，量程为0-2.0MPa，精确度为±0.25%，介质温度范围为-30℃-70℃，环境温度为工作温度范围为-10℃-60℃。

电磁阀控制装置，本装置中控制功能要求比较简单，只要求几个位于主供水管道的监控站点可以实现阀门的远程开启和关闭。电磁阀实现控制功能的执行机构，安装在供水管网重要节点，当需要进行管道施工，或是发生管道破裂、入网水被污染等突发事故时，监控中心可以及时远程关闭阀门，减少资源浪费，降低事故对市民生活的影响，故障排除后又可以远程打开阀门回复供水。本系统选择天津百里二通公司生产的型号为QT150-0.3的回转阀门电动装置来实现对阀门的控制，该装置工作原理是，通电后电磁阀的电动机转动带动涡杆转动，涡杆带动涡轮最终带动阀门轴转动时实现阀门的打开闭合。电动机额定电压380V，功率为0.18kW,额定电流为1.3A，电动机输出转矩1500N·m，输出转速为0.3r/min。

系统以AT89C52单片机为核心,配合相应的传感器将检测到的压力、流量两路数据经变送器处理后,转换成0～5V标准信号,送ADC0809芯片进行A/D转换,单片机每隔500ms循环采样一次,采样5次后进行中值滤波,经数据变换后,在LED上显示各参数的实际值,并将信息发送到管网监测中心。同时检测值与给定值进行比较,根据比较结果输出控制信号经D/A转换器转换后输出控制电压,经ADC0809芯片驱动阀门电动执行机构实现对阀门的自动调节。为了增加系统的灵活性,设计了一个4× 4的矩阵式键盘。键码0～9为输入的数字量,按“A”键,显示压力;按“B”键,显示流量;按“C”键,显示流速;按“D”键,显示流向;按“E”键,撤销报警;按“F”键,投入报警。

GPRS通信模块主要是实现管网流量和压力数据上传到管网监测中心进行分析和显示，同时将工作位置提供给工作人员进行判断的作用；6242RAM主要进行流量和压力以及通讯的数据储存；8255A液晶控制面板能够提高单片机的接口性能，实现键盘输入数据的读取和LED的数据输出功能。

如图3所示，控制流程包括三个主要环节:一是实现各种初始化,包括设置堆栈指针、8255A芯片初始化、定时器/计数器0初始化、以及开中断、定时器/计数器启动等；二是实现显示(按照人机对话功能显示各种不同参数)；三是不断进行键盘扫描,判断是否有键按下,若无键按下则返回显示，如有键按下则根据所按键实现相应的人机对话功能。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。