一 、概述
我國(guó)是一個(gè)水資源短缺的國(guó)家，水資源總量居世界第六位，按人均水資源量計(jì)量，人均占有量為2500立方米，為世界人均水量的1/4，世界排名第110位，被聯(lián)合國(guó)列為13個(gè)貧水國(guó)家之一。目前，全國(guó)668座城市中，有400多座城市缺水，年缺水量60多億立方米。長(zhǎng)期以來(lái)受“水資源取之不盡，用之不竭”的傳統(tǒng)價(jià)值觀念影響，水資源被長(zhǎng)期無(wú)償利用，導(dǎo)致人們的節(jié)水意識(shí)低下，造成了巨大的水資源浪費(fèi)和水資源非持續(xù)開(kāi)發(fā)利用。水資源日益短缺，合理開(kāi)發(fā)、利用水資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，維護(hù)人與自然的和諧，已經(jīng)成為二十一世紀(jì)人類共同的使命。緩解我國(guó)水資源緊缺的局面，關(guān)鍵在于提高用水效率，建立節(jié)水型經(jīng)濟(jì)。節(jié)水型經(jīng)濟(jì)的主要標(biāo)志應(yīng)該是，發(fā)展素質(zhì)好、產(chǎn)值高、用水少和排污少的產(chǎn)業(yè)，并形成合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；工業(yè)布局要適應(yīng)水資源條件；要提高農(nóng)業(yè)用水效率，發(fā)展用水少的作物；要使工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品用水定額與排水定額達(dá)到國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平；普及先進(jìn)的生活節(jié)水設(shè)備；加強(qiáng)水的多次重復(fù)利用，發(fā)展污水資源化等。
針對(duì)上述情況，為加強(qiáng)城市水資源管理部門(mén)的管理力度，切實(shí)提高水資源的利用效率，最大限度的杜絕水資源的浪費(fèi)情況，哈爾濱遠(yuǎn)達(dá)自動(dòng)控制工程有限公司開(kāi)發(fā)出這套“水資源無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)”。
“水資源無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)”是對(duì)工業(yè)用水情況（自備水井）進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的智能化監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)在用水單位設(shè)備上安裝一個(gè)遠(yuǎn)程控制器（RTU），通過(guò)儀表實(shí)現(xiàn)對(duì)水井流量、水井水位、管網(wǎng)壓力、水泵電流、水泵電壓的采集，同時(shí)實(shí)現(xiàn)水泵啟停、電動(dòng)閥開(kāi)閉等控制。
系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線通訊方式與水資源管理中心聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各用水單位。如用水單位出現(xiàn)人為斷電、外加水泵，水表?yè)p壞等情況，系統(tǒng)顯示故障并報(bào)警。水資源管理中心可根據(jù)需要，控制水泵啟停，對(duì)欠繳水資源費(fèi)的用戶，工作人員可向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)后，遠(yuǎn)程控制用水單位的電動(dòng)閥門(mén)、水泵啟停，實(shí)現(xiàn)水資源管理與監(jiān)控的自動(dòng)化、一體化。
同時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)顯示用水?dāng)?shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水井運(yùn)行狀況、自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表、圖表等功能。
二、系統(tǒng)特點(diǎn)
1) 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。用水單位分布廣，通過(guò)布線控制不僅成本高，而且難度很大，很難推廣。無(wú)線控制有效解決了這難題。既達(dá)到了管理的目的，同時(shí)降低了投入成本，使系統(tǒng)的規(guī)劃及實(shí)現(xiàn)成為可能。
2) 實(shí)時(shí)性。本系統(tǒng)在工作狀態(tài)下，管理部門(mén)可在任何時(shí)間查看用水單位現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。系統(tǒng)會(huì)將用水單位的閥門(mén)狀態(tài)，水泵狀態(tài)，實(shí)時(shí)水量狀態(tài)等參數(shù)反映到中心控制管理室，并存儲(chǔ)。
3) 準(zhǔn)確性。由于系統(tǒng)具備了實(shí)時(shí)性，時(shí)刻監(jiān)視終端設(shè)備的運(yùn)行情況，所以終端設(shè)備的任何異常動(dòng)作都會(huì)被準(zhǔn)確捕捉。例如，水泵自動(dòng)啟動(dòng)或停止，流量突然增大，閥門(mén)人為關(guān)閉等。
4) 語(yǔ)音報(bào)警。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，值班人員也不可能盯住監(jiān)控軟件而一刻不停。本系統(tǒng)對(duì)此采取了人性化設(shè)計(jì)，提供了豐富的報(bào)警參數(shù)。管理者依據(jù)不同權(quán)限，設(shè)定報(bào)警參數(shù)后，系統(tǒng)依據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)聲音報(bào)警，及時(shí)提醒值班人員采取措施。
5) 遠(yuǎn)程控制。管理者可根據(jù)管理職能的需要，在不到用水單位現(xiàn)場(chǎng)的情況下，對(duì)其實(shí)現(xiàn)用水控制。例如，啟動(dòng)（或停止）水泵，打開(kāi)（或關(guān)閉）閥門(mén)，提高了管理力度。
6) 用水量統(tǒng)計(jì)。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)節(jié)省了大量的人力物力，簡(jiǎn)化了許多繁雜的工作。管理者只需在本系統(tǒng)上，敲敲點(diǎn)點(diǎn)，即可第一時(shí)間掌握用戶的實(shí)時(shí)用水量、每天用水量、每星期用水量、每月用水量等管理部門(mén)需要的數(shù)據(jù)材料。
7) 查詢。查詢對(duì)象可包括：閥門(mén)、水泵、用水量、違紀(jì)處分情況等。
8) 報(bào)表。周報(bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表。也可依據(jù)用戶不同的需求進(jìn)行有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)。
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
管理層—監(jiān)控及通訊層—設(shè)備層
圖1-1水資源遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
從結(jié)構(gòu)圖可以看出，系統(tǒng)分三層。設(shè)備層、監(jiān)控及通訊層、中心管理層。
設(shè)備層：儀表、閥門(mén)、水泵等執(zhí)行機(jī)構(gòu)；
監(jiān)控及通訊層：讀取儀表數(shù)據(jù)、監(jiān)控閥門(mén)、水泵等狀態(tài)，執(zhí)行管理層發(fā)出的指令，并上傳設(shè)備層的異常情況；
管理層：綜合管理。
四、系統(tǒng)組成
1、硬件部分
通訊計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)、GPRS通訊設(shè)備、終端控制單元、儀器儀表設(shè)備五部分組成。
1）通訊計(jì)算機(jī)
負(fù)責(zé)中心與遠(yuǎn)程終端的數(shù)據(jù)采集及控制。顯示用水單位的實(shí)時(shí)狀態(tài)、GPRS在線狀態(tài)、閥門(mén)狀態(tài)、水泵運(yùn)行狀態(tài)、檢測(cè)報(bào)警狀態(tài)、發(fā)出中心控制指令、定時(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)服務(wù)器。本機(jī)安裝“水資源無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件”。
2）數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)
數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)在本機(jī)。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表、用戶管理、違紀(jì)記錄管理、用水單位管理、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)等功能。安裝數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，系統(tǒng)運(yùn)行管理軟件。
3）GPRS通訊設(shè)備
GPRS通訊設(shè)備是終端和管理中心聯(lián)系的通道，如同手機(jī)。每一個(gè)監(jiān)控單元配置一臺(tái)GPRS設(shè)備及SIM卡（開(kāi)通GPRS功能的手機(jī)卡）。中心通過(guò)一個(gè)固定IP與所有的遠(yuǎn)程進(jìn)行通訊。
4）終端控制單元（RTU）
現(xiàn)場(chǎng)的采集及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。讀取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)及狀態(tài)，并將其送到中心管理室。同時(shí)，執(zhí)行中心指令。
5）儀器儀表
包含脈沖水表、水位計(jì)、水泵啟動(dòng)設(shè)備
2、軟件部分
1）監(jiān)控軟件
“水資源無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件”是中心控制室和遠(yuǎn)程終端通訊的紐帶。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、分類匯總、異常捕捉、報(bào)警設(shè)定及產(chǎn)生、發(fā)出控制指令、數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)等功能。其主界面如圖1-2所示。
圖1-2水資源無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件主界面
功能項(xiàng)目如下：
l 報(bào)警設(shè)置
l 采集周期設(shè)置
l 水泵控制
l 閥門(mén)控制
l 模擬量數(shù)據(jù)校準(zhǔn)
l 單點(diǎn)呼叫
l 終端信息配置
“水資源無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件”< 終端信息配置> 分界面如圖1-3，1-4所示。
圖1-3水資源無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件分界面
圖1-4水資源無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件分界面
2）數(shù)據(jù)庫(kù)及管理軟件
數(shù)據(jù)庫(kù)采用微軟中型數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server2000，其穩(wěn)定性、可靠性、容量、可操作性皆可，是一種成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，為用戶普遍使用。“水資源綜合管理系統(tǒng)”軟件負(fù)責(zé)對(duì)該數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。系統(tǒng)軟件主界面如圖1-5所示。
圖1-5水資源無(wú)線遠(yuǎn)程管理軟件主界面
功能項(xiàng)目如下：
l 數(shù)據(jù)查詢
Ø 模糊查詢
Ø 條件查詢
l 運(yùn)行統(tǒng)計(jì)
l SIM卡管理
l 用戶管理
l 數(shù)據(jù)維護(hù)
l 報(bào)表系統(tǒng)
Ø 日?qǐng)?bào)表
Ø 周報(bào)表
Ø 月報(bào)表
Ø 年報(bào)表
l 數(shù)據(jù)備份
l 數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換
3）終端RTU軟件
終端RTU軟件是一款實(shí)時(shí)運(yùn)行軟件，控制器啟動(dòng)后，軟件即開(kāi)始運(yùn)行。負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)終端設(shè)備運(yùn)行情況，并偵聽(tīng)中心控制室下達(dá)的控制或采集指令。該軟件設(shè)置了現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)異常情況立即上報(bào)功能，使得整個(gè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性及及時(shí)性得到保障。由于該軟件嵌入在終端RTU中運(yùn)行，屬嵌入式軟件，無(wú)圖形界面，為
