基于NB-IOT的城市供水監(jiān)控系統(tǒng)的設計

來源：珠海市駿銳科技有限公司 2022年09月06日 09:32

城市供水系統(tǒng)是保證城市居民能夠穩(wěn)定、安全、可靠飲水的重要保障，其中城市報警系統(tǒng)是組成該系統(tǒng)重要的一部分。目前，大多數(shù)城市報警系統(tǒng)的自動化水平還比較低，當泵站出現(xiàn)故障時不能及時地發(fā)現(xiàn)，只有人員到了泵房才能發(fā)現(xiàn)，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(jiān)控系統(tǒng)，當有故障發(fā)生時就會報警，利用GPRS短信模塊，通過發(fā)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(shù)據(jù)的分析以及利用報表進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和總結，這樣可以降低故障率。為居民提供穩(wěn)定的生活用水。該系統(tǒng)大大提高了城市供水報警系統(tǒng)的智能化和信息化。
1 系統(tǒng)的總體設計方案
分散在城市不同地方的采集系統(tǒng)負責泵站的數(shù)據(jù)采集，然后通過GPRS模塊把數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心。裝有組態(tài)軟件的上位機系統(tǒng)將傳回來的數(shù)據(jù)進行處理，對不合理的數(shù)據(jù)發(fā)出報警，報警畫面將會有報警燈閃爍，揚聲器發(fā)出報警聲音，同時NB-IOT短信模塊發(fā)出短信告知維修人員是哪個泵站發(fā)生報警，是什么報警，是低報還是高報。組態(tài)軟件里的數(shù)據(jù)庫把GPRS模塊傳回來的數(shù)據(jù)按一定時間間隔存盤，利用報表可以把實時的和歷史的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計以及利用趨勢曲線進行數(shù)據(jù)的分析。
2 硬件系統(tǒng)的設計
硬件系統(tǒng)主要由位于分散在城市不同地方的采集系統(tǒng)和監(jiān)控室的上位機系統(tǒng)組成。
2.1 采集系統(tǒng)的設計
壓力傳感器和溫度傳感器負責將泵房里穩(wěn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集，以及變頻器異常情況通過開關量24 V傳送給數(shù)據(jù)采集模塊的DI通道。數(shù)據(jù)采集模塊將AI通道里的數(shù)據(jù)和DI通道里的數(shù)據(jù)進行處理，然后通過RS-485接口把處理過的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳至NB-IOT模塊，NB-IOT模塊通過NB-IOT網(wǎng)絡和因特網(wǎng)相連，把數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心。
2. 2 上位機系統(tǒng)的設計
該系統(tǒng)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(wǎng)絡；
2）Compliant to GSM phase 2/2+;
3）支持短信、CSD數(shù)據(jù)及撥號上網(wǎng)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(shù)據(jù)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(tǒng)的設計
本設計所選用的組態(tài)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(shù)據(jù)采集手段，逼真的圖形系統(tǒng)，強大的數(shù)據(jù)處理功能，豐富的組件對象，周密的安全管理，方便的Web發(fā)布功能。
3.1 紫金撟軟件的報警設計
首先給數(shù)據(jù)采集器和三相智能電力儀表建相應的驅動。點擊數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)（波特率，數(shù)據(jù)位數(shù)，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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