取用水量自动监测管理系统

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1、 1取用水量自动监测管理系统取用水量自动监测管理系统 技术方案技术方案 唐山平升电子技术开发发展有限公司 电话：03158206080 2一、概述 水是关系人类生存和社会发展的基本物质，是一种有限的、不可替代的宝贵资源，是实现经济社会可持续发展的重要保证。为了有效保护水资源，合理利用水资源，省水资源管理委员会计划在全省范围内建立“水资源远程监控管理系统”。通过收费的手段、通过计划用水的手段、通过强制控制手段来加强人们的节水意识，逐步改变的现状。 二、技术方案 唐山平升电子技术开发有限公司根据水务行业的需要，成功推出“水资源监控管理系统”，该系统是专门为区县级水务部门开发的管理系统。它集 IC

2、卡预收水费、流量监测、水位监测、用水管理等多种功能于一体，是目前国内水务行业中比较先进的系统解决方案。 1、系统概述 建议系统建成三级管理模式。县级水资源管理部门直接管理用水单位，直接收取水资源费、直接控制用水单位取水；市水资源管理委员会管理所辖区县水资源管理部门，掌控全市地下水、地表水利用信息；省水资源委员会管理所辖市水资源管理委员会，掌控全省地下水、地表水利用信息，进行科学决策。 1.1、系统构成示意图 如下图所示： 省、市、县通过内部专网相互浏览对方的公布信息，通过内部专网传递数据。 取水单位通过 INTERNET 公网可以浏览其上级管理水资源管理部门公布的信息，使用用户名和密码可以查询

3、自己的备案信息。 县水资源管理部门通过中国移动通信公司的 GPRS-VPN 专网实现对用水单位的监控。 31.2、县级示意图 如下图所示： 县级水资源监控系统组成：监控中心、通信介质、水资源测控设备、计量测量设备。 监控中心：主要由服务器、工作站、UPS 电源、打印机、IC 卡读写器、移动数据专线、水资源管理系统软件、操作系统软件、数据库软件及防火墙组成。 通信介质：非接触式 IC 卡、中国移动通信公司 GPRS-VPN 网络。 水资源测控设备：水资源测控箱。 计量测量设备：流量计，水位计 用水单位 用水单位 水利厅内部网络 水利厅内部网络 省信息中心 市信息分中心 县监控中心 移动专线 中国

4、移动 GPRS- VPN 专网 INTERNET公网 用水单位 公众 42、计量测量设备 水流量是水务管理系统的重要参数， 正确计量是水务系统管理生产和能源考核的 必备手段。现今水流量计量仪表种类繁多，合理的选择流量仪表对于水务管理系 统是至关重要的。在提高生产效率，保障生产可持续发展和杜绝能源浪费等方面 发挥着无可替代的作用。 3、水资源测控设备 水资源测控设备是水资源实时监控系统中安装在遥测站中的核心设备。 介绍如下： 3.1、设备的安装位置 GPRS- VPN 通信网络 IC 卡读写器 领导 水泵启动设备 超声波流量计 县水务局局域网 水位计 服务器 管理人员 收费人员 IC 卡 监控中

5、心 通信介质 测控设备 计量测量设备 5以自备井远程测控为例： 流量计（水表）安装在水泵出水口，信号线接到测控设备上；测控设备相当于一个智能开关安装在水泵启动柜的进线上，它预存水费，采集水表数据，出一吨水就扣除一吨水费，预存水费扣完了，它就自动切断水泵启动柜电源。水位信号线也接到测控设备上。 3.2、设备的配置 根据用水单位的现场情况和水资源监控中心的系统要求， 水资源测控设备可以有不同种配置。 根据安装位置分： 一般可分为： 室内型、 室外型。 室内型机箱不做特殊处理，一般挂在墙上。室外型机箱需要做防尘、防雨、防晒处理。 根据功能分：一般可分为 IC 卡型、GPRS 通信型、IC 卡型+ G

6、PRS 通信型。 根据电源分：普通供电型和带备用电源型。 6根据外围设备分：测量变送器与计量仪表安装在该机箱内部，为内置型；测量变送器与计量仪表安装在该机箱外部，为外置型。 一个室内型、IC 卡型+ GPRS 通信型、带备用电源型、外置型的水资源测控设备的配置如下： 金属机箱（室内型） 对内部电器进行防护 水资源控制器 水资源测控设备中的核心装置 接触器 切断、闭合水泵启动柜的电源线 继电器 连接水资源控制器和接触器，控制接触器 GPRS 数据传输模块 负责水资源测控设备与监控中心、信息中心之间的通信 电参数采集模块 检测水泵的起停状态 位置开关 检测设备的门被打开情况 开关电源 把 220/

7、380VAC 变成 24VDC 备用电源 现场停电情况下，测控设备可以继续工作一段时间 接线端子 接入除启动柜电源线之外的所有信号线 空开、插座 方便检修 3.3、设备的功能 采集功能： 、可以采集本公司生产的全系列超声波流量计、超声波水表等计量数据。 、可以采集其它公司生产的各种超声波流量计、超声波水表及其它串口智能仪表（包括电表）的数据。 、可以采集其它标准信号输出的计量仪表数据。 7、可以采集其它公司生产的各种脉冲水表（包括电表）的数据。如：单脉冲信号输出表、双脉冲信号输出表、防磁攻击脉冲信号输出表、带短路及断路报警功能的脉冲信号输出表。 、可以采集各种水位计、温度计、水质计、压力计的数

8、据。 、可以采集水泵运行电压、电流的数据。 、可以采集客户关心的数据。 、可以采集判断用水单位水泵的起停工作状态。 、可以采集判断该水资源测控箱内部的接触器工作状态。 、可以采集判断用水单位是否处于紧急取水工作状态。 、可以采集判断该水资源测控箱是否被非法打开。 、可以采集判断该水资源测控箱的进线、出线工作状态。 划卡功能：该设备具备非接触式 IC 读写功能，用户划卡时，该设备可以将卡内水费数据读取，累加到控制器中，并把控制器中存储的现场的历史数据返写到IC 卡中， 以便下次购水时， 将历史数据传送到管理中心的计算机上。 当具备 GPRS数据远传条件时，可以不启动现场数据返写 IC 卡的功能。

9、 充值功能：管理中心被授权的操作人员可以依据办公程序远程为取水单位的水资源测控设备充值水资源费。 告警功能： 、水资源费不足，告警，现场设备 LED 灯亮+蜂鸣音，报警数据上报。 、水位超过下限，告警，现场设备 LED 灯亮+蜂鸣音，报警数据上报。 、信号线中断，告警，现场设备 LED 灯亮+蜂鸣音，报警数据上报。 、自身故障，告警，现场设备 LED 灯亮+蜂鸣音，报警数据上报。 、非法打开设备，告警，现场设备 LED 灯亮+蜂鸣音，报警数据上报。 、日采水量超过计划，告警，现场设备 LED 灯亮+蜂鸣音，报警数据上报。 控制功能： 、该设备根据其内部预存水资源费的情况控制水泵的供电电源；费用

10、为 0时，该设备自动切断水泵启动柜的进线电源。输入费用后，自动闭合进线电源。 、具备 GPRS 数据远传条件时，监控中心可以根据取水单位的现场情况远程切断和闭合水泵启动柜的进线电源。 8 显示功能： 、该设备可以数字循环显示编号、余量、水价、流量、日期、时间等数据。 、该设备可以 LED 灯显示故障、错误、欠费、余额、水位、紧急状态等现场信息。 查询功能： 、可以在现场使用设备上的按键查询流量、水位、余额及相关的参数及故障信息。 、具备 GPRS 数据远传条件时，监控中心被授权的操作人员可以远程查询用水单位现场的流量、水位、余额、水泵起停状态及其关心的数据与参数。 设置功能： 、专业维护人员使

11、用专用“设置卡”可以现场设置设备的部分参数。 、具备 GPRS 数据远传条件时，被授权的操作人员可以在监控中心远程修正和设置设备的一些参数。如地址、工作模式、校时、数据上报时间周期、购水量等。 存储功能：该设备具备铁电存储功能，数据掉电不丢失，存储不低于 30 天的历史记录。 应急功能：该设备在特殊情况下可以应急取水，应急取水量及时间长度由水务监控中心决定，应急期间所取水量发生的费用在下次购水时自动扣除。 通信功能： 、该设备可以通过 GPRS 网络与多个监控中心通信，可以将现场数据同时发送到区县、 市、 省水务监控中心、 信息中心。 也可以只发送到县水务监控中心，数据逐级上报。 、该设备可以

12、设置成主动向管理中心上报数据模式，也可以设置成被管理中心问询模式。主动上报模式分两种情况：一是现场状态发生变化时上报，二是定时上报。问询模式是只有管理中心发出问询命令，该设备才上报数据。 、以 GPRS 网络为主要通信通道，以 SMS 短消息通道作为备用通道，两个通道同时存在，可以切换使用。 3.4、特点 9 兼容性强： 、该设备可以采集任何一家公司生产的各种脉冲水表、4-20mA 模拟量输出水表和带串口的流量计直接测量的用水量。自动控制水资源的使用。 、该设备可以采集任何一家公司生产的脉冲电表、串口电表的数据，根据用电量核算出用水量，自动控制水资源的使用。 、该设备可以采集现场水泵的开关时间

13、及状态，根据水泵运行时间和水泵流量计算出用水量，自动控制水资源的使用。 维护方便： 、该设备内部为模块化结构，主要有水资源控制模块、GPRS 通信模块、电源模块、供电线路控制模块（接触器）、计量模块（可以安装在箱外），一个模块如果发生故障，容易拆卸更换。 、作为核心的水资源控制模块具备远程维护和软件升级的功能。当自备井前端现场需要更换增加计量、测量设备，或扩展设备功能时，维护人员可以远程更改设置该模块的参数，必要时可以远程升级程序；提高了维护效率，降低了维护成本。 可靠性高：该设备为工业级设计，采用工业级的 C8051F 芯片及西门子 MC35I核心通信模块，采用隔离和专业抗干扰设计技术，可以

14、安装使用在现场环境比较复杂的地方。 扩展性强：该设备具备强大的扩展功能：例如，该设备可以接水质、温度、压力、电流、电压变送器，可以挂接 32 快各种智能串口仪表；必要时可以并入用水单位的“水源井远程测控系统”，实现水资监控中心与用水单位设备共享以及部分信息共享，避免设备重复投资。 3.5、水资源测控设备的主要参数 8 路模拟量输入 9 路开关量输入 5 路开关量输出 8 位数码显示 1 个操作键盘 10 1 路 IC 卡读写 1 路通信串口 1 路扩展串口 A/D：12 位。 脉冲量测量精度：0.1% 水位等测量精度： 0.5% 串行通信误码率： 0.001% 设备工作功耗：小于 150mA（

15、5W） 通信畅通率：大于 98% 通信延时：GPRS 方式：12 秒 SMS 方式：23 秒（无短信堵塞时） 开箱合格率：100% 平均无故障工作时间大于 30000 小时（MTBF30000） 4、通信网络 近几年， 移动数据通信在我国迅猛发展， GPRS 信号遍布每个角落。 因为 GPRS通信无距离限制、实时在线、按流量收费、不需要自己维护网络等诸多优点，被广大用户所青睐。 每个县的水资源管理部门所管辖的取水监测点都比较分散， 所要传输的数据量很小，使用 GPRS 通信是最理想的通信方式。 4.1、水资源测控设备与区县管理中心的通信网络 4.1.1 组网模式 建议使用移动数据专网模式，短信

16、通道作为备用通道，移动公司为县级水资源监控中心铺设一条专线，建立一个专网，给一个 APN 接入点名称，为水资源监控中心的服务器和前端每个水资源测控设备所使用的 SIM 卡分别绑定一个移动公司局域网内部的 IP 地址。这样水资源监控中心的服务器和前端每个水资源测控设备就可以通过移动公司提供专网内传输数据。监测站少的时候，监控中心可以不用专线，使用一个 GPRS 即可。 11 4.1.2 水资源测控设备支持的组网模式 支持四种组网模式：移动专网模式、移动专线模式、公网专线模式、SMS 短消息模式。 移动专网模式：监控中心使用 GPRS-A，水资源测控设备使用 GPRS-B，移动公司建一个 VPN 专网，提供一个 APN 接入点，并在 GPRS-A 和 GPRS-B 所使用的SIM 卡上分别绑定固定的 IP 地址。被监测的自备井的数量少的县建议使用该模被监测的自备井的数量少的县建议使用该模式式。