水资源信息采集远程监控系统

摘要

本发明公开了一种基于中国公用通讯网的水资源信息采集远程监控系统，其特征是：包括各监测终端装置和监控中心信息处理系统两大部分，监测终端装置安装在各企业取水口，监控中心信息处理系统安装在水资源主管部门，由公用通讯网通过调制解调器接入系统和系统中的信息处理服务器。其有益效果为：具有防电磁干扰、防水、防尘的特点；能接收并显示各种被监控终端的信息、参数、设备工作状态，远程用水充值、远程控制泵阀启停、动态生成有关水情数据库，快速、无缝、永远在线，保证信息安全，访问服务非常快速、可靠，保证数据的准确性。实现水资源采集许可控制、收集水费。

说明书

技术领域：

本发明涉及控制技术，是一种对水的使用进行控制的系统，具体地说，是一种水资源信息采集远程监控系统。

技术背景：

我国水资源匾乏，人均占有量为世界均等值的四分之一，属贫水国之一。而另一方面，对水资源的管理又相对滞后，有些地区对水资源乱采、滥采，浪费、污染水资源现象相当严重，计量表计年久失准，维修难、抄表难、收费更难，成为制约社会、经济发展的重要因素。

发明内容：

本发明的目的是提供一种能及时准确可靠地对水资源采集实行监控，合理、适度利用自然资源，真正实现计划用水、节约用水，为提高劳动效率，解决收费难问题，实现自动化管理，利国利民的基于公用通讯网的水资源信息采集远程监控系统。

本发明的技术解决方案是：一种基于中国公用通讯网的水资源信息采集远程监控系统，其特征是：包括各监测终端装置和监控中心信息处理系统两大部分，监测终端装置安装在各企业取水口，监控中心信息处理系统安装在水资源主管部门，由公用通讯网通过调制解调器接入系统和系统中的信息处理服务器。

本发明中所述的监控中心信息处理系统包括信息处理服务器和操作站。监测终端装置中有CPU数据处理模块，CPU数据处理模块接有无线通讯模块、I/O驱动模块、显示驱动模块和电源控制模块，并集成在同一模板上，固定安装在机箱内。监测终端装置的I/O驱动模块接有传感器或检测仪表、数据采集处理器、无线收发机、电动阀门、设备输出控制机构。监测终端装置与监控中心信息处理系统间采用双向传输数据。

本发明的有益效果为：具有防电磁干扰、防水、防尘的特点；外装LCD液晶显示屏；支持翻页显示和查询指令。监测终端装置完成数据采集、编码，通过通讯模块完成数据远程通讯，为监测中心提供必要的信息，并执行监控中心传送的各种指令，现场液晶显示屏显示企业用水数据，并进行相关的报警提示。监控中心信息处理系统接收并显示各种被监控终端的信息、参数、设备工作状态，远程用水充值、远程控制泵阀启停、动态生成有关水情数据库，并按指令生成各种数据、报表、曲线、棒图等信息资料，供随时查阅。监测终端装置与监控中心信息处理系统通过公用通讯网有机的联系起来，可实时或定时将企业用水数据传输到监控中心，并及时响应监控中心所发来的各种指令，具有快速、无缝、永远在线等特点。并经过编码、封装、加密等处理，保证信息安全，在网络通讯故障时，数据自动存储，待通讯恢复正常后，再进行传输。监测终端装置与监测中心双向传输数据实时在线，掉电或网络故障时自动重拔，具备看门狗复位功能，保证装置处于连线和在线状态，具有数据备份、超时重发、缓存补发功能，这使访问服务变得非常快速、可靠，保证数据的准确性。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：

附图说明：

图1为本发明的一种水资源信息采集远程监控系统的整体网络图；

图2为本发明的水资源信息采集远程监控系统的用户RTU终端装置原理方框图之一；

图3为本发明的水资源信息远程监控系统的用户RTU终端装置原理方框图之二。

具体实施方式：

图1中包括：远程管理1、包括服务器2、客户机3、4的监测中心5，监测中心5与远程管理1间通过VPN连接；还有监测终端6，监测终端6与监测中心5间通过公用网络(如Internet)相连接；各监测终端6中包括通讯模块61、CPU处理模块62、液晶显示63、I/O采集模块64、I/O输出模块65、流量计66、水质水位67、报警指示灯68、泵阀启停69等。

图2中：经I/O采集模块64采集，水位66-1、水质66-2得到的相关信息经A/D转换21后驱动改变量程转换22，再由液晶显示63显示，流量计66得到的信息，经过有脉冲信号23的判断，再经可用余额-1 24、已用水量+1 25，也可由液晶显示63显示，再通过GPRS通讯处理模块26进行数据定时上传27。

图3中：有控制模块31，一路经可用余额(5百吨32的判断，余额若低，由余额低报警33处理，并由余额低报警灯亮34报警，在在可用余额＝0 35时停水泵36，在余额不为0时，通知用户充值购水37。另一路进行检测，如果水泵故障38，或计量仪表故障39等，均进行报警输出40，并通过GPRS通讯处理模块26进行数据定时上传27。

图1、图2、图3共同描述了本发明的一个实施例，在该例中，本系统由一个监控中心(网络信息处理系统)和若干个监测数据采集通讯终端，加上相应的检测传感器和执行元件等组成。

监控中心通过互联网接入系统；它由信息处理服务器、操作站构成。主要任务是监控各取水点的流量、水位、水质等水资源数据和设备工作状态，远程用水充值，远程遥控泵、阀设备，自动生成动态水情数据库；根据需要生成各种数据、报表、曲线、棒图等统计资料，为政府管理部门提供决策依据。

终端装置安装在各用户取水口，由流量计、水位计、电动阀门、数据采集处理器、无线收发器、设备输出控制器等组成。本终端装置完成数据采集、编码，通过无线网络、互联网完成数据远程通讯，与监控中心组成SCADA系统，为监控中心提供必要的信息，并执行监控中心传来的各种指令。

本发明中所述的公用通讯网包括：

一、窄带广域网：

1、HSCSD(高速线路交速数据)；

2、GPRS(多时隙通用分组无线业务)是GSM第H阶段增强(GSMPhase2+)接入技术；

3、CDPD(蜂窝数字分组数据)；

4、EDGE和UMTS EDGE；

二、宽带广域网：

1、LMDS(本地多点分配业务)；

2、SCDMA(无线用户环路系统)；

3、WCDMA(宽带分码多工存取)；

三、局域网：

1、Bluetooth(蓝牙)；

2、IEEE802.11。

本发明的系统设计：

本发明通过公用通讯网络将计算机远程控制技术和多种传感控制器技术实现远程实时监控；既满足了水资源采集智能化管理，又方便用户使用，也有利于水资源管理部门采用先进科学手段调控水资源供需矛盾；实现计划用水、节约用水的目的，同时也实现了运营费用低、安全可靠的先进管理目标。

本发明的基于公用无线通讯网和互联网的水资源采集远程监控系统，由安装在水资源管理部门的监控中心(主机)与安装在各取水企业的终端装置(RTU)，以及各类数据传感器，以公用无限通讯网和互联网为运行平台，将各企业用水信息与监测中心有机的联系起来，实现了遥测、遥信、遥控大面积远距离实时有效的水资源采集管理的目的。

1、RTU终端装置：

RTU远程终端(Remote Terminal Unie)采用一体化结构设计，将CPU数据处理模块、无线通讯模块、I/O驱动模块、显示驱动模块、电源控制模块等集成在一个摸板上，固定安装在不锈钢机箱内，具有防电磁干扰、防水、防尘的特点；外装LCD液晶显示屏；支持翻页显示和查询指令。RTU终端工作原理示意如图2所示。

2、管理监控中心：

监控中心服务器申请配置固定IP地址，采用ADSL拨号方式或专线接A方式连入INTERNET互联网。按目前2M带宽，一台服务器管理的RTU终端可达6400台。

本发明管理监控中心软件设计包括：

a、建立用水单位数据库，对各监控点进行登记、保存相关资料以便识别和维护处理，提供信息测览、检索、插入、修改、删除、归档等功能；

b、动态接收所有监测点的资料信息，了解各取水点用水情况和设备运行情况；

c、自动生成各种数据、报表、曲线、捧图等信息资料，随时查阅；

d、完成远程用水充值；

e、当现场设备故障、断电报警、窃水报警时，则中心进行遥控干预；

f、管理中心主机系统采取WEB数据发送方式，不仅在中心主机上对各用水单位各工作状态一清二楚，在任何一台具有无线上网功能的笔记本电脑上，通过VPN连接，都可以看到与中心主机同步的信息，真正做到移动办公。

由图1可见，本发明是由一个监控管理中心和若干个RTU用户终端装置构成。监控管理中心和RTU终端装置通过公用通讯网络相连，传递监测数据和信息，完成中心指令及报警。

本发明的RTU用户终端装置的硬件组成：

I/O采集模块用于采集水位、水质、水流量等相关数据，经A/D转换和量程转换成数字由LCD液晶显示屏显示；同时将流量计输出的脉冲信号转换成用户的“已用水量”和“可用水量”进行递增递减的电信号，并可显示，然后将以上所有采集数据通过通讯处理模块实时或定时远传给监控管理中心。

本发明RTU用户终端装置的硬件组成的另一重要部分就是：控制输出模块将用户可用水金额如低于某一额定值时，发出声、光报警；并将信息发至企业负责人手机中，通知用户及时充值购水，如用户可用水余额为零时，则启动停止机构，控制用户泵阀；同时控制输出模块检测的故障信号(如水泵、阀门、断电、断线、计量仪表等发生故障)，及时输出报警信号，通过通讯处理模块将数据上传。

本发明RTU终端装置不仅通过通讯模块上传数据；而且实时响应监控中心发来的遥控指令，并对相应的设备进行控制操作(启、停供水)。

由图1、图2可见，本发明控制器、计算机等软硬件技术利用已有的技术成熟的公用通讯网络为平台，结合先进的数据传输技术，可靠实现超远程、大范围水资源采集信息的监控和管理，并且具有建设投资低、维护费用少、可靠安全性好的特点，是水资源管理部门的顺风耳、千里眼。