0 引言

農(nóng)村集中供水項目中，很多利用地勢高程采用高位水池供水方式，解決集中供水難的問題。近距離高位水池供水方式通過采集在蓄水池設(shè)置的高、低液位信號，利用有線的方式控制水泵的啟停，實現(xiàn)水泵自動補水。

但是，對于泵房與蓄水池距離較遠(yuǎn)，自動控制方式很難實現(xiàn)，只能通過專人看守的方式定點開泵補水，不能實時地掌握蓄水池的液位信息，缺水及溢水現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，供水穩(wěn)定性差。

針對以上問題，本文基于GPRS 傳輸技術(shù)，采用單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計了一套遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，并在山西某供水站進(jìn)行了測試和現(xiàn)場應(yīng)用。

1 系統(tǒng)設(shè)計框架

1.1 工作原理

根據(jù)集中供水的要求，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采取點對點的直接控制方式。在泵房安裝主控系統(tǒng)，實現(xiàn)液位信息的接收、分析，自動控制水泵的啟停，向管理人員發(fā)送液位狀態(tài)、水泵工作狀態(tài)、水泵運行參數(shù)等信息。在蓄水池安裝液位采集系統(tǒng)，實時采集液位信息，并按照設(shè)定的周期傳輸通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街骺叵到y(tǒng)。實現(xiàn)了液位信息的自動采集及水泵啟停的自動控制，管理人員可以通過信息實時掌握供水狀態(tài)，確保供水的及時性和安全性。系統(tǒng)設(shè)計框架圖如圖1所示。

1.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

控制系統(tǒng)硬件電路主要由處理器模塊、GPRS模塊、開關(guān)量控制等部分組成，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

處理器模塊采用的是TI公司的功能強(qiáng)大的超低功耗處理器MSP430F149.該單片機(jī)具有極低的功耗、強(qiáng)大的處理能力、豐富的外圍模塊、高效的開發(fā)方式等特點。MSP430F149處理器上具有12 位A/D 轉(zhuǎn)換器，2個帶有捕獲/比較寄存器的16位定時器，2個可實現(xiàn)異步、同步的串行通信接口，看門狗。

GPRS 通信模塊采用MOTOROLA G24L WirelessModule,G24L是一款高速的GSM/GPRS/EDGE模塊，支持四頻傳輸，可以適合惡劣的工作環(huán)境，寬溫版模塊的工作范圍可以達(dá)到-30~85 ℃，可以滿足多通道穩(wěn)定傳輸?shù)囊蟆?/p>

1.2.1 主控系統(tǒng)設(shè)計

主控系統(tǒng)通過安裝控制系統(tǒng)硬件電路實現(xiàn)液位數(shù)據(jù)的接收、分析及處理。根據(jù)液位信息，自動啟停水泵，并實時采集水泵運行電壓、電流參數(shù)，判斷水泵的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)水泵故障及時報警。為確保水泵啟停操作的可靠性，主控系統(tǒng)增加了水泵運行狀態(tài)反饋信號的采集。主控系統(tǒng)將接收的高、低液位信息及水泵狀態(tài)等信息，以GSM短信的方式發(fā)送給管理人員，供管理人員實時監(jiān)控供水狀態(tài)。

1.2.2 液位采集系統(tǒng)

主控系統(tǒng)通過安裝控制系統(tǒng)硬件電路實現(xiàn)液位數(shù)據(jù)的采集及傳輸。根據(jù)設(shè)定的采集周期，采集蓄水池液位信息，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的GPRS傳輸。液位計選擇浸入式壓阻水位計，基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用國外先進(jìn)的隔離型擴(kuò)散硅敏感元件的壓阻效應(yīng)，將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過溫度補償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)4~20 mA電流信號輸出，綜合精度可達(dá)到±0.25% F·S.

2 軟件設(shè)計

2.1 液位采集主程序

液位采集系統(tǒng)按照設(shè)備的采集周期，實現(xiàn)液位信息的采集及傳輸，其主程序流程圖如圖3所示。

2.2 主控系統(tǒng)主程序

主控制程序根據(jù)接收的液位信息，判斷開泵及關(guān)泵狀態(tài)，并對水泵的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，對于異常狀態(tài)發(fā)送報警信息。其主程序流程圖如圖4所示。

3 結(jié)語

基于GPRS技術(shù)的集中供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，通過在山西某供水站的安裝應(yīng)用，液位數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，水泵啟停控制穩(wěn)定可靠，實際使用效果良好。事實證明，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)泵房、蓄水池在遠(yuǎn)距離分散模式下的自動控制。該監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)控制要求，擴(kuò)展控制點數(shù)，實現(xiàn)多點的擴(kuò)展控制，降低供水管理人員的工作強(qiáng)度，杜絕缺水、溢水現(xiàn)象，具有較好的推廣價值。