0 引言

農(nóng)村集中供水項(xiàng)目中，很多利用地勢(shì)高程采用高位水池供水方式，解決集中供水難的問(wèn)題。近距離高位水池供水方式通過(guò)采集在蓄水池設(shè)置的高、低液位信號(hào)，利用有線的方式控制水泵的啟停，實(shí)現(xiàn)水泵自動(dòng)補(bǔ)水。

但是，對(duì)于泵房與蓄水池距離較遠(yuǎn)，自動(dòng)控制方式很難實(shí)現(xiàn)，只能通過(guò)專人看守的方式定點(diǎn)開(kāi)泵補(bǔ)水，不能實(shí)時(shí)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(duì)以上問(wèn)題，本文基于GPRS 傳輸技術(shù)，采用單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直接控制方式。在泵房安裝主控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)液位信息的接收、分析，自動(dòng)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(yùn)行參數(shù)等信息。在蓄水池安裝液位采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集液位信息，并按照設(shè)定的周期傳輸通過(guò)GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街骺叵到y(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了液位信息的自動(dòng)采集及水泵啟停的自動(dòng)控制，管理人員可以通過(guò)信息實(shí)時(shí)掌握供水狀態(tài)，確保供水的及時(shí)性和安全性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架圖如圖1所示。

1.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)硬件電路主要由處理器模塊、GPRS模塊、開(kāi)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(kāi)發(fā)方式等特點(diǎn)。MSP430F149處理器上具有12 位A/D 轉(zhuǎn)換器，2個(gè)帶有捕獲/比較寄存器的16位定時(shí)器，2個(gè)可實(shí)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(jì)

主控系統(tǒng)通過(guò)安裝控制系統(tǒng)硬件電路實(shí)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(dòng)啟停水泵，并實(shí)時(shí)采集水泵運(yùn)行電壓、電流參數(shù)，判斷水泵的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)水泵故障及時(shí)報(bào)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(yùn)行狀態(tài)反饋信號(hào)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(shí)時(shí)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(guò)安裝控制系統(tǒng)硬件電路實(shí)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的GPRS傳輸。液位計(jì)選擇浸入式壓阻水位計(jì)，基于所測(cè)液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用國(guó)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(hào)，再經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)4~20 mA電流信號(hào)輸出，綜合精度可達(dá)到±0.25% F·S.

2 軟件設(shè)計(jì)

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(shí)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(kāi)泵及關(guān)泵狀態(tài)，并對(duì)水泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)于異常狀態(tài)發(fā)送報(bào)警信息。其主程序流程圖如圖4所示。

3 結(jié)語(yǔ)

基于GPRS技術(shù)的集中供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)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?？刂品€(wěn)定可靠，實(shí)際使用效果良好。事實(shí)證明，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)泵房、蓄水池在遠(yuǎn)距離分散模式下的自動(dòng)控制。該監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)控制要求，擴(kuò)展控制點(diǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)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(jià)值。