GPRS無(wú)線(xiàn)遠程監控技術(shù)在箱泵一體化供水泵站中的應用
2022-3-1 17:07:44??????點(diǎn)擊：
GPRS技術(shù)最早是從使用GPRS手機開(kāi)始的，但GPRS網(wǎng)絡(luò )的應用決不只限于在手機上實(shí)現的語(yǔ)音通訊、無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)，而是在不斷擴展到人們日常生活的各個(gè)層面，使我們越來(lái)越多地感受到GPRS 網(wǎng)絡(luò )所帶來(lái)的方便。目前的交通監控、公安無(wú)線(xiàn)監控、城市路燈監控、氣象采集等各行各業(yè)都越來(lái)越多地應用了GPRS技術(shù)。本文將詳細介紹工業(yè)GPRS無(wú)線(xiàn)遠程監控技術(shù)在箱泵一體化供水泵站中的應用。
箱泵一體化供水泵站水泵變頻節能原理
我們知道，自來(lái)水廠(chǎng)的水泵功率在設計選型階段，一般是按箱泵一體化供水泵站的最大需求來(lái)考慮的，而實(shí)際上有很多時(shí)間不一定能達到用水的最大量。同時(shí)，電機采用的是不調速的三相交流異步電動(dòng)機，一般用閥門(mén)調節增大系統的阻力來(lái)節流，效率非常低，造成電機用電損失嚴重，且不斷地影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。
從風(fēng)機、水泵的工作原理可知：流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的三次方成正比。因此水泵的轉速就可改變水泵的功率。例如：將供電頻率由50 Hz 降為45 Hz，功率只有原來(lái)的72.9%(見(jiàn)圖1)。所以，大力推廣水泵變頻調速運行，不僅是當前企業(yè)節能降耗的重要技術(shù)手段，而且也是實(shí)現經(jīng)濟增長(cháng)方式轉變的必然要求。
由于供水是根據平時(shí)用水情況來(lái)確定開(kāi)多少泵，即用水高峰時(shí)，開(kāi)2臺或多臺，夜間開(kāi)1臺，這樣壓力很不穩定，同時(shí)，耗費大量電能，企業(yè)為此多支付電費，而且使管道使用壽命縮短。
據了解，自來(lái)水廠(chǎng)25%的生產(chǎn)成本都是水泵工作產(chǎn)生的電。為適應自來(lái)水廠(chǎng)的調度、提高經(jīng)濟效益、保證供水質(zhì)量，滿(mǎn)足日益增長(cháng)的管理需求，自來(lái)水公司提出對箱泵一體化供水泵站水泵進(jìn)行變頻改造，并增加城市供水管網(wǎng)調度無(wú)線(xiàn)遠程監控功能，主要目的是降低生產(chǎn)成本、解決自來(lái)水公司對供水各環(huán)節監測點(diǎn)的數據采集和監控問(wèn)題。
箱泵一體化供水泵站GPRS無(wú)線(xiàn)遠程系統介紹
GPRS 是通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡(jiǎn)稱(chēng)，是在現有GSM 系統上發(fā)展出來(lái)的一種新的數據承載業(yè)務(wù)。GPRS具有快捷登錄、實(shí)時(shí)在線(xiàn)、按量計費、高速傳輸、自如切換等特點(diǎn)。GPRS無(wú)線(xiàn)系統的網(wǎng)絡(luò )組成為：
1)終端數據采集設備和無(wú)線(xiàn)數據終端DTU;
2)傳輸網(wǎng)絡(luò )選中國移動(dòng)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò );
3)數據業(yè)務(wù)中心配有實(shí)時(shí)數據收發(fā)服務(wù)器、實(shí)時(shí)數據庫服務(wù)器及用戶(hù)控制操作界面等。
3.1 數據中心接入GPRS網(wǎng)絡(luò )介紹
GPRS DTU 數據傳輸模塊是基于GPRS 網(wǎng)絡(luò )的數據接口設備，符合IS-95A、IS-95B GPRS空中接口標準，通過(guò)RS232或RS485串行口直接與行業(yè)應用設備連接。即插即用，連接簡(jiǎn)單，可在數據中心和現場(chǎng)進(jìn)行設置。
RTU 采集設備通過(guò)GPRS DTU 通訊模塊與數據監控中心主機進(jìn)行數據通訊，數據監控中心必須接入GPRS網(wǎng)絡(luò )才能實(shí)現，移動(dòng)公司提供豐富多樣的接入方法，大致分三類(lèi)：專(zhuān)線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)和Internet 互聯(lián)網(wǎng)。限于篇幅，這里只介紹通過(guò)固定公網(wǎng)IP連接的方法。
通過(guò)固定的公網(wǎng)IP連接方式與ADSL撥號獲得公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP地址連接方式類(lèi)似，很多公司都有一臺連接Internet 的服務(wù)器，并有固定的公網(wǎng)IP 地址，一般考慮到服務(wù)器的穩定運行問(wèn)題，通常不允許在服務(wù)器上安裝其他應用軟件。通過(guò)NAT 端口映射方式，數據中心系統可以作為內網(wǎng)中的一臺服務(wù)器實(shí)現與現場(chǎng)采集點(diǎn)GPRS DTU之間的數據通信。
箱泵一體化供水泵站無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監控方案
箱泵一體化供水泵站無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監控系統中，可以隨時(shí)無(wú)線(xiàn)控制變頻器，如用于電機控制的變頻器，既可以無(wú)線(xiàn)改變電壓，又可以無(wú)線(xiàn)改變頻率，變頻器可以實(shí)時(shí)將運行狀態(tài)信息發(fā)送到管理中心的后端服務(wù)器進(jìn)行處理。由于監測點(diǎn)分散，分布范圍廣，而且大多在較惡劣的環(huán)境，利用電話(huà)線(xiàn)傳送數據往往事倍功半，通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據傳輸，成為變頻器選擇的通信手段之一。小區二次供水系統可將實(shí)時(shí)的運行狀態(tài)和告警信息通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )同時(shí)發(fā)送到多個(gè)監測部門(mén)，實(shí)現對系統的及時(shí)管理。變頻器通過(guò)無(wú)線(xiàn)DTU與網(wǎng)絡(luò )數據中心建立連接，從而數據中心可以遠程對變頻器實(shí)時(shí)管理。
箱泵一體化供水泵站電氣原理
變頻器是整個(gè)小區二次供水系統的核心部分，選用矢量變頻器，，水泵電機是輸出環(huán)節，轉速由變頻器控制，實(shí)現變流量恒壓控制。壓力傳感器檢測管網(wǎng)出水壓力，把信號傳給PID控制器，通過(guò)PID控制器調節變頻器的頻率來(lái)控制水泵的轉速，實(shí)現了一個(gè)閉環(huán)控制系統。由于變頻器內置了豐富的PID調節功能，調節平穩且為用戶(hù)省去外置PID 控制的投資。
現場(chǎng)監控點(diǎn)采集的數據經(jīng)GSM 網(wǎng)絡(luò )空中接口功能模塊同時(shí)對實(shí)時(shí)數據進(jìn)行解碼處理，轉換成在公網(wǎng)數據傳送的格式，通過(guò)GPRS 無(wú)線(xiàn)數據網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸，最終傳送到監控中心(其IP 地址已指定)?？蓪Π惭b在全國甚至是全世界各地的變頻器進(jìn)行無(wú)線(xiàn)監控。
GPRS無(wú)線(xiàn)遠程監控箱泵一體化供水泵站的優(yōu)點(diǎn)
實(shí)踐證明，使用了GPRS 無(wú)線(xiàn)遠程監控箱泵一體化供水泵站后，其明顯效果有以下幾點(diǎn)：
1)實(shí)現智能化自動(dòng)化控制，操作簡(jiǎn)單;
2)節省20%耀40%的電費;
3)配置靈活，自動(dòng)化程度高，功能齊全，靈活可靠;
4)運行合理，由于是軟啟動(dòng)和軟停止，不但可以消除水錘效應，而且電機軸上的平均扭矩和磨損減小，減少了維修量和維修費用，并且水泵的壽命大大提高;
5)城市供水調度監控系統可以對遠程現場(chǎng)的運行設備進(jìn)行監視和控制，以實(shí)現管道壓力、水流量的數據傳送及閥門(mén)開(kāi)關(guān)的自動(dòng)控制，降低了故障率和提高了對系統的反應時(shí)間，便于及時(shí)迅速地了解及控制遠端管道及閥門(mén)，降低故障率和檢修的時(shí)間，減少停水次數。
結語(yǔ)
由于箱泵一體化供水泵站采用GPRS 通訊技術(shù)，使監控系統的實(shí)時(shí)性和可靠性得到了很大提高，正日益受到廣泛的重視和關(guān)注。箱泵一體化供水泵站無(wú)線(xiàn)遠程監控系統是信息技術(shù)與基礎工業(yè)控制的巧妙結合，它融合了計算機IP技術(shù)，TC/TIP 網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，GPRS無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，電力電子技術(shù)，過(guò)程控制技術(shù)和計算機組態(tài)軟件技術(shù)，是未來(lái)遠程監控系統的發(fā)展方向，它涉及了計算機領(lǐng)域多種學(xué)科前沿，其突出優(yōu)點(diǎn)在于不受距離的限制，且控制可靠。
箱泵一體化供水泵站水泵變頻節能原理
我們知道，自來(lái)水廠(chǎng)的水泵功率在設計選型階段，一般是按箱泵一體化供水泵站的最大需求來(lái)考慮的，而實(shí)際上有很多時(shí)間不一定能達到用水的最大量。同時(shí)，電機采用的是不調速的三相交流異步電動(dòng)機，一般用閥門(mén)調節增大系統的阻力來(lái)節流，效率非常低，造成電機用電損失嚴重，且不斷地影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。
從風(fēng)機、水泵的工作原理可知：流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的三次方成正比。因此水泵的轉速就可改變水泵的功率。例如：將供電頻率由50 Hz 降為45 Hz，功率只有原來(lái)的72.9%(見(jiàn)圖1)。所以，大力推廣水泵變頻調速運行，不僅是當前企業(yè)節能降耗的重要技術(shù)手段，而且也是實(shí)現經(jīng)濟增長(cháng)方式轉變的必然要求。
由于供水是根據平時(shí)用水情況來(lái)確定開(kāi)多少泵，即用水高峰時(shí)，開(kāi)2臺或多臺，夜間開(kāi)1臺，這樣壓力很不穩定，同時(shí)，耗費大量電能，企業(yè)為此多支付電費，而且使管道使用壽命縮短。
據了解，自來(lái)水廠(chǎng)25%的生產(chǎn)成本都是水泵工作產(chǎn)生的電。為適應自來(lái)水廠(chǎng)的調度、提高經(jīng)濟效益、保證供水質(zhì)量，滿(mǎn)足日益增長(cháng)的管理需求，自來(lái)水公司提出對箱泵一體化供水泵站水泵進(jìn)行變頻改造，并增加城市供水管網(wǎng)調度無(wú)線(xiàn)遠程監控功能，主要目的是降低生產(chǎn)成本、解決自來(lái)水公司對供水各環(huán)節監測點(diǎn)的數據采集和監控問(wèn)題。
箱泵一體化供水泵站GPRS無(wú)線(xiàn)遠程系統介紹
GPRS 是通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡(jiǎn)稱(chēng)，是在現有GSM 系統上發(fā)展出來(lái)的一種新的數據承載業(yè)務(wù)。GPRS具有快捷登錄、實(shí)時(shí)在線(xiàn)、按量計費、高速傳輸、自如切換等特點(diǎn)。GPRS無(wú)線(xiàn)系統的網(wǎng)絡(luò )組成為：
1)終端數據采集設備和無(wú)線(xiàn)數據終端DTU;
2)傳輸網(wǎng)絡(luò )選中國移動(dòng)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò );
3)數據業(yè)務(wù)中心配有實(shí)時(shí)數據收發(fā)服務(wù)器、實(shí)時(shí)數據庫服務(wù)器及用戶(hù)控制操作界面等。
3.1 數據中心接入GPRS網(wǎng)絡(luò )介紹
GPRS DTU 數據傳輸模塊是基于GPRS 網(wǎng)絡(luò )的數據接口設備，符合IS-95A、IS-95B GPRS空中接口標準，通過(guò)RS232或RS485串行口直接與行業(yè)應用設備連接。即插即用，連接簡(jiǎn)單，可在數據中心和現場(chǎng)進(jìn)行設置。
RTU 采集設備通過(guò)GPRS DTU 通訊模塊與數據監控中心主機進(jìn)行數據通訊，數據監控中心必須接入GPRS網(wǎng)絡(luò )才能實(shí)現，移動(dòng)公司提供豐富多樣的接入方法，大致分三類(lèi)：專(zhuān)線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)和Internet 互聯(lián)網(wǎng)。限于篇幅，這里只介紹通過(guò)固定公網(wǎng)IP連接的方法。
通過(guò)固定的公網(wǎng)IP連接方式與ADSL撥號獲得公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP地址連接方式類(lèi)似，很多公司都有一臺連接Internet 的服務(wù)器，并有固定的公網(wǎng)IP 地址，一般考慮到服務(wù)器的穩定運行問(wèn)題，通常不允許在服務(wù)器上安裝其他應用軟件。通過(guò)NAT 端口映射方式，數據中心系統可以作為內網(wǎng)中的一臺服務(wù)器實(shí)現與現場(chǎng)采集點(diǎn)GPRS DTU之間的數據通信。
箱泵一體化供水泵站無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監控方案
箱泵一體化供水泵站無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監控系統中，可以隨時(shí)無(wú)線(xiàn)控制變頻器，如用于電機控制的變頻器，既可以無(wú)線(xiàn)改變電壓，又可以無(wú)線(xiàn)改變頻率，變頻器可以實(shí)時(shí)將運行狀態(tài)信息發(fā)送到管理中心的后端服務(wù)器進(jìn)行處理。由于監測點(diǎn)分散，分布范圍廣，而且大多在較惡劣的環(huán)境，利用電話(huà)線(xiàn)傳送數據往往事倍功半，通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據傳輸，成為變頻器選擇的通信手段之一。小區二次供水系統可將實(shí)時(shí)的運行狀態(tài)和告警信息通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )同時(shí)發(fā)送到多個(gè)監測部門(mén)，實(shí)現對系統的及時(shí)管理。變頻器通過(guò)無(wú)線(xiàn)DTU與網(wǎng)絡(luò )數據中心建立連接，從而數據中心可以遠程對變頻器實(shí)時(shí)管理。
箱泵一體化供水泵站電氣原理
變頻器是整個(gè)小區二次供水系統的核心部分，選用矢量變頻器，，水泵電機是輸出環(huán)節，轉速由變頻器控制，實(shí)現變流量恒壓控制。壓力傳感器檢測管網(wǎng)出水壓力，把信號傳給PID控制器，通過(guò)PID控制器調節變頻器的頻率來(lái)控制水泵的轉速，實(shí)現了一個(gè)閉環(huán)控制系統。由于變頻器內置了豐富的PID調節功能，調節平穩且為用戶(hù)省去外置PID 控制的投資。
現場(chǎng)監控點(diǎn)采集的數據經(jīng)GSM 網(wǎng)絡(luò )空中接口功能模塊同時(shí)對實(shí)時(shí)數據進(jìn)行解碼處理，轉換成在公網(wǎng)數據傳送的格式，通過(guò)GPRS 無(wú)線(xiàn)數據網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸，最終傳送到監控中心(其IP 地址已指定)?？蓪Π惭b在全國甚至是全世界各地的變頻器進(jìn)行無(wú)線(xiàn)監控。
GPRS無(wú)線(xiàn)遠程監控箱泵一體化供水泵站的優(yōu)點(diǎn)
實(shí)踐證明，使用了GPRS 無(wú)線(xiàn)遠程監控箱泵一體化供水泵站后，其明顯效果有以下幾點(diǎn)：
1)實(shí)現智能化自動(dòng)化控制，操作簡(jiǎn)單;
2)節省20%耀40%的電費;
3)配置靈活，自動(dòng)化程度高，功能齊全，靈活可靠;
4)運行合理，由于是軟啟動(dòng)和軟停止，不但可以消除水錘效應，而且電機軸上的平均扭矩和磨損減小，減少了維修量和維修費用，并且水泵的壽命大大提高;
5)城市供水調度監控系統可以對遠程現場(chǎng)的運行設備進(jìn)行監視和控制，以實(shí)現管道壓力、水流量的數據傳送及閥門(mén)開(kāi)關(guān)的自動(dòng)控制，降低了故障率和提高了對系統的反應時(shí)間，便于及時(shí)迅速地了解及控制遠端管道及閥門(mén)，降低故障率和檢修的時(shí)間，減少停水次數。
結語(yǔ)
由于箱泵一體化供水泵站采用GPRS 通訊技術(shù)，使監控系統的實(shí)時(shí)性和可靠性得到了很大提高，正日益受到廣泛的重視和關(guān)注。箱泵一體化供水泵站無(wú)線(xiàn)遠程監控系統是信息技術(shù)與基礎工業(yè)控制的巧妙結合，它融合了計算機IP技術(shù)，TC/TIP 網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，GPRS無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，電力電子技術(shù)，過(guò)程控制技術(shù)和計算機組態(tài)軟件技術(shù)，是未來(lái)遠程監控系統的發(fā)展方向，它涉及了計算機領(lǐng)域多種學(xué)科前沿，其突出優(yōu)點(diǎn)在于不受距離的限制，且控制可靠。
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