專利名稱：水資源信息采集遠程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及控制技術，是一種對水的使用進行控制的系統(tǒng)，具體地說，是一種水資源信息采集遠程監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術：
我國水資源匾乏，人均占有量為世界均等值的四分之一，屬貧水國之一。而另一方面，對水資源的管理又相對滯后，有些地區(qū)對水資源亂采、濫采，浪費、污染水資源現(xiàn)象相當嚴重，計量表計年久失準，維修難、抄表難、收費更難，成為制約社會、經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能及時準確可靠地對水資源采集實行監(jiān)控，合理、適度利用自然資源，真正實現(xiàn)計劃用水、節(jié)約用水，為提高勞動效率，解決收費難問題，實現(xiàn)自動化管理，利國利民的基于公用通訊網(wǎng)的水資源信息采集遠程監(jiān)控系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術解決方案是一種基于中國公用通訊網(wǎng)的水資源信息采集遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是包括各監(jiān)測終端裝置和監(jiān)控中心信息處理系統(tǒng)兩大部分，監(jiān)測終端裝置安裝在各企業(yè)取水口，監(jiān)控中心信息處理系統(tǒng)安裝在水資源主管部門，由公用通訊網(wǎng)通過調(diào)制解調(diào)器接入系統(tǒng)和系統(tǒng)中的信息處理服務器。
本發(fā)明中所述的監(jiān)控中心信息處理系統(tǒng)包括信息處理服務器和操作站。監(jiān)測終端裝置中有CPU數(shù)據(jù)處理模塊，CPU數(shù)據(jù)處理模塊接有無線通訊模塊、I/O驅(qū)動模塊、顯示驅(qū)動模塊和電源控制模塊，并集成在同一模板上，固定安裝在機箱內(nèi)。監(jiān)測終端裝置的I/O驅(qū)動模塊接有傳感器或檢測儀表、數(shù)據(jù)采集處理器、無線收發(fā)機、電動閥門、設備輸出控制機構。監(jiān)測終端裝置與監(jiān)控中心信息處理系統(tǒng)間采用雙向傳輸數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的有益效果為具有防電磁干擾、防水、防塵的特點；外裝LCD液晶顯示屏；支持翻頁顯示和查詢指令。監(jiān)測終端裝置完成數(shù)據(jù)采集、編碼，通過通訊模塊完成數(shù)據(jù)遠程通訊，為監(jiān)測中心提供必要的信息，并執(zhí)行監(jiān)控中心傳送的各種指令，現(xiàn)場液晶顯示屏顯示企業(yè)用水數(shù)據(jù)，并進行相關的報警提示。監(jiān)控中心信息處理系統(tǒng)接收并顯示各種被監(jiān)控終端的信息、參數(shù)、設備工作狀態(tài)，遠程用水充值、遠程控制泵閥啟停、動態(tài)生成有關水情數(shù)據(jù)庫，并按指令生成各種數(shù)據(jù)、報表、曲線、棒圖等信息資料，供隨時查閱。監(jiān)測終端裝置與監(jiān)控中心信息處理系統(tǒng)通過公用通訊網(wǎng)有機的聯(lián)系起來，可實時或定時將企業(yè)用水數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，并及時響應監(jiān)控中心所發(fā)來的各種指令，具有快速、無縫、永遠在線等特點。并經(jīng)過編碼、封裝、加密等處理，保證信息安全，在網(wǎng)絡通訊故障時，數(shù)據(jù)自動存儲，待通訊恢復正常后，再進行傳輸。監(jiān)測終端裝置與監(jiān)測中心雙向傳輸數(shù)據(jù)實時在線，掉電或網(wǎng)絡故障時自動重拔，具備看門狗復位功能，保證裝置處于連線和在線狀態(tài)，具有數(shù)據(jù)備份、超時重發(fā)、緩存補發(fā)功能，這使訪問服務變得非?？焖?、可靠，保證數(shù)據(jù)的準確性。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明


圖1為本發(fā)明的一種水資源信息采集遠程監(jiān)控系統(tǒng)的整體網(wǎng)絡圖；圖2為本發(fā)明的水資源信息采集遠程監(jiān)控系統(tǒng)的用戶RTU終端裝置原理方框圖之一；圖3為本發(fā)明的水資源信息遠程監(jiān)控系統(tǒng)的用戶RTU終端裝置原理方框圖之二。
具體實施例方式圖1中包括遠程管理1、包括服務器2、客戶機3、4的監(jiān)測中心5，監(jiān)測中心5與遠程管理1間通過VPN連接；還有監(jiān)測終端6，監(jiān)測終端6與監(jiān)測中心5間通過公用網(wǎng)絡(如Internet)相連接；各監(jiān)測終端6中包括通訊模塊61、CPU處理模塊62、液晶顯示63、I/O采集模塊64、I/O輸出模塊65、流量計66、水質(zhì)水位67、報警指示燈68、泵閥啟停69等。
圖2中經(jīng)I/O采集模塊64采集，水位66-1、水質(zhì)66-2得到的相關信息經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換21后驅(qū)動改變量程轉(zhuǎn)換22，再由液晶顯示63顯示，流量計66得到的信息，經(jīng)過有脈沖信號23的判斷，再經(jīng)可用余額-1 24、已用水量+1 25，也可由液晶顯示63顯示，再通過GPRS通訊處理模塊26進行數(shù)據(jù)定時上傳27。
圖3中有控制模塊31，一路經(jīng)可用余額(5百噸32的判斷，余額若低，由余額低報警33處理，并由余額低報警燈亮34報警，在在可用余額＝0 35時停水泵36，在余額不為0時，通知用戶充值購水37。另一路進行檢測，如果水泵故障38，或計量儀表故障39等，均進行報警輸出40，并通過GPRS通訊處理模塊26進行數(shù)據(jù)定時上傳27。
圖1、圖2、圖3共同描述了本發(fā)明的一個實施例，在該例中，本系統(tǒng)由一個監(jiān)控中心(網(wǎng)絡信息處理系統(tǒng))和若干個監(jiān)測數(shù)據(jù)采集通訊終端，加上相應的檢測傳感器和執(zhí)行元件等組成。
監(jiān)控中心通過互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)；它由信息處理服務器、操作站構成。主要任務是監(jiān)控各取水點的流量、水位、水質(zhì)等水資源數(shù)據(jù)和設備工作狀態(tài)，遠程用水充值，遠程遙控泵、閥設備，自動生成動態(tài)水情數(shù)據(jù)庫；根據(jù)需要生成各種數(shù)據(jù)、報表、曲線、棒圖等統(tǒng)計資料，為政府管理部門提供決策依據(jù)。
終端裝置安裝在各用戶取水口，由流量計、水位計、電動閥門、數(shù)據(jù)采集處理器、無線收發(fā)器、設備輸出控制器等組成。本終端裝置完成數(shù)據(jù)采集、編碼，通過無線網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)完成數(shù)據(jù)遠程通訊，與監(jiān)控中心組成SCADA系統(tǒng)，為監(jiān)控中心提供必要的信息，并執(zhí)行監(jiān)控中心傳來的各種指令。
本發(fā)明中所述的公用通訊網(wǎng)包括一、窄帶廣域網(wǎng)1、HSCSD(高速線路交速數(shù)據(jù))；2、GPRS(多時隙通用分組無線業(yè)務)是GSM第H階段增強(GSMPhase2+)接入技術；3、CDPD(蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù))；4、EDGE和UMTS EDGE；二、寬帶廣域網(wǎng)1、LMDS(本地多點分配業(yè)務)；2、SCDMA(無線用戶環(huán)路系統(tǒng))；3、WCDMA(寬帶分碼多工存取)；三、局域網(wǎng)1、Bluetooth(藍牙)；2、IEEE802.11。
本發(fā)明的系統(tǒng)設計本發(fā)明通過公用通訊網(wǎng)絡將計算機遠程控制技術和多種傳感控制器技術實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控；既滿足了水資源采集智能化管理，又方便用戶使用，也有利于水資源管理部門采用先進科學手段調(diào)控水資源供需矛盾；實現(xiàn)計劃用水、節(jié)約用水的目的，同時也實現(xiàn)了運營費用低、安全可靠的先進管理目標。
本發(fā)明的基于公用無線通訊網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的水資源采集遠程監(jiān)控系統(tǒng)，由安裝在水資源管理部門的監(jiān)控中心(主機)與安裝在各取水企業(yè)的終端裝置(RTU)，以及各類數(shù)據(jù)傳感器，以公用無限通訊網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)為運行平臺，將各企業(yè)用水信息與監(jiān)測中心有機的聯(lián)系起來，實現(xiàn)了遙測、遙信、遙控大面積遠距離實時有效的水資源采集管理的目的。
1、RTU終端裝置RTU遠程終端(Remote Terminal Unie)采用一體化結(jié)構設計，將CPU數(shù)據(jù)處理模塊、無線通訊模塊、I/O驅(qū)動模塊、顯示驅(qū)動模塊、電源控制模塊等集成在一個摸板上，固定安裝在不銹鋼機箱內(nèi)，具有防電磁干擾、防水、防塵的特點；外裝LCD液晶顯示屏；支持翻頁顯示和查詢指令。RTU終端工作原理示意如圖2所示。
2、管理監(jiān)控中心監(jiān)控中心服務器申請配置固定IP地址，采用ADSL撥號方式或?qū)＞€接A方式連入INTERNET互聯(lián)網(wǎng)。按目前2M帶寬，一臺服務器管理的RTU終端可達6400臺。
本發(fā)明管理監(jiān)控中心軟件設計包括a、建立用水單位數(shù)據(jù)庫，對各監(jiān)控點進行登記、保存相關資料以便識別和維護處理，提供信息測覽、檢索、插入、修改、刪除、歸檔等功能；b、動態(tài)接收所有監(jiān)測點的資料信息，了解各取水點用水情況和設備運行情況；c、自動生成各種數(shù)據(jù)、報表、曲線、捧圖等信息資料，隨時查閱；d、完成遠程用水充值；e、當現(xiàn)場設備故障、斷電報警、竊水報警時，則中心進行遙控干預；f、管理中心主機系統(tǒng)采取WEB數(shù)據(jù)發(fā)送方式，不僅在中心主機上對各用水單位各工作狀態(tài)一清二楚，在任何一臺具有無線上網(wǎng)功能的筆記本電腦上，通過VPN連接，都可以看到與中心主機同步的信息，真正做到移動辦公。
由圖1可見，本發(fā)明是由一個監(jiān)控管理中心和若干個RTU用戶終端裝置構成。監(jiān)控管理中心和RTU終端裝置通過公用通訊網(wǎng)絡相連，傳遞監(jiān)測數(shù)據(jù)和信息，完成中心指令及報警。
本發(fā)明的RTU用戶終端裝置的硬件組成I/O采集模塊用于采集水位、水質(zhì)、水流量等相關數(shù)據(jù)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換和量程轉(zhuǎn)換成數(shù)字由LCD液晶顯示屏顯示；同時將流量計輸出的脈沖信號轉(zhuǎn)換成用戶的“已用水量”和“可用水量”進行遞增遞減的電信號，并可顯示，然后將以上所有采集數(shù)據(jù)通過通訊處理模塊實時或定時遠傳給監(jiān)控管理中心。
本發(fā)明RTU用戶終端裝置的硬件組成的另一重要部分就是控制輸出模塊將用戶可用水金額如低于某一額定值時，發(fā)出聲、光報警；并將信息發(fā)至企業(yè)負責人手機中，通知用戶及時充值購水，如用戶可用水余額為零時，則啟動停止機構，控制用戶泵閥；同時控制輸出模塊檢測的故障信號(如水泵、閥門、斷電、斷線、計量儀表等發(fā)生故障)，及時輸出報警信號，通過通訊處理模塊將數(shù)據(jù)上傳。
本發(fā)明RTU終端裝置不僅通過通訊模塊上傳數(shù)據(jù)；而且實時響應監(jiān)控中心發(fā)來的遙控指令，并對相應的設備進行控制操作(啟、停供水)。
由圖1、圖2可見，本發(fā)明控制器、計算機等軟硬件技術利用已有的技術成熟的公用通訊網(wǎng)絡為平臺，結(jié)合先進的數(shù)據(jù)傳輸技術，可靠實現(xiàn)超遠程、大范圍水資源采集信息的監(jiān)控和管理，并且具有建設投資低、維護費用少、可靠安全性好的特點，是水資源管理部門的順風耳、千里眼。
權利要求
1.一種基于中國公用通訊網(wǎng)的水資源信息采集遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是包括各監(jiān)測終端裝置和監(jiān)控中心信息處理系統(tǒng)兩大部分，監(jiān)測終端裝置安裝在各企業(yè)取水口，監(jiān)控中心信息處理系統(tǒng)安裝在水資源主管部門，由公用通訊網(wǎng)通過調(diào)制解調(diào)器接入系統(tǒng)和系統(tǒng)中的信息處理服務器。
2.根據(jù)權利要求1所述的水資源信息采集遠程監(jiān)控系統(tǒng)；其特征是監(jiān)控中心信息處理系統(tǒng)包括信息處理服務器和操作站。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的水資源信息采集遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是監(jiān)測終端裝置中有CPU數(shù)據(jù)處理模塊，CPU數(shù)據(jù)處理模塊接有無線通訊模塊、I/O驅(qū)動模塊、顯示驅(qū)動模塊和電源控制模塊，并集成在同一模板上，固定安裝在機箱內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求3所述的水資源信息采集遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是監(jiān)測終端裝置的I/O驅(qū)動模塊接有傳感器或檢測儀表、數(shù)據(jù)采集處理器、無線收發(fā)機、電動閥門、設備輸出控制機構。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的水資源信息采集遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是監(jiān)測終端裝置與監(jiān)控中心信息處理系統(tǒng)間采用雙向傳輸數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于中國公用通訊網(wǎng)的水資源信息采集遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是包括各監(jiān)測終端裝置和監(jiān)控中心信息處理系統(tǒng)兩大部分，監(jiān)測終端裝置安裝在各企業(yè)取水口，監(jiān)控中心信息處理系統(tǒng)安裝在水資源主管部門，由公用通訊網(wǎng)通過調(diào)制解調(diào)器接入系統(tǒng)和系統(tǒng)中的信息處理服務器。其有益效果為具有防電磁干擾、防水、防塵的特點；能接收并顯示各種被監(jiān)控終端的信息、參數(shù)、設備工作狀態(tài)，遠程用水充值、遠程控制泵閥啟停、動態(tài)生成有關水情數(shù)據(jù)庫，快速、無縫、永遠在線，保證信息安全，訪問服務非?？焖?、可靠，保證數(shù)據(jù)的準確性。實現(xiàn)水資源采集許可控制、收集水費。
文檔編號G06F17/40GK1749986SQ200510039168
公開日2006年3月22日 申請日期2005年4月27日 優(yōu)先權日2005年4月27日
發(fā)明者孫小兵, 許井文, 朱福如 申請人:許井文