新型分布式水井水質參數無線遠傳裝置的製作方法
2023-09-24 00:57:15 3
專利名稱：新型分布式水井水質參數無線遠傳裝置的製作方法
技術領域：
新型分布式水井水質參數無線遠傳裝置技術領域[0001]本實用新型屬於環境工程技術領域，具體涉及一種新型分布式水井水質參數無線遠傳裝置。
背景技術：
[0002]用於城市飲用水的水井一般需要測對鐵、錳、CODlh值、氨氮含量等汙染物的參數進行測試，目前的技術尚處於人工取水、試驗室化學分析的人工操作階段，自動化在線設備幾乎沒有，存在著測試周期長，測試精度差的缺點。在現有的智能化監控系統的遠傳通信中，主要採用的傳輸方式有數傳電臺、GSM短消息、光纖接入和GPRS通信等方式，但該類方法存在的弊端較大。[0003]由於為自來水水廠提供源水的水井距水廠較遠，且分布分散，因此良好通信方式為監控系統奠定了基礎。在現有的智能化監控系統的遠傳通信中，主要採用的傳輸方式有數傳電臺、GSM短消息、光纖接入和GPRS通信等方式。其中數傳電臺的優勢是除了每年的頻點費以外，平時運行無需額外費用，但是受地形、氣候的影響較大。目前該水廠在水井的液位、流量和壓力等運行參數的監測方面採用的就是該類通信方式。近幾年的運行結果表明隨著水廠周邊高層建築的增加，通信質量和穩定性呈現下降趨勢，造成系統的可靠性、實時性較差，無法主動上報。發明內容[0004]本實用新型克服了現有技術的不足，提出了一種新型分布式水井水質參數無線遠傳裝置，所述裝置以GPRS無線網絡通信為基礎，建立遠程水質自動監控系統，來實現各水源井多種汙染物的現場參數的採集、水廠與各水井數據實時通訊控制，可以有效提高水質預警和供水系統的自動化調配水平，也提高了供水行業的管理水平。[0005]本實用新型的技術方案為新型分布式水井水質參數無線遠傳裝置，包括水井、在線水質監測系統、數據分析單元、遠傳數據分析裝置和GPRS數據遠傳模塊；所述在線水質監測系統包括分析控制系統和水井水質分析模塊，在所述遠傳數據分析裝置內設有可編程控制器和GPRS發射接收模塊；在水井內設有一個採樣單元，所述數據分析單元通過數據線與所述採樣單元相連接；所述數據分析單元的一端通過一個RS485接口與水質在線監測系統相連接，其另一端通過RS-232串口通信模塊與水井水質分析模塊相連接；所述水井水質分析模塊通過數據線與所述遠傳數據分析裝置相連接，所述遠傳數據分析裝置通過GPRS 發射接收模塊與GPRS數據遠傳模塊相連接。[0006]在線水質監測系統還包括COD在線分析儀、氨氮在線分析儀、pH值在線分析儀和懸浮物濁度分析儀。[0007]所述採樣單元包括取水管、潛水泵、控制箱和進出水連接管路，所述控制箱通過信號線與所述數據分析單元相連接。[0008]本實用新型具有如下有益效果3[0009]1)本實用新型消除了傳統的光纖接入和通訊總線數據傳輸中的遠距離綜合布線工作；[0010]2)本實用新型同數傳電臺和GSM短消息傳輸方式相比改善了傳送品質，使得信息傳送的穩定性和抗幹擾性顯著提高；[0011]3)本實用新型機構簡單，成本低，運行維護成本低；[0012]4)本實用新型穩定性高，抗幹擾性強；[0013]5)本實用新型可擴展功能性較強。
[0014]
以下結合附圖和具體實施方式
進一步說明本實用新型。[0015]圖1為本實用新型的結構示意圖。[0016]圖2為本實用新型的遠傳數據分析裝置結構示意圖。[0017]圖中，1、在線水質監測系統；2、RS485接口 ；3、數據分析單元；4、RS-232串口通信模塊；5、水井水質分析模塊；6、GPRS發射接收模塊；7、遠傳數據分析裝置；8、水井；9、採樣單元；10、GPRS數據遠傳模塊；ll、Flash存儲器；12、電源管理；13、控制晶片；14、SIM插槽； 15、發射接收天線。
具體實施方式
[0018]
以下結合附圖進一步說明，並非限制本實用新型所涉及的範圍。[0019]參見圖1與圖2所示，本實用新型包括水井8、在線水質監測系統1、數據分析單元 3、遠傳數據分析裝置7和GPRS數據遠傳模塊10 ；所述在線水質監測系統1包括分析控制系統和水井水質分析模塊5，在所述遠傳數據分析裝置7內設有可編程控制器和GPRS發射接收模塊6 ；在水井8內設有一個採樣單元9，所述數據分析單元3通過數據線與所述採樣單元9相連接，所述數據分析單元3的一端通過一個RS485接口 2與水質在線監測系統1 相連接，其另一端通過RS-232串口通信模塊4與水井水質分析模塊5相連接；所述水井水質分析模塊5通過數據線與所述遠傳數據分析裝置7相連接，所述遠傳數據分析裝置7通過GPRS發射接收模塊6與GPRS數據遠傳模塊10相連接。在線水質監測系統1還包括COD 在線分析儀、氨氮在線分析儀、PH值在線分析儀和懸浮物濁度分析儀。所述採樣單元9包括取水管、潛水泵、控制箱和進出水連接管路，所述控制箱通過信號線與所述數據分析單元 3相連接並傳送數據。其工作原理為[0020]地下水通過井水取水管，由安裝在水井8內的潛水泵送入安裝在儀器室內的在線水質監測系統1，由在線水質監測系統1實時採集水質數據，主要監測項目包括化學需氧量、氨氮、PH值和濁度，由於在每個水井8的儀器室內安裝的在線水質監測系統1均包括 COD在線分析儀、氨氮在線分析儀、pH值在線分析儀和懸浮物濁度分析儀等儀器。在水井8 現場安裝有數據分析單元3，其一端通過RS485接口 2與在線水質監測系統1連接，對現場的含氧量、氨氮、PH值和濁度的測量數據進行分析、存儲、匯總，另一端通過RS-232串口通信模4將數據送往遠傳數據分析裝置7，經過加工處理後，送往GPRS數據遠傳模塊，從而把完成數據通過GPRS無線網絡傳送到水廠監控中心。[0021]遠傳數據分析裝置7設有Flash存儲器11、電源管理12、控制晶片13、SIM插槽14和發射接收天線15，採用單片機和可編程控制器(PLC)同GPRS結合的設計方案。遠傳數據分析裝置7負責連接GPRS網絡完成信息的發送，內部結構如圖2所示，工作過程中需要通過SIM插槽14插入SIM電話卡。如果該裝置僅進行數據採集等簡單程序操作，且投入使用後無需改動，則可選用單片機形式簡化結構降低成本。此時的輸出量均為4 20mA的電流，因此在送入單片機之前必須經過A/D轉換對信息量數位化，以便DTU的數據發送。採用 PLC連接的方案硬體的可靠性更高，安裝在水井8內的採樣單元9內的潛水泵、控制箱和進出水連接管路等需要受水廠調度室的遠程控制，另外一些重要參數如液位、壓力、流量等也需要同時發送，則需選用PLC作為遠傳數據分析裝置7的控制晶片13。遠傳數據分析裝置 7中的GPRS發射接收模塊6收到發來的數據後，把這些數據送至預先設定的數據中心的固定IP位址的網絡伺服器中，通過埠映射轉發到數據中心伺服器。GPRS發射接收模塊6工作時先將數據送到中國移動GPRS網絡中，然後再經過hternet，最後在數據中心通過ADSL 進行接收。GPRS通訊任務負責無差別的數據傳輸，系統一旦運行，GPRS通訊任務就開始通過AT指令登陸hternet網絡。由於、GPRS發射接收模塊6自帶TCP/IP協議棧，系統登陸 Internet網絡相對簡單，成功以後，GPRS通訊任務就建立了一條從終端設備到伺服器的透明通訊鏈路，從而實現較快的數據交互。對於無線數據傳輸方式的軟體開發，使用了 GPRS 廠商提供的開發工具包。此時作為數據中心伺服器的計算機必須為固定IP的網絡終端，而由區域網分配的IP或者動態IP用戶一般不能用於數據的接受。某些用戶可以通過軟體動態域名解析的方式架設代理伺服器的形式接受數據，但是實際運行中表明故障率和誤報率較高。[0022]水井8的水質監測內容包括水井運行狀態數據和水質數據，在這些數據的基礎上，除了了解水井狀態和水質狀況外，還可以進行單井取水量、水源調配方案、水質量變化趨勢、取水量對水質影響等進行分析和預測。因此，調度室監控中心系統通過GPRS從網絡上自動巡檢到各水井發來的信息後，由ADSLModem接收來自水井的PLC數據，經過一系列處理後把數據存入SQL資料庫，並由監控平臺負責集成WebGIS對數據進行顯示、儲存和分析任務。最後,在WWW伺服器上利用Microsoft ASP (Active Sever Pages). Net開發出Web 頁面供外部用戶訪問。整個在線監控系統基於Web serves結構建立，即是一個基於組件服務模式的分布式應用系統。[0023]本實用新型能對水質信號實時監測與動態傳輸，監控用戶可以在任何地方通過任何方式接入hternet廣域網的終端設備來監測各水井8的狀況。企業的監控中心包括Web 伺服器、應用伺服器及資料庫伺服器。Web伺服器通過TCP/IP協議，管理跟蹤瀏覽器與應用伺服器之間的數據傳輸；應用伺服器提供通信服務和資料庫訪問控制服務，通信服務負責接收本實用新型所述裝置通過GPRS網絡傳來的數據，並進行解析和存儲處理；數據訪問控制服務負責管理客戶端資料庫訪問的業務邏輯控制。資料庫伺服器實現對各監測點水質數據的存儲和管理，分運行庫、基礎庫、標準庫和歷史庫四部分，內容包括監控點地理信息空間數據、水井8的監控點的水質狀態的屬性數據及水質的歷史記錄。由於採用了 B-S三層結構設計，集成WebGIS，在網際網路、專網或區域網上進行跨平臺運行，用戶可以通過網絡實現空間數據查詢、屬性數據查詢、多媒體信息查詢、製作專題圖，以及進行各種空間檢索和空間分析，可以使用戶更加直觀的、便捷的對水質監測數據進行管理。權利要求1.新型分布式水井水質參數無線遠傳裝置，包括水井、在線水質監測系統、數據分析單元、遠傳數據分析裝置和GPRS數據遠傳模塊；特徵在於所述在線水質監測系統包括分析控制系統和水井水質分析模塊，在所述遠傳數據分析裝置內設有可編程控制器和GPRS發射接收模塊；在水井內設有一個採樣單元，所述數據分析單元通過數據線與所述採樣單元相連接；所述數據分析單元的一端通過一個RS485接口與水質在線監測系統相連接，其另一端通過RS-232串口通信模塊與水井水質分析模塊相連接；所述水井水質分析模塊通過數據線與所述遠傳數據分析裝置相連接，所述遠傳數據分析裝置通過GPRS發射接收模塊與GPRS數據遠傳模塊相連接。
2.根據權利要求1所述的新型分布式水井水質參數無線遠傳裝置，其特徵在於在線水質監測系統還包括COD在線分析儀、氨氮在線分析儀、pH值在線分析儀和懸浮物濁度分析儀。
3.根據權利要求1或2所述的新型分布式水井水質參數無線遠傳裝置，其特徵在於 所述採樣單元包括取水管、潛水泵、控制箱和進出水連接管路，所述控制箱通過信號線與所述數據分析單元相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種新型分布式水井水質參數無線遠傳裝置，包括水井、在線水質監測系統、數據分析單元、遠傳數據分析裝置和GPRS數據遠傳模塊；所述在線水質監測系統包括分析控制系統和水井水質分析模塊，在所述遠傳數據分析裝置內設有可編程控制器和GPRS發射接收模塊；在水井內設有一個採樣單元，所述數據分析單元通過數據線與所述採樣單元相連接；所述數據分析單元的一端通過一個RS485接口與水質在線監測系統相連接，其另一端通過RS-232串口通信模塊與水井水質分析模塊相連接。本實用新型機構簡單，成本低，運行維護成本低、穩定性高，抗幹擾性強。
文檔編號G08C17/02GK202257902SQ20112033693
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月5日 優先權日2011年9月5日
發明者傅博, 劉傑, 葉松, 吳雙利, 李紅衛, 王剛, 盛澤斌, 董深 申請人:青島理工大學