CN106020054B - 一种用于客车给排水监控与管理系统的采集控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于客车给排水监控与管理系统的采集控制电路，主要由嵌入式处理器、电源电路模块、JTAG接口模块、LED数码管显示模块、I2C通信模块、CAN总线模块、RS485模块、信号输入采集模块、和多个输出信号驱动模块构成；信号输入采集模块包括模拟量输入单元和多个数字开关量输入单元。本发明具有有益效果是能够为标准化、层次化、模块化、网络化的给排水监控与管理系统提供一种输出信号为模拟量的传感器采集过程隔离效果好，并且输出控制信号的电参数能灵活调整的采集控制电路。

Description

一种用于客车给排水监控与管理系统的采集控制电路

技术领域

本发明涉及一种采集控制电路，具体是一种适用于客车给排水监控与管理系统的采集控制电路。

背景技术

随着铁路客运的高速发展，要求给排水系统功能合理、结构可靠、集成度高、维护方便等，而传统的给排水设备或构筑物和管理系统已难以满足上述要求。因此，依据《TB10010-2008铁路给水排水设计规范》和《Q/CR 15-2014铁路旅客列车上水设备》等行业规范或者技术标准，结合先进的“互联网+”和成熟的监控与管理技术，建立客车给排水监控与管理系统，对实现给排水系统的高效营运和安全管理具有重要的意义。

(1)开发面向车站的给排水设备或构筑物运行监控及管理、规划与辅助决策、信息发布及应急指挥调度等业务的应用系统，为车站给排水的管理调度和规划决策提供强大实用的手段，全面提高给排水系统运行管理的效率、提升客运车站给排水设备或构筑物规划决策水平和客户服务水平。

(2)提高突发事件和应急抢险反应速度和处理能力，为保障给排水设备或构筑物的安全稳定运行及水环境的安全提供现代数字化管理手段。

(3)综合运用地理信息系统、在线监测、工业自动化控制、网络通信及给排水管网数字模拟等先进技术，建立一个连接整个车站给排水系统各业务单元的信息网络平台和数据存储管理平台。

但是，在这一领域，目前现有技术普遍存在以下缺陷：

(1)给排水监管困难

目前的铁路给排水具有“点多、线长”的分布特点，导致现有的给排水计量存在“计量点多且分散、抄表长期化、统计分析繁琐”等工作特点。据2010年某给水运管单位统计，因入户表漏计、漏收导致的年给水抄收损失率为11％，因管网漏失导致的管网漏失率为40％。

(2)智能化、集成化程度低

现有给排水管理多针对单个设备进行监控，通常需要安排专人进行值守，其作业、统计和报表的自动化程度较低，缺乏在线监测、远程控制等智能化的管理手段；另外，尽管部分站点安装了智能化的监控设备，如给水、上水、泄污、排水及消防等都做了相应的监控，但是生产厂家数量较多，其功能、标准和协议各不相同，难以进行集成化的集中管理，同时给监控设备的管理与维护带来了挑战。

(3)水资源浪费严重

据有关资料介绍,全国每年铁路客车上水水资源漏耗约4766×104m3,相当于我国人口60-70万人的城市年综合用水量。剖析其原因，一方面，给排水管线长、支路多、易锈蚀，而且埋在地下3-4米深处，一旦损坏泄露，不容易为现场工作人员判断和察觉，查漏治漏难度大，每逢出现渗出地面的漏点，毫无头绪的遍地开挖，进而导致泄漏和浪费严重；另一方面，监管任务工作量过重，缺乏行之有效的在线实时监控与管理手段，也会引起不必要的水资源浪费。

(4)水污染严重，水质监控较少

对于水质参数的检测，仅仅依靠环保部门或者自来水公司进行离线检测，现有给排水管理部门没有在线、实时监控。据28份铁路沿线站区井水的感官性状和一般的化学指标、毒理学指标，合格率为85.7％，19份蓄水窖水大肠杆菌合格率仅为21.1％,一般的化学指标、毒理学指标仅为68.4％。随着生活水平、健康要求及环保意识的提高，对水质要求逐渐提高。

(5)自动化程度低，作业效率低下

很多给排水管理部门逐渐认识到现场数据资料对于能源管理的重要性，并采用各种仪器、仪表对用水设备进行检测，并派专人对仪器、仪表采集的数据进行现场维护、抄取，并逐级统计、上报。其缺点是手工操作工作量大，作业效率低，监控实时性差，难以满足大范围数据采集的需要。

(6)消防用水监管缺失

消防用水影响整个站场安全，而现有给排水管理对消防用水管理力度不够,导致很多消防水管水压过低甚至缺水。

(7)应急反应困难

当出现意外事故或者紧急情况时，需要远程控制给排水设备的启停，而现有的给排水管理难以及时应对。因此，需要通过中心服务器发送紧急应停信号，远程切断线路的供给，保证被监测对象的安全。

(8)能耗管理缺乏

传统给排水作业过程管理多采用“人盯人”管理方式，缺乏有效管理手段，无法统计用水设备的效率、能耗，更不能进行能效分析或管理；同时，现有给排水采集设备范围广，数量和类别较多，所采用的通信协议不完全一致，管理部门难以对所有数据集中处理。因此，需要建立给排水监控管理系统，进行给排水系统和智能监控及数字管理。

总而言之，当前我国铁路给排水设备或构筑物控制自动化程度较低，且自控系统软硬件标准制式不一，部分车站直接套用建筑给排水自控系统软硬件设备，忽视了铁路车站给排水自控系统的特殊性，存在单点故障隐患，部分车站仅能实现水泵自动启停的简单功能。现有给排水自控系统多专注于单个站点给排水工艺流程的自动控制，缺乏水量、电量等重要能耗指标的实时及历史统计分析(比如用水量、供水量、损耗量)功能，也无法满足铁路部门“铁路线—工区—站点”三级层次化集中管控的需求。

在给排水监控与管理系统的设计中，客车给排水监控与管理系统通常由现场监控子系统、监控中心子系统和数据通讯子系统三大部分组成，而现场监控子系统作用尤为重要，它通常用于采集给排水管网的现场数据，对相应的设备进行远程控制与管理；现场监控子系统主要由泵房监控模块、客车上水监控模块、污水排放监控模块、消防用水监控模块和采集控制电路组成；其中采集控制电路是硬件的底层，负责采集各种用于监控水质参数、水电参数的传感器信号，并且需要输出控制信号控制电磁阀等设备。在采集控制电路的设计方面，现有技术主要存在以下缺陷：(1)输出信号为模拟量的传感器采集过程中信号隔离效果差(数字量信号采集通常采用隔离效果较好的光耦合器实现)；(2)对电磁阀等设备的控制效果差，控制精度不高，往往只是简单的控制电磁阀关断或者导通，不能根据需要实现流量精确控制。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是：为标准化、层次化、模块化、网络化的给排水监控与管理系统提供一种输出信号为模拟量的传感器采集过程隔离效果好；输出控制信号的电参数能灵活调整，从而能对电磁阀等设备实现精确控制的用于客车给排水监控与管理系统的采集控制电路。

为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案。

一种用于客车给排水监控与管理系统的采集控制电路，其特征在于，客车给排水监控与管理系统包括：现场监控子系统、监控中心子系统和数据通讯子系统，所述现场监控子系统用于采集给排水管网的现场数据，对相应的设备进行远程控制与管理；所述现场监控子系统主要由泵房监控模块、客车上水监控模块、污水排放监控模块、消防用水监控模块和采集控制电路组成；

所述采集控制电路主要由嵌入式处理器、电源电路模块、JTAG接口模块、LED数码管显示模块、I2C通信模块、CAN总线模块、RS485模块、信号输入采集模块、和H个输出信号驱动模块构成，其中H为自然数；信号输入采集模块包括模拟量输入单元和M个数字开关量输入单元；

所述模拟量输入单元包括AD转换器和N个模拟信号隔离器，模拟信号隔离器主要由运算放大器构成，运算放大器的输入端负极与运算放大器的输出端相连接，第1、2、3…N运算放大器的输出端与AD转换器的第1、2、3…N模拟信号输入端相连接，AD转换器的数字输出端与嵌入式处理器的输入口相连接，第1、2、3…N运算放大器的正输入端构成采集控制电路的第二传感器信号采集端；其中N为自然数；

所述第二传感器信号采集端与设置在泵房监控模块、客车上水监控模块、污水排放监控模块和消防用水监控模块中的输出信号为模拟量的传感器输出端相连接；

所述数字开关量输入单元主要由光耦合器构成，第1、2、3…M光耦合器的输出端负极均与嵌入式处理器的输入相连接，第1、2、3…M光耦合器的输入端正极构成采集控制电路的第一传感器信号采集端；其中M为自然数；

所述第一传感器信号采集端与设置在泵房监控模块、客车上水监控模块、污水排放监控模块和消防用水监控模块中的输出信号为数字量的传感器输出端相连接；

所述输出信号驱动模块主要由继电器构成，第1、2、3…H个输出信号驱动模块的输入端均与嵌入式处理器的输出口相连接，第1、2、3…H个输出信号驱动模块的输出端构成采集控制电路的控制信号输出端；

所述采集控制电路的控制信号输出端与设置在泵房监控模块、客车上水监控模块、污水排放监控模块和消防用水监控模块中的受控设备相电连接，其中H为自然数；

所述输出信号驱动模块还包括定时器子模块；所述定时器子模块的触发输入端和阈值输入端相互连接，连接电节点记作电节点A；电节点A与第一二极管D1的阴极相连接，第一二极管D1的阳极与定时器子模块的放电端相连接；电节点A与第二二极管D2的阳极相连接；

第一数字电位器的高电位端与第一数字电位器的滑动端相连接，第一数字电位器的高电位端与电源正极相连接，第一数字电位器的低电位端与第一固定电阻R1的一端相连接，第一固定电阻R1的另一端与定时器子模块的放电端相连接；第一数字电位器的受控端为输出信号驱动模块的第一输入端；

第二固定电阻R2的一端与定时器子模块的放电端相连接，第二固定电阻R2的另一端与第二数字电位器的高电位端与相连接，第二数字电位器的高电位端与第二数字电位器的滑动端相连接，第二数字电位器的低电位端与第二二极管D2的阴极相连接；第二数字电位器的受控端为输出信号驱动模块的第二输入端；定时器子模块的输出端通过功率放大电路与继电器输入端相连接，继电器的输出端为输出信号驱动模块的输出端；

所述电节点A与数控模拟开关的公共端相连接，数控模拟开关的各个输入输出端分别跟各个选频电容的正极对应相连接，各个选频电容的负极接地；数控模拟开关的数控选择端为输出信号驱动模块的第三输入端。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明中设置在模拟量输入单元中的模拟信号隔离器具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗，可以实现阻抗变换，在本发明中主要用作输入缓冲级和隔离电路，它作为模拟量输入单元的高阻抗输入级，可以减轻对传感器信号的影响，它作为模拟量输入单元的低阻抗输出级，可以提高带负载的能力。

本发明中定时器子模块输出信号电参数(频率和占空比)可以通过两个数字电位器和数控模拟开关实现灵活调整：选择不同的选频电容接入电路可以实现输出信号频率的选择，同时还可以通过控制数字电位器实现频率微调；输出信号的占空比则可完全通过两个数字电位器来实现调整，因此本发明中通过对输出控制信号的电参数灵活调整，从而实现对电磁阀等设备实现精确控制。

附图说明

图1为本发明采集控制电路与给排水监控管理系统的其他模块之间的关系示意图；

图2为本发明的系统监测节点分布示意图；

图3为本发明中泵房监控模块的结构示意图；

图4为本发明中上水监控模块的结构示意图；

图5为本发明中排污监控模块的结构示意图；

图6为本发明中数据传输模块的结构示意图；

图7为本发明中嵌入式处理器所使用的外部中断输入模块示意图；

图8为本发明中电源电路模块电路示意图；

图9为本发明中LED显示驱动电路模块的结构示意图；

图10为本发明中模拟信号隔离器的电路结构图；

图11为输出信号驱动模块的基本结构示意图；

图12为增设的控制信号参数调节单元与继电器的连接关系示意图。

图13为本发明中嵌入式处理器所使用的SPI接口示意图；

图14为本发明中嵌入式处理器所使用的串行接口示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

为了更清楚的阐述本发明的设计思路，首先介绍使用本发明的顶层系统(给排水监控与管理系统)的基本情况。

一、给排水监控与管理系统整体结构与工作要点

如图1所示，整个客车该排水监控与管理系统包括现场监控子系统、监控中心子系统以及数据通讯子系统三大部分。其中，现场现场监控子系统采用RS485进行数据传输，遵循Modbus通讯协议，具有良好的扩展性和互换性。其中，系统主要的监测节点如图2所示。

其中各子系统的主要工作特点和所实现的功能如下：

(一)现场监控子系统

如图3、4、和5所示，现场监控子系统主要由泵房(给水管网)监控模块、客车上水监控模块、污水排放监控模块和消防用水监控模块组成。各模块主要由若干远传流量计、电控阀、液位计、压力变送器、水质监测仪等硬件设备组成。

现场监控子系统包括给水设备或构筑物的在线监控、排水设备或构筑物的在线监控及给排水管网的在线监控三部分，采集给排水管网的现场数据，对相应的设备进行远程控制与管理。具体功能阐述如下：

1)给水设备或构筑物的在线监控

a)给水设备或构筑物的在线监控：

(1)运行状态参数(水池的液位、水管的压力与流量及电机的电压与电量等)采集与显示；

(2)给水设备或构筑物(泵、阀)的诊断、预警及远程控制。

b)给水水质的在线监控(浊度、PH值、水温、液位、余氯、溶解氧及其它相关水质参数)

c)给水水质的净化与处理

d)给水参数的无线传输

2)排水设备或构筑物的在线监控

对排水管网设备或构筑物的运行情况进行监控，能够对管网的在线运行数据进行采集与查询，能根据污水泄污设备或构筑物在线的运行情况自动分析判断是否需要进行处理或者直接排放。

a)排水设备或构筑物的在线监控：

(1)运行状态参数的采集与显示(水池的液位、水管的压力与流量及电机的电压与电量等)；

(2)排水设备或构筑物的的诊断、预警及远程控制。

b)污水的在线监控(液位、流量、浊度、PH值、水温、液位、余氯、溶解氧及其它相关参数)

c)排水参数的无线传输

3)给排水管网的在线监控

对各类的管网图纸资料进行数字化录入，并在获取的各类管网设备或构筑物(管线、泵站)的基础空间及属性数据的基础上，能够对管网设备或构筑物管理分公司所辖的管网设备或构筑物的静态空间和属性信息进行查询、数据维护，并能够支持各类统计报表与公文的定制与输出，系统应实现数据的异地同步与更新。

a)给排水管路(管网地理位置、走向，管网中的压力、流量和水质参数)

b)给排水系统管网及设备或构筑物的泄漏检测

c)给排水系统故障预警及数据传输

(二)监控中心子系统

监控中心子系统硬件主要由云端服务器、3G/4G通讯模块、PC终端、移动终端、监控中心服务器、信息显示终端等组成，监控中心子系统软件主要由给排水监控管理系统云平台、给排水智能监控客户端、手机监控客户端APP等组成。

监控中心子系统综合运用地理信息系统、在线监测、工业自动化控制、网络通信及给排水管网数字模拟等先进技术，建立一个连接整个车站给排水系统各业务单元的信息网络平台和数据存储管理云平台。

1)在线运行监控与调度

在获取各类排水设备或构筑物在线及历史的运行数据的基础上，支持对排水设备或构筑物在线的运行状态监视，并能够自动分析运行状况，做到报警与预警。能够通过网络根据调度指令对各类排水设备或构筑物进行远程的调度控制。

2)信息发布

支持通过Web的方式对给排水系统的相关信息对外进行发布，支持用户单点登录功能，还能够对各类相关信息做到定制发布(通过无线的方式发送到移动客户端)，同时跟外部单位的数据共享与数据服务也应在该子系统中实现。

3)应急调度指挥

根据各类在线的运行数据，及时的对运行信息进行反馈和发布，根据各类分析数据对给排水设备或构筑物的运行进行调度，支持各类应急预案的制定。

(三)数据通讯子系统

数据通讯子系统主要由数据采集节点设备及软件、数据处理与传输节点设备及软件、通讯模块、通讯电缆等组成。数据采集节点设备包括上水控制机、流量计、压力变送器、液位计以及水质监测仪等，数据处理与传输节点设备包括股道管理机、中心管理机等。数据通讯子系统各模块数据传输结构示意图如图6所示。

数据通讯子系统，实时将现场采集的水量、水质等状态参数传输到本地管理机，并通过无线网络将数据传输至监控中心服务器，实现给排水系统的在线监测与远程控制。

1)现场数据传输

针对不同功能、类型、厂家和数量的传感器，现场数据采集模块不需要反复修改硬件和软件，具有较强的自适应性，能够自动定义硬件组网协议，进行数据采集与传输。

2)远程数据传输

利用成熟稳定的4G网络和Internet网，将现场数据及时传输到监控中心，并且能够反向通信，实现系统的在线监测与远程控制。

二、采集控制电路具体结构与工作原理

整个给排水监控与中现场监控子系统中所采用的各种传感器的输出信号的采集，以及各种受控设备的驱动控制均是由给排水采集控制电路来完成的，给排水采集控制电路的具体结构如下：它主要由嵌入式处理器、电源电路模块、JTAG接口模块、LED数码管显示模块、I2C通信模块、CAN总线模块、RS485模块、信号输入采集模块、和H个输出信号驱动模块构成；

嵌入式处理器采用LPC2109FBD6，它是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32位ARM7TDMI-S CPU，并带有256kB嵌入的高速Flash存储器。其附属的时钟电路与复位电路均采用常规设计。

具体的，如图7、图13和图14所示，嵌入式处理器的外围附属电路还包括外部中断输入电路、SPI接口电路以及串行接口电路。

如图8所示，电源电路模块采用两片AS1117-1V8芯片实现，能够提供两路稳定电压输出(1.8V和3.3V)。

如图9所示，LED数码管显示模块采用一片TM1628实现，TM1628是一种带键盘扫描接口的LED显示器驱动控制专用电路。

此外，I2C通信模块、CAN总线模块和RS485模块均采用常规设计，此处不再赘述。

本发明的给排水采集控制模块还包括信号输入采集模块和H个输出信号驱动模块。

如图9和10所示，信号输入采集模块包括模拟量输入单元和M个数字开关量输入单元；

模拟量输入单元包括AD转换器和N个模拟信号隔离器，模拟信号隔离器主要由运算放大器构成，运算放大器的输入端负极与运算放大器的输出端相连接，第1、2、3…N运算放大器的输出端与AD转换器的第1、2、3…N模拟信号输入端相连接，AD转换器的数字输出端与嵌入式处理器的输入口相连接，第1、2、3…N运算放大器的正输入端构成采集控制模块的第二传感器信号采集端；第二传感器信号采集端与设置在泵房监控模块、客车上水监控模块、污水排放监控模块和消防用水监控模块中的输出信号为模拟量的传感器输出端相连接；其中模拟信号隔离器具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗，可以实现阻抗变换，在本发明中主要用作输入缓冲级和隔离电路，它作为模拟量输入单元的高阻抗输入级，可以减轻对传感器信号的影响，它作为模拟量输入单元的低阻抗输出级，可以提高带负载的能力。

数字开关量输入单元主要由光耦合器构成，第1、2、3…M光耦合器的输出端负极均与嵌入式处理器的输入相连接，第1、2、3…M光耦合器的输入端正极构成采集控制模块的第一传感器信号采集端；所述第一传感器信号采集端与设置在泵房监控模块、客车上水监控模块、污水排放监控模块和消防用水监控模块中的输出信号为数字量的传感器输出端相连接；

如图11所示，输出信号驱动模块的基本结构是：主要由继电器构成，第1、2、3…H个输出信号驱动模块的输入端均与嵌入式处理器的输入相连接，第1、2、3…H个输出信号驱动模块的输出端构成采集控制电路的控制信号输出端；采集控制模块的控制信号驱动端与设置在泵房监控模块、客车上水监控模块、污水排放监控模块和消防用水监控模块中的受控设备相电连接，其中M、N和H为自然数，根据需要采集的传感器路数和受控设备的数量决定。

此外为了能够实现对电磁阀等设备的精确控制，我们还对输出信号驱动模块做了进一步的改进：

如图12所示，在输出信号驱动模块的基本结构的输入端增设一个控制信号参数调节单元，该控制信号参数调节单元包括：定时器子模块和两个数字电位器子模块；定时器子模块的触发输入端和阈值输入端相互连接，连接电节点记作电节点A；电节点A与第一二极管D1的阴极相连接，第一二极管D1的阳极与定时器子模块的放电端相连接；电节点A与第二二极管D2的阳极相连接；

第一数字电位器的高电位端与第一数字电位器的滑动端相连接，第一数字电位器的高电位端与电源正极相连接，第一数字电位器的低电位端与第一固定电阻R1的一端相连接，第一固定电阻R1的另一端与定时器子模块的放电端相连接相连接；第一数字电位器的受控端为输出信号驱动模块的输入端；

第二固定电阻R1的一端与定时器子模块的放电端相连接，第二固定电阻R1的另一端与第二数字电位器的高电位端与相连接，第二数字电位器的高电位端与第二数字电位器的滑动端相连接，第二数字电位器的低电位端接地；第一数字电位器的受控端为输出信号驱动模块的输入端；定时器子模块的输出端通过功率放大电路与继电器输入端相连接，继电器的输出端为输出信号驱动模块的输出端。

电节点A与数控模拟开关的公共端相连接，数控模拟开关的各个输入输出端分别跟各个选频电容的正极对应相连接，各个选频电容的负极接地；数控模拟开关的数控选择端为输出信号驱动模块的输入端。其中数控模拟开关、数字电位器和继电器选用常规器件即可，定时器子模块选用常规三五定时器实现。当然，定时器子模块控制电压输入端与定时器子模块的接地端之间设置有电容，定时器子模块的电源端和地端分别与电源正极和地相连接，定时器子模块的复位端与嵌入式处理器的输入输出口相连接，这样嵌入式处理器可以控制定时器子模块的工作状态是否处于复位状态。

以上增设的电路结构主要是为了实现输出控制信号电参数的灵活调整，具体调整原理是：根据定时器原理，第一二极管D1和第二二极管D2将各个选频电容的充放电回路进行了隔离，电源正极通过第一固定电阻、第一数字电位器和第一二极管D1向被选中的选频电容充电，充电时间为输出信号的高电平持续时间T1≈0.7C(R₁+R_D1)，其中C为选频电容的容值，R₁和R_D1分别为第一固定电阻的阻值和第一数字电位器的等效阻值；选频电容通过第二二极管D2所在支路放电，放电时间为输出信号低电平持续时间T2≈0.7C(R₂+R_D2)，其中C为选频电容的容值，R₂和R_D2分别为第二固定电阻的阻值和第二数字电位器的等效阻值；因此输出信号频率为f＝1.43/(R₂+R_D2+R₁+R_D1)C,输出信号占空比为Q＝R₁+R_D1/(R₂+R_D2+R₁+R_D1)。综上所述，嵌入式处理器只要向数控模拟开关发送特定的选通信号便可以选中某个选频电容，从而实现输出信号的频率设定，进一步的嵌入式处理器向两个数字电位器发送控制信号便可以修改数字电位器的等效阻值，从而进一步修调输出频率，同时可以决定输出信号的占空比，也即是实现输出信号电参数的灵活调整，输出信号经过功率放大电路放大后送往继电器，继电器输出信号则用于控制电磁阀等设备，最终实现对电磁阀等设备的精确控制。相比现有技术中通常采用的手动跳线开关方式实现对控制信号的电参数调整，本发明具有更高的自动化程度和更高的控制精度(嵌入式处理器具有强大的数据处理能力，能够依靠合理计算出适合的数值用于控制数控模拟开关和数字电位器从而调整控制信号电参数)。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种用于客车给排水监控与管理系统的采集控制电路，其特征在于，客车给排水监控与管理系统包括：现场监控子系统、监控中心子系统和数据通讯子系统，所述现场监控子系统用于采集给排水管网的现场数据，对相应的设备进行远程控制与管理；所述现场监控子系统主要由泵房监控模块、客车上水监控模块、污水排放监控模块、消防用水监控模块和采集控制电路组成；

所述采集控制电路主要由嵌入式处理器、电源电路模块、JTAG接口模块、LED数码管显示模块、I2C通信模块、CAN总线模块、RS485模块、信号输入采集模块、和H个输出信号驱动模块构成，其中H为自然数；信号输入采集模块包括模拟量输入单元和M个数字开关量输入单元；

所述模拟量输入单元包括AD转换器和N个模拟信号隔离器，模拟信号隔离器主要由运算放大器构成，运算放大器的输入端负极与运算放大器的输出端相连接，第1、2、3…N运算放大器的输出端与AD转换器的第1、2、3…N模拟信号输入端相连接，AD转换器的数字输出端与嵌入式处理器的输入口相连接，第1、2、3…N运算放大器的正输入端构成采集控制电路的第二传感器信号采集端；其中N为自然数；

所述第二传感器信号采集端与设置在泵房监控模块、客车上水监控模块、污水排放监控模块和消防用水监控模块中的输出信号为模拟量的传感器输出端相连接；

所述数字开关量输入单元主要由光耦合器构成，第1、2、3…M光耦合器的输出端负极均与嵌入式处理器的输入相连接，第1、2、3…M光耦合器的输入端正极构成采集控制电路的第一传感器信号采集端；其中M为自然数；

所述第一传感器信号采集端与设置在泵房监控模块、客车上水监控模块、污水排放监控模块和消防用水监控模块中的输出信号为数字量的传感器输出端相连接；

所述输出信号驱动模块主要由继电器构成，第1、2、3…H个输出信号驱动模块的输入端均与嵌入式处理器的输出口相连接，第1、2、3…H个输出信号驱动模块的输出端构成采集控制电路的控制信号输出端；

所述采集控制电路的控制信号输出端与设置在泵房监控模块、客车上水监控模块、污水排放监控模块和消防用水监控模块中的受控设备相电连接，其中H为自然数；

所述输出信号驱动模块还包括定时器子模块；所述定时器子模块的触发输入端和阈值输入端相互连接，连接电节点记作电节点A；电节点A与第一二极管D1的阴极相连接，第一二极管D1的阳极与定时器子模块的放电端相连接；电节点A与第二二极管D2的阳极相连接；

第一数字电位器的高电位端与第一数字电位器的滑动端相连接，第一数字电位器的高电位端与电源正极相连接，第一数字电位器的低电位端与第一固定电阻R1的一端相连接，第一固定电阻R1的另一端与定时器子模块的放电端相连接；第一数字电位器的受控端为输出信号驱动模块的第一输入端；

第二固定电阻R2的一端与定时器子模块的放电端相连接，第二固定电阻R2的另一端与第二数字电位器的高电位端与相连接，第二数字电位器的高电位端与第二数字电位器的滑动端相连接，第二数字电位器的低电位端与第二二极管D2的阴极相连接；第二数字电位器的受控端为输出信号驱动模块的第二输入端；定时器子模块的输出端通过功率放大电路与继电器输入端相连接，继电器的输出端为输出信号驱动模块的输出端；

所述电节点A与数控模拟开关的公共端相连接，数控模拟开关的各个输入输出端分别跟各个选频电容的正极对应相连接，各个选频电容的负极接地；数控模拟开关的数控选择端为输出信号驱动模块的第三输入端。