CN202257902U

CN202257902U - 新型分布式水井水质参数无线远传装置

Info

Publication number: CN202257902U
Application number: CN2011203369359U
Authority: CN
Inventors: 刘杰; 李红卫; 董深; 叶松; 盛泽斌; 吴双利; 王刚; 傅博
Original assignee: Qingdao University of Technology
Current assignee: Qingdao University of Technology
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-09-05

Abstract

本实用新型涉及一种新型分布式水井水质参数无线远传装置，包括水井、在线水质监测系统、数据分析单元、远传数据分析装置和GPRS数据远传模块；所述在线水质监测系统包括分析控制系统和水井水质分析模块，在所述远传数据分析装置内设有可编程控制器和GPRS发射接收模块；在水井内设有一个采样单元，所述数据分析单元通过数据线与所述采样单元相连接；所述数据分析单元的一端通过一个RS485接口与水质在线监测系统相连接，其另一端通过RS-232串口通信模块与水井水质分析模块相连接。本实用新型机构简单，成本低，运行维护成本低、稳定性高，抗干扰性强。

Description

新型分布式水井水质参数无线远传装置

技术领域

本实用新型属于环境工程技术领域，具体涉及一种新型分布式水井水质参数无线远传装置。

背景技术

用于城市饮用水的水井一般需要测对铁、锰、COD、Ph值、氨氮含量等污染物的参数进行测试，目前的技术尚处于人工取水、试验室化学分析的人工操作阶段，自动化在线设备几乎没有，存在着测试周期长，测试精度差的缺点。在现有的智能化监控系统的远传通信中，主要采用的传输方式有数传电台、GSM短消息、光纤接入和GPRS通信等方式，但该类方法存在的弊端较大。

由于为自来水水厂提供源水的水井距水厂较远，且分布分散，因此良好通信方式为监控系统奠定了基础。在现有的智能化监控系统的远传通信中，主要采用的传输方式有数传电台、GSM短消息、光纤接入和GPRS通信等方式。其中数传电台的优势是除了每年的频点费以外，平时运行无需额外费用，但是受地形、气候的影响较大。目前该水厂在水井的液位、流量和压力等运行参数的监测方面采用的就是该类通信方式。近几年的运行结果表明随着水厂周边高层建筑的增加，通信质量和稳定性呈现下降趋势，造成系统的可靠性、实时性较差，无法主动上报。

发明内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提出了一种新型分布式水井水质参数无线远传装置，所述装置以GPRS无线网络通信为基础，建立远程水质自动监控系统，来实现各水源井多种污染物的现场参数的采集、水厂与各水井数据实时通讯控制，可以有效提高水质预警和供水系统的自动化调配水平，也提高了供水行业的管理水平。

本实用新型的技术方案为：新型分布式水井水质参数无线远传装置，包括水井、在线水质监测系统、数据分析单元、远传数据分析装置和GPRS数据远传模块；所述在线水质监测系统包括分析控制系统和水井水质分析模块，在所述远传数据分析装置内设有可编程控制器和GPRS发射接收模块；在水井内设有一个采样单元，所述数据分析单元通过数据线与所述采样单元相连接；所述数据分析单元的一端通过一个RS485接口与水质在线监测系统相连接，其另一端通过RS-232串口通信模块与水井水质分析模块相连接；所述水井水质分析模块通过数据线与所述远传数据分析装置相连接，所述远传数据分析装置通过GPRS发射接收模块与GPRS数据远传模块相连接。

在线水质监测系统还包括COD在线分析仪、氨氮在线分析仪、pH值在线分析仪和悬浮物浊度分析仪。

所述采样单元包括取水管、潜水泵、控制箱和进出水连接管路，所述控制箱通过信号线与所述数据分析单元相连接。

本实用新型具有如下有益效果：

1)本实用新型消除了传统的光纤接入和通讯总线数据传输中的远距离综合布线工作；

2)本实用新型同数传电台和GSM短消息传输方式相比改善了传送品质，使得信息传送的稳定性和抗干扰性显著提高；

3)本实用新型机构简单，成本低，运行维护成本低；

4)本实用新型稳定性高，抗干扰性强；

5)本实用新型可扩展功能性较强。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的远传数据分析装置结构示意图。

图中，1、在线水质监测系统；2、RS485接口；3、数据分析单元；4、RS-232串口通信模块；5、水井水质分析模块；6、GPRS发射接收模块；7、远传数据分析装置；8、水井；9、采样单元；10、GPRS数据远传模块；11、Flash存储器；12、电源管理；13、控制芯片；14、SIM插槽；15、发射接收天线。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明，并非限制本实用新型所涉及的范围。

参见图1与图2所示，本实用新型包括水井8、在线水质监测系统1、数据分析单元3、远传数据分析装置7和GPRS数据远传模块10；所述在线水质监测系统1包括分析控制系统和水井水质分析模块5，在所述远传数据分析装置7内设有可编程控制器和GPRS发射接收模块6；在水井8内设有一个采样单元9，所述数据分析单元3通过数据线与所述采样单元9相连接，所述数据分析单元3的一端通过一个RS485接口2与水质在线监测系统1相连接，其另一端通过RS-232串口通信模块4与水井水质分析模块5相连接；所述水井水质分析模块5通过数据线与所述远传数据分析装置7相连接，所述远传数据分析装置7通过GPRS发射接收模块6与GPRS数据远传模块10相连接。在线水质监测系统1还包括COD在线分析仪、氨氮在线分析仪、pH值在线分析仪和悬浮物浊度分析仪。所述采样单元9包括取水管、潜水泵、控制箱和进出水连接管路，所述控制箱通过信号线与所述数据分析单元3相连接并传送数据。其工作原理为：

地下水通过井水取水管，由安装在水井8内的潜水泵送入安装在仪器室内的在线水质监测系统1，由在线水质监测系统1实时采集水质数据，主要监测项目包括化学需氧量、氨氮、pH值和浊度，由于在每个水井8的仪器室内安装的在线水质监测系统1均包括COD在线分析仪、氨氮在线分析仪、pH值在线分析仪和悬浮物浊度分析仪等仪器。在水井8现场安装有数据分析单元3，其一端通过RS485接口2与在线水质监测系统1连接，对现场的含氧量、氨氮、pH值和浊度的测量数据进行分析、存储、汇总，另一端通过RS-232串口通信模4将数据送往远传数据分析装置7，经过加工处理后，送往GPRS数据远传模块，从而把完成数据通过GPRS无线网络传送到水厂监控中心。

远传数据分析装置7设有Flash存储器11、电源管理12、控制芯片13、SIM插槽14和发射接收天线15，采用单片机和可编程控制器(PLC)同GPRS结合的设计方案。远传数据分析装置7负责连接GPRS网络完成信息的发送，内部结构如图2所示，工作过程中需要通过SIM插槽14插入SIM电话卡。如果该装置仅进行数据采集等简单程序操作，且投入使用后无需改动，则可选用单片机形式简化结构降低成本。此时的输出量均为4～20mA的电流，因此在送入单片机之前必须经过A/D转换对信息量数字化，以便DTU的数据发送。采用PLC连接的方案硬件的可靠性更高，安装在水井8内的采样单元9内的潜水泵、控制箱和进出水连接管路等需要受水厂调度室的远程控制，另外一些重要参数如液位、压力、流量等也需要同时发送，则需选用PLC作为远传数据分析装置7的控制芯片13。远传数据分析装置7中的GPRS发射接收模块6收到发来的数据后，把这些数据送至预先设定的数据中心的固定IP地址的网络服务器中，通过端口映射转发到数据中心服务器。GPRS发射接收模块6工作时先将数据送到中国移动GPRS网络中，然后再经过Internet，最后在数据中心通过ADSL进行接收。GPRS通讯任务负责无差别的数据传输，系统一旦运行，GPRS通讯任务就开始通过AT指令登陆Internet网络。由于、GPRS发射接收模块6自带TCP/IP协议栈，系统登陆Internet网络相对简单，成功以后，GPRS通讯任务就建立了一条从终端设备到服务器的透明通讯链路，从而实现较快的数据交互。对于无线数据传输方式的软件开发，使用了GPRS厂商提供的开发工具包。此时作为数据中心服务器的计算机必须为固定IP的网络终端，而由局域网分配的IP或者动态IP用户一般不能用于数据的接受。某些用户可以通过软件动态域名解析的方式架设代理服务器的形式接受数据，但是实际运行中表明故障率和误报率较高。

水井8的水质监测内容包括水井运行状态数据和水质数据，在这些数据的基础上，除了了解水井状态和水质状况外，还可以进行单井取水量、水源调配方案、水质量变化趋势、取水量对水质影响等进行分析和预测。因此，调度室监控中心系统通过GPRS从网络上自动巡检到各水井发来的信息后，由ADSLModem接收来自水井的PLC数据，经过一系列处理后把数据存入SQL数据库，并由监控平台负责集成WebGIS对数据进行显示、储存和分析任务。最后，在WWW服务器上利用Microsoft ASP(Active Sever Pages).Net开发出Web页面供外部用户访问。整个在线监控系统基于Web serves结构建立，即是一个基于组件服务模式的分布式应用系统。

本实用新型能对水质信号实时监测与动态传输，监控用户可以在任何地方通过任何方式接入Internet广域网的终端设备来监测各水井8的状况。企业的监控中心包括Web服务器、应用服务器及数据库服务器。Web服务器通过TCP/IP协议，管理跟踪浏览器与应用服务器之间的数据传输；应用服务器提供通信服务和数据库访问控制服务，通信服务负责接收本实用新型所述装置通过GPRS网络传来的数据，并进行解析和存储处理；数据访问控制服务负责管理客户端数据库访问的业务逻辑控制。数据库服务器实现对各监测点水质数据的存储和管理，分运行库、基础库、标准库和历史库四部分，内容包括监控点地理信息空间数据、水井8的监控点的水质状态的属性数据及水质的历史记录。由于采用了B-S三层结构设计，集成WebGIS，在互联网、专网或局域网上进行跨平台运行，用户可以通过网络实现空间数据查询、属性数据查询、多媒体信息查询、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析，可以使用户更加直观的、便捷的对水质监测数据进行管理。

Claims

1.新型分布式水井水质参数无线远传装置，包括水井、在线水质监测系统、数据分析单元、远传数据分析装置和GPRS数据远传模块；特征在于：所述在线水质监测系统包括分析控制系统和水井水质分析模块，在所述远传数据分析装置内设有可编程控制器和GPRS发射接收模块；在水井内设有一个采样单元，所述数据分析单元通过数据线与所述采样单元相连接；所述数据分析单元的一端通过一个RS485接口与水质在线监测系统相连接，其另一端通过RS-232串口通信模块与水井水质分析模块相连接；所述水井水质分析模块通过数据线与所述远传数据分析装置相连接，所述远传数据分析装置通过GPRS发射接收模块与GPRS数据远传模块相连接。

2.根据权利要求1所述的新型分布式水井水质参数无线远传装置，其特征在于：在线水质监测系统还包括COD在线分析仪、氨氮在线分析仪、pH值在线分析仪和悬浮物浊度分析仪。

3.根据权利要求1或2所述的新型分布式水井水质参数无线远传装置，其特征在于：所述采样单元包括取水管、潜水泵、控制箱和进出水连接管路，所述控制箱通过信号线与所述数据分析单元相连接。