CN207216328U - 基于物联网的供水管网监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型基于物联网的供水管网监控系统，包括计量测量模块，计量测量模块连接有采集控制模块，采集控制模块连接有采集终端，采集终端连接有WEB服务器，WEB服务器连接有数据库服务器和远程监测中心。系统建设成本低、实时性高、稳定性强、安装维护方便，通过互联网长距离信息传输与接近终端小范围传感器节点物联网的结合，能够实时监测水库的情况，保证了供水管网的安全运行。

Description

基于物联网的供水管网监控系统

技术领域

本实用新型属于信息技术技术领域，涉及一种基于物联网的供水管网监控系统。

背景技术

每个地区都需要供水输配系统，供水管网是输送、供给水资源的基础市政设施，是人们生产生活的基本保障，因而保证供水安全尤为重要。农村供水管网作为网络系统，具有拓扑结构复杂、系统规模大、用水变化随机性强的特点。目前我国供水管网还存在很多问题，比如：(1)管道漏损率和保管率较高：由于供水管网设计布局不合理导致管网压力负荷不均衡，管网工作时受管道材质、外部腐蚀、内部水压、结构老化以及工程施工质量等多种因素的影响，管网漏损和爆管事故时有发生；(2)突发响应机制不完善：我国部分地区曾多次发生过供水安全事故，包括供水水源的供水量不足以及突发性污染事故、供水管道的爆管事故等，现在的水厂普遍缺乏对突发故障的快速反应与应急处理能力，对人们的生命和财产安全造成威胁；(3)管理信息化程度不高：目前，我国供水系统所使用的各种装置、设施都较为落后，相关产品的研发进程缓慢，整个系统的自动化程度比较低，对管网故障的预警系统落后，不能对故障及时监测。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于物联网的供水管网监控系统，能够实时监测水库的情况，保证了供水管网的安全运行。

本实用新型所采用的技术方案是，基于物联网的供水管网监控系统，包括计量测量模块，计量测量模块连接有采集控制模块，采集控制模块连接有采集终端，采集终端连接有WEB服务器，WEB服务器连接有数据库服务器和远程监测中心。

计量测量模块包括压力变送器、流量计、浊度仪、余氯仪和水泵控制柜，压力变送器和流量计安装在供水管道处，浊度仪和余氯仪安装在水槽内。

采集控制模块包括采集板和I/O控制板，采集板、I/O控制板均分别与压力变送器、流量计、浊度仪、余氯仪、水泵控制柜连接。

数据库服务器包括文本文件存储单元和MySQL数据库单元，WEB服务器包括网络通信单元、统计分析单元、故障预警单元、前后台交互单元和网络发布单元，文本文件存储单元和MySQL数据库单元均分别与网络通信单元、统计分析单元、故障预警单元、前后台交互单元、网络发布单元连接，网络通信单元还与采集终端连接，网络发布单元还连接有远程监测中心。

统计分析单元用于读取文本文件存储单元中的数据，并将数据根据汇总函数制成图表。

采集板和I/O控制板共同通过USB/RS-485总线与采集终端连接，采集终端通过无线通信模块与网络通信模块连接。

无线通信模块采用型号为DATA-6100的GPRS设备。

网络发布单元通过Internet网络与远程监测中心连接。

本实用新型的有益效果是，基于物联网的供水管网监控系统，采集控制模块对计量测量模块测量的数据进行读取，通信网络单元抛出线程接收采集终端的数据，并将数据保存在文本文件存储单元和MySQL数据库中，统计分析单元、故障预警单元、前后台交互单元、网络发布单元能够调用并分析处理数据，前后台交互模块将处理后的数据进行网络发布，远程监测中心的工作人员可以使用PC机通过互联网访问经过网络发布的页面，并进行反馈控制。系统建设成本低、实时性高、稳定性强、安装维护方便，通过互联网长距离信息传输与接近终端小范围传感器节点物联网的结合，实现实时远程监控供水管网的压力、流量以及水质信息，保障供水压力平衡、流量稳定，及时发现和预测爆管事故的发生，对水质进行实时分析确保居民用水安全。

附图说明

图1是基于物联网的供水管网监控系统的系统框图；

图2是采集终端的工作流程图；

图3采集终端上传数据的帧格式；

图4采集终端接收数据的帧格式；

图5通信网络单元的工作流程图。

图中，1.计量测量模块，2.压力变送器，3.流量计，4.浊度仪，5.余氯仪， 6.水泵控制柜，7.采集控制模块，8.I/O控制板，9.采集板，10.USB/RS-485 总线，11.采集终端，12.无线通信模块，13.数据库服务器，14.WEB服务器， 15.文本文件存储单元，16.MySQL数据库单元，17.网络通信单元，18.统计分析单元，19.故障预警单元，20.前后台交互单元，21.网络发布单元，21. 远程监测中心。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，基于物联网的供水管网监控系统，包括计量测量模块1，计量测量模块1连接有采集控制模块7，采集控制模块7连接有采集终端11，采集终端11连接有WEB服务器14，WEB服务器14连接有数据库服务器 13和远程监测中心22。

计量测量模块1包括压力变送器2、流量计3、浊度仪4、余氯仪5和水泵控制柜6，压力变送器2和流量计3安装在供水管道处，浊度仪4和余氯仪5安装在水槽内。

采集控制模块7包括采集板9和I/O控制板8，采集板9及I/O控制板8 均分别与压力变送器2、流量计3、浊度仪4、余氯仪5、水泵控制柜6连接。

数据库服务器13包括文本文件存储单元15和MySQL数据库单元16，WEB服务器14包括网络通信单元17、统计分析单元18、故障预警单元19、前后台交互单元20和网络发布单元21，文本文件存储单元15和MySQL数据库单元16均分别与网络通信单元17、统计分析单元18、故障预警单元19、前后台交互单元20、网络发布单元21连接，网络通信单元17还与采集终端 11连接，网络发布单元21还连接有远程监测中心22。

统计分析单元18用于读取文本文件存储单元15中的数据，并将数据根据汇总函数制成图表。

采集板9和I/O控制板8均通过USB/RS-485总线10与采集终端11连接，采集终端11通过无线通信模块12与网络通信模块17连接。

无线通信模块12采用型号为DATA-6100的GPRS设备。

网络发布单元21通过Internet网络与远程监测中心22连接。

使用基于物联网的供水管网监控系统进行监控时，在不同的水库监测点均安装有计量测量模块1，在本实施例中，计量测量模块1中的压力变送器 2选用SL2088型压力变送器，流量计3选用YH-100型壁挂式超声波流量计，浊度仪4选用5801中文在线浊度计，余氯仪5选用YL5601B在线式中文余氯分析仪，水泵控制柜6选用XL-21型控制柜。监控过程中，压力变送器2、流量计3实时测量管路压力、流量，浊度仪4和余氯仪5实时测量供水的浊度和余氯含量，水泵控制柜6连接有若干供水管道，水泵控制柜6控制水泵的启停从而控制供水；采集控制模块7中的采集板9和I/O控制板8对压力变送器2、流量计3、浊度仪4、余氯仪5和水泵控制柜6测量到的数据进行读取，采集板9读取测量数据的模拟量数值，I/O控制板8读取测量数据的 I/O值，二者将数据的模拟量数值和I/O值通过USB/RS-485总线10传给采集终端11。

采集终端11的工作流程如图2所示：

首先，启动采集终端11，等待USB/RS-485总线10的串口通信连接，串口通信连接后，读取采集板9和I/O控制板8的数据，采集终端11将数据上传给通信网络单元17，上传的数据格式如图3所示，其中：0x55、0x55 为帧头，LA为采集终端号，Data为32位采集数据，Ox为采集板9对应的输出显示信号，XOx为I/O控制板8对应的输出显示信号，Bx为预留的10 个字节，C为和校验，0xF5、0xFA为帧尾；上传过程中采集终端11每秒钟读取2次数据，去掉异常数据，取两次读取数据的均值，然后，判断数据帧长度、帧头、帧尾、客户端号，有异常则记录异常，再计算数据的模拟量数值和I/O值得到正确的数据，创建Socket服务并将数据上传给通信网络单元 17。

同时，判断用户有无按钮操作，即通信网络单元17是否有反馈数据的返回，当有反馈数据返回时，采集终端11接收反馈数据，接收的数据格式如图4所示，其中：0x55、0x55为帧头，LA为采集终端号，Ix为采集板9 对应的输出显示信号，XIx为I/O控制板8对应的输出显示信号，Bx为预留的10个字节，0xF5、0xFA为帧尾；分析后传给I/O板，控制水泵控制柜6中的水泵的启停，从而控制是否供水。

通信网络单元17的工作流程如图5所示：

首先，启动通信网络单元17，等待采集终端连接，有采集终端11连接时，通信网络单元17抛出线程，每线程内，用Socket服务接收经无线通信模块12传来的采集终端11的数据，接收到数据后，更新缓冲区，判断数据帧长度、帧头、帧尾、客户端号，有异常则记录异常，计算模拟量数值和I/O 值得到正确的数据，并将数据保存在数据库服务器13中的文本文件存储单元15，写入MySQL数据库单元16中的实时表中，同时，判断实时表中有无客户端反馈数据的更新，有则返馈给采集终端11。

WEB服务器14中的统计分析单元18、故障预警单元19、前后台交互单元20调用数据库服务器13中的文本文件单元15和MySQL数据库单元 16并对数据进行分析处理，统计分析单元18能够读取文本文件存储单元15 中管路压力、流量、余氯和浊度等数据，根据汇总函数，将数据进行汇总图表显示，例如曲线图、柱状图、饼状图等；故障预警单元19能够判断当前数据是否超出预先设置的阈值时，当超出阈值时，故障预警单元19发出报警；前后台交互模块20对统计分析单元18得到的图表数据、故障预警单元 19发出报警数据进行处理，网络发布单元21将处理后的数据传进行网络发布；远程监测中心22的工作人员可以使用PC机通过互联网访问网络发布单元21的页面，通过页面上的按钮控制更新实时表中的控制值，拖动鼠标自行编辑监测点的位置，单击测点可进入该测点的实时监测界面，查看管路压力、流量、余氯和浊度等详细数据。

通过上述方式，基于物联网的供水管网监控系统，采集控制模块对计量测量模块测量的数据进行读取，通信网络单元抛出线程接收采集终端的数据，并将数据保存在文本文件存储单元和MySQL数据库中，统计分析单元、故障预警单元、前后台交互单元、网络发布单元能够调用并分析处理数据，前后台交互模块将处理后的数据进行网络发布，远程监测中心的工作人员可以使用PC机通过互联网访问经过网络发布的页面，并进行反馈控制。系统建设成本低、实时性高、稳定性强、安装维护方便，通过互联网长距离信息传输与接近终端小范围传感器节点物联网的结合，实现实时远程监控供水管网的压力、流量以及水质信息，保障供水压力平衡、流量稳定，及时发现和预测爆管事故的发生，对水质进行实时分析确保居民用水安全。

Claims (8)

1.基于物联网的供水管网监控系统，其特征在于，包括计量测量模块(1)，计量测量模块(1)连接有采集控制模块(7)，采集控制模块(7)连接有采集终端(11)，采集终端(11)连接有WEB服务器(14)，WEB服务器(14)连接有数据库服务器(13)和远程监测中心(22)。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的供水管网监控系统，其特征在于，计量测量模块(1)包括压力变送器(2)、流量计(3)、浊度仪(4)、余氯仪(5)和水泵控制柜(6)，压力变送器(2)和流量计(3)安装在供水管道处，浊度仪(4)和余氯仪(5)安装在水槽内。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的供水管网监控系统，其特征在于，采集控制模块(7)包括采集板(9)和I/O控制板(8)，采集板(9)及I/O控制板(8)均分别与压力变送器(2)、流量计(3)、浊度仪(4)、余氯仪(5)和水泵控制柜(6)连接。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的供水管网监控系统，其特征在于，数据库服务器(13)包括文本文件存储单元(15)和MySQL数据库单元(16)，WEB服务器(14)包括网络通信单元(17)、统计分析单元(18)、故障预警单元(19)、前后台交互单元(20)和网络发布单元(21)，文本文件存储单元(15)和MySQL数据库单元(16)均分别与网络通信单元(17)、统计分析单元(18)、故障预警单元(19)、前后台交互单元(20)、网络发布单元(21)连接，网络通信单元(17)还与采集终端(11)连接，网络发布单元(21)还连接有远程监测中心(22)。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的供水管网监控系统，其特征在于，统计分析单元(18)用于读取文本文件存储单元(15)中的数据，并将数据根据汇总函数制成图表。

6.根据权利要求4所述的基于物联网的供水管网监控系统，其特征在于，采集板(9)和I/O控制板(8)共同通过USB/RS-485总线(10)与采集终端(11)连接，采集终端(11)通过无线通信模块(12)与网络通信单元(17)连接。

7.根据权利要求6所述的基于物联网的供水管网监控系统，其特征在于，无线通信模块(12)采用型号为DATA-6100的GPRS设备。

8.根据权利要求4所述的基于物联网的供水管网监控系统，其特征在于，网络发布单元(21)通过Internet网络与远程监测中心(22)连接。