CN2775767Y - 城市水资源干线管网短信测控装置 - Google Patents

Abstract

城市水资源干线管网短信测控装置包括：数据采集测控模块1和无线短信通讯模块3。数据采集测控模块1由微处理器单元2、传感器接口单元4、红外接口单元5、控制器接口单元6、电源接口单元7组成；微处理器单元2分别与无线短信通讯模块3、传感器接口单元4、红外接口单元5、控制器接口单元6连接；各单元电路经电源接口单元7与锂电池相接；无线短信通讯模块3由微处理器单元2控制，使用AT信令集短信信令完成短信的收发。由本实用新型组成的城市水资源干线管网短信测控系统，具有效率高、抗干扰能力强，监控范围广，运行费用低廉的特点，是城市水资源数字化管理的实用解决方案。

Description

城市水资源干线管网短信测控装置

技术领域

本实用新型用于对城市水资源干线管网进行多方位测控，为及时调度管网水资源，发现供水管网中的漏损，实现城市水资源管网数字化管理提供技术支持。

技术背景

为克服由于国外引进的“自来水专网远程测控系统”价格高，运行费用高和维修困难等问题，近年国内出现了利用公共无线通讯网络的GPRS无线分组交换技术完成远程数据传输功能的城市自来水管网无线远程测控智能终端，在一定成度上解决了上述问题。GPRS是利用话路信道的通讯时隙进行数据传输的分组交换技术，从而提高了话路信道的利用率。但是在话路信道中GPRS业务占用的时隙数量越多，势必会在话音通信中产生互相干扰，结果造成部分GPRS数据包丢失，这对数据采集传输系统是一大隐患。此外由于GPRS是为传输大数据流开发的技术，其终端不支持终止功能，因此常常会有大量未经授权的信息流进入终端用户，造成用户要为这些垃圾信息付费，这就使GPRS按传输数据流量计费的合理优势大打折扣。

发明内容

为解决水资源干线管网远传测控中出现的上述技术问题，针对干线管网测控需要传输的参数有限、格式固定的特点，充分利用无线通讯公共网的短信传输功能，开发城市水资源干线管网短信测控装置。由该装置组成的城市水资源干线管网短信测控系统专门用于水资源干线管网远程测控，从而使测控系统运行更稳定可靠、费用更低廉，更适合城市水资源干线管网数字化管理的要求。

实现本实用新型的技术方案如下：

本实用新型是由数据采集测控模块(1)和无线短信通讯模块(3)组成；数据采集测控模块(1)由微处理器单元(2)、传感器接口单元(4)、红外接口单元(5)、控制器接口单元(6)和电源接口单元(7)组成，微处理器单元(2)由微处理器(U1)和晶体(Y1)组成；其连接关系为：微处理器(U1)分别与无线短信通讯模块(3)、传感器接口单元(4)、红外接口单元(5)和控制器接口单元(6)连接，各单元和模块分别经电源接口单元(7)与锂电池相接。由微处理器(U1)构成数据采集测控模块(1)的核心，能完成日期、时间、累计流量、输水压力、报警等参数的采集和处理，并控制无线短信通讯模块(3)将采集到的数据以短信方式发射水给资源管理中心，同时微处理器(U1)还能根据由无线短信通讯模块(3)接收到的水资源管理中心发出的指令，对管网电机、阀门进行控制。传感器接口单元(4)为五路输入接口，可同时接收五路不同传感器送来的数据信息；红外接口(5)用于在人工维修过程中，与手持光电数据收集与发送器(15)配合使用，完成提取与转发井位数据以及维修初始化和设置报警阀值等工作(见图4)。控制器接口单元(6)用于控制管网电机、电动阀门，完成水资源调度控制。

无线短信通讯模块(3)由短信收发控制单元(U2)和用户卡座(SIMCARD)组成，是手机制造商生产的一种能在无线公共网上能完成短信传输功能的通用电讯模块。它由微处理器(U1)控制，使用AT信令集的短信信令将不超过160个英文或数字字符，或70个汉字的数据信息以短信方式通过信令网发送到短信服务中心(SMSC)存储中继转发给指定的短信接收用户-水资源管理中心。由于短信是以信令网为传输基础，而信令网是电信网的神经中枢，自成一体，系统独立、安全，可靠性高，因此，能保证传输的快速、准确、安全。城市水资源干线管网的运行参数有限，远传格式固定，非常适合短信传输，同时也可以有效地避免与话音之间的相互干扰。由于短信传输受AT信令集短信信令控制，这就可以有效地防止垃圾信息的大量流入，避免了不合理的收费。

采用上述方案的本实用新型采用了微功耗设计，即在非工作期间，本装置处在休眠状态，此时它的静态电流小于20μA。在工作期间，其在发射状态下的瞬间最大动态电流为300mA，从而可以使锂电池充电后的使用周期延长到三年以上。

附图说明

图1：本实用新型原理方框图

图2：本实用新型电路原理图

图3：本实用新型在干线管网井下安装示意图

图4：本实用新型与手持光电数据收集与发送器配合工作示意图

图5：本实用新型组成城市水资源干线管网短信测控系统示意图

具体实施方案说明

下面结合附图对本实用新型具体实施方案作进一步说明：

图1为本实用新型的原理方框图。图中无线短信通讯模块(3)在微处理器单元(2)控制下，使用AT信令集短信信令完成与水资源管理中心之间的短信通讯。由于短信发送时间短，占用无线通讯网的资源少，提高了传输效率和系统的可靠性。传感器接口单元(4)可同时接收五路不同传感器送来的数据信息。红外接口单元(5)为单路红外线通讯接口，在人工维修作业中，它与手持光电数据收集与发送器(15)的红外线通讯接口配合使用，完成双方之间的数据交换(见图4)。控制器接口单元(6)为2路控制输出接口，可对管网中的电机、电动阀门进行控制。电源接口单元(7)给各单元电路供电。

本实用新型的工作过程是：传感器接口单元(4)将接收到的传感器信号经转换为数字信号后传送给微处理器单元(2)进行处理，将井位号、日期、时间、输水压力、节点流量、报警信息等参数按已设定好的固定格式传送到无线短信通讯模块(3)，再由无线短信通讯模块(3)以短信方式发送到短信收发处理中心，短信收发处理中心在接收到的井位参数信息后，按指定数据库格式传送到水资源管理中心的数据库中，为管理中心进行水资源的调配提供技术数据。当输水流量和压力超过报警阀值，本实用新型进入连续工作状态，管理中心的显示屏上会出现声光报警并显示报警井位的连续报警参数。管理中心可根据报警数据决策管网输水调度方案，并以短信方式向指定井位发出指令；本实用新型的无线短信通讯模块(3)将接收到的短信指令传送到微处理器单元(2)，再由微处理器单元(2)根据短信指令，经控制器接口单元(6)控制干线管网中的电机或电动阀门对输水进行远程调度控制。

图2为本实用新型的电路原理图。微处理器单元(2)是数据采集测控模块(1)的核心，它由RISC(精简指令系统)微处理器(U1)和晶体(Y1)组成，完成对流量、输水压力等参数的采集、处理，控制短信的发射与接收。无线短信通讯模块(3)由短信收发控制单元(U2)和用户卡座(SIMCARD)组成；短信收发控制单元(U2)与微处理器(U1)的连接关系为：短信收发控制单元(U2)的30脚、32脚、34脚、36脚、37脚、39脚、51脚分别依次与微处理器(U1)的2脚、31脚、9脚、10脚、11脚、30脚、12脚相接；微处理器(U1)的4脚接电源VCC，5脚接地GND；短信收发控制单元(U2)的45脚接电源VCC，48脚接地GND。

J1是传感器接口单元(4)的插座，插针1、2是正反向流量传感器的输入端，依次连接到的微处理器(U1)的32脚、23脚；R1、R2为传感器接口单元(4)的上拉电阻，它们一端接插针1、2，另一端接电源VCC；插针3、4、5是压力传感器或其它传感器的输入端，依次连接到的微处理器(U1)的24脚、25脚、26脚；电容C1、C2、C3一端分别接插针3、4、5，另一端接地GND；插针6接地GND；传感器接口单元(4)可根据不同类型传感器的要求，由微处理器(U1)通过编程序先设定。J2-1为红外通讯接口单元(5)的插座，插针1、2为红外光电输入、输出端口；插针1连接到的微处理器(U1)的27脚；R3为下拉电阻，其一端接插针1，另一端接地GND；R4为限流电阻，其一端接插针2，另一端接到的微处理器(U1)的28脚；插针3接电源VCC；J2-2为与J2-1相对应的红外通讯管插头，其插针1接红外光电二极管(D1)的正极，插针2接红外发光二极管(D2)的负极，插针3接红外光电二极管(D1)的负极和红外发光二极管(D2)的正极。J3为控制器接口单元(6)的插座，插针1，2是控制信号的输出端口，依次连接到微处理器(U1)的13脚、14脚，由微处理器(U1)处理后的控制信号以电平或PWM脉冲的方式输出去控制相应的执行机构，插针3接地GND。J4为电源接口单元(7)的插座，其插针1接锂电池的正极VCC，插针2接锂电池的负极GND；插针3、4是整流电源的输入端，插针3为整流电源的正端6V，插针4为整流电源的负端接地GND；V1为3.6伏稳压器，其输入端接整流电源正端6V，其输出端为电源VCC正极；E1为稳压器输出滤波电容，其正极接电源正端VCC，负极接地GND。

图3为本实用新型在干线管网井下安装的示意图。本实用新型(13)安装位置在井壁上，传感器(11)的数据线(14)接到本实用新型(13)的传感器接口单元(4)的相应端口。本实用新型(13)的控制线由控制器接口单元(6)接到被控制电机或阀门的受控端口；图中(10)为井盖，(12)为无线短信通讯模块(3)的天线。

图4为本实用新型与手持光电数据收集与发送器(15)的配合使用示意图。在本实用新型出现故障或因雨雪等恶劣天气造成信号微弱，可人工方式在不开井盖(10)的情况下，从井盖(10)上的小孔，将手持光电数据收集与发送器(15)插入井内，通过红外窗口(17)与本实用新型(13)的红外窗口(16)对接，提取井位数据发送到短信收发处理中心。在对本实用新型进行人工维修时，也可通过手持光电数据收集与发送器(15)，在井外对其进行初始化和报警设置，以减少维修工作量。

图5为由本实用新型组成的城市水资源干线管网短信测控系统示意图。其中短信收发处理中心由短信集群收发装置和短信处理计算机组成，安装于水资源管理中心内，并与水资源管理中心管理PC机连接。短信集群收发装置由八部无线短信通讯模块(2)组成，其作用是在短信处理计算机的控制下完成与各个井位的通讯传输，短信群收发装置的接收能力为：每小时5760个井位数据(包括井位号、日期、时间、输水压力、节点流量、报警信息等参数)；短信处理计算机的作用是，控制短信群收发装置的工作，将接受的数据处理并与水资源管理中心PC机的数据库对接。

Claims (3)

1、城市水资源干线管网短信测控装置，其特征在于它是由数据采集测控模块(1)和无线短信通讯模块(3)组成；数据采集测控模块(1)由微处理器单元(2)、传感器接口单元(4)、红外接口单元(5)、控制器接口单元(6)和电源接口单元(7)组成，微处理器单元(2)由微处理器(U1)和晶体(Y1)组成，其连接关系为：微处理器(U1)分别与无线短信通讯模块(3)、传感器接口单元(4)、红外接口单元(5)和控制器接口单元(6)连接，各单元和模块分别经电源接口单元(7)与锂电池相接。

2、权利要求1所述的短信测控装置，其特征在于：无线短信通讯模块(3)在微处理器(U1)控制下完成短信收发；短信通讯模块(3)由短信收发控制单元(U2)和用户卡座(SIMCARD)组成；短信收发控制单元(U2)与微处理器(U1)的连接关系为：短信收发控制单元(U2)的30脚、32脚、34脚、36脚、37脚、39脚、51脚分别依次与微处理器(U1)的2脚、31脚、9脚、10脚、11脚、30脚、12脚相接；微处理器(U1)的4脚接电源VCC，5脚接地GND；短信收发控制单元(U2)的45脚接电源VCC，48脚接地GND。

3、权利要求1所述的短信测控装置，其特征在于：无线短信通讯模块(3)使用AT信令集短信信令完成短信的收发。

Images