GPRS远程流量积算仪的设计

　　0　引言

　　长期以来,自来水行业一直受到供水损失率居高不下的困扰,其中漏失率偏高是主要原因。城市供水网具有分散且无人值守的分布特点,因此,建立供水管线流量状态的远程实时监测系统是降低供水损失率、提高企业效益的有效保证。本文根据自来水行业水网的现状,采用当今成熟且先进的GPRS无线通信技术,构建基于GPRS的远程流量监测系统的方案,设计并实现了该系统的远程终端单元———GPRS流量积算仪。

　　1　GPRS远程流量监测系统的整体结构

　　GPRS远程流量监测系统的结构如图1所示。系统监控中心通过GPRS通信平台向现场流量仪表发送控制及配置信息,同时接收现场流量仪表的数据及状况信息。GPRS远程流量积算仪是介于现场流量仪表和远程系统监控中心之间的接口,其功能实质上是一种智能型的二次显示控制仪表。当GPRS远程流量积算仪通过电缆接收到来自测量现场的流量仪表(一次仪表)的脉冲信号或模拟信号后,通过内部的信号变换和积算处理,得到瞬时流量值和累积流量值,并将该测量值在其数字显示面板上显示出来。GPRS远程流量积算仪还可以将测量值变换成各种类型的隔离标准电流或电压信号输出,提供给其他仪表或计算机使用。

　　通用分组无线业务GPRS(general packet radioservice)是在现有GSM系统上发展起来的一种承载业务,主要用于无线通信。本文采用GPRS无线通信技术作为信号的传输方式。与有线方式相比,无线通信方式显得非常灵活,它具有投资少、建设周期短、运行维护简单等优点。将GPRS作为远程流量监测系统中的通信信道,具有覆盖范围广、中心站设定灵活、通信速率高、实时性好、通信稳定可靠和性价比高的特点。

　　2　GPRS远程流量积算仪设计

　　2.1　GPRS远程流量积算仪的功能需求

　　根据系统要求及客户需求,GPRS远程流量积算仪需要实现以下功能:①既能接收现场流量仪表直接输出的模拟量和频率量信号,又能接收现场流量仪表通过HART总线和RS-485总线输出的数字量信号,并对其进行必要地计算与显示;②可记录停电时间和停电时的相关参数,且当供电恢复时,原先设置的各项参数仍然有效无误;③能定时向系统监控中心发送流量信息,以便管理操作。

　　2.2　GPRS远程流量积算仪的设计

　　从图1可以看出,GPRS远程流量积算仪由流量积算仪和GPRS收发器组成,具有控制积算和监测现场流量仪表的功能。GPRS远程流量积算仪是现场流量仪表和系统监控中心之间的枢纽,是GPRS远程流量监测系统的关键。图2是GPRS远程流量积算仪硬件设计结构图。GPRS远程流量积算仪通过A/D转换模块、频率量转换模块、HARTModem和RS-485收发器,对现场流量仪表采集的模拟量、频率量和数字量等信号进行处理,再通过RS-232串口,由GPRS收发模块与监控中心进行数据传输与通信。为了便于仪表功能的扩展,本设计采用模块式结构,主要分为主板CPU模块、流量仪表信号输入模块和GPRS无线收发模块三个模块。