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集智达工控产品在管道直饮水工程中的应用

来源:中国一卡通网  作者:中国一卡通收录  发布时间:2012-03-14 09:31:56  字体:[ ]

关键字:嵌入式工控机  数据采集模块  GPRS  DTU  

摘   要: 近期,北京集智达智能科技有限责任公司采用嵌入式工控机产品,结合RemoDAQ-8000系列分散式数据采集I/O模块,为国家某部委办公大楼开发了一套管道直饮水控制系统。此系统不仅保障了直饮水处理过程的安全性,同时通过GPRS通信技术实现了远程实时监测,缩短管道直饮水系统维护服务响应时间,为保证服务质量搭建了一个优秀的平台。

  一、直饮水行业的发展现况 

  随着国民经济的发展、社会的进步以及广大人民群众健康意识的增强,一些经济较发达地区的城市居民对生活饮用水的质量要求逐步提高,然而由于一些城市自来水水源或者在管道输送过程中受到污染,使得自来水水质有所降低。例如自来水的感官性状指标中要求无嗅、无味,但上海、广州地区使用的自来水有时有明显的异味,从而形成了管道直饮水的供求关系,使得管道直饮水市场从无到有,并在一些城市逐渐发展起来。
  近期,北京集智达智能科技有限责任公司采用嵌入式工控机产品,结合RemoDAQ-8000系列分散式数据采集I/O模块,为国家某部委办公大楼开发了一套管道直饮水控制系统。此系统不仅保障了直饮水处理过程的安全性,同时通过GPRS通信技术实现了远程实时监测,缩短管道直饮水系统维护服务响应时间,为保证服务质量搭建了一个优秀的平台。 

  二、管道直饮水系统结构 

  管道直饮水系统主要由管道直饮水机房、GPRS通信、监控中心及三大部分构成。系统整体结构如图1所示:


 

  1. 管道直饮水机房控制系统 

  (1)产品选型
  管道直饮水机房的控制系统是由嵌入式工控机和分散式数据采集I/O模块组成。由于管道直饮水机房环境比较潮湿,对控制器的腐蚀性较大,要保证控制系统运行的可靠性和稳定性、必须选用具有良好防潮性能的控制器。经过对本公司多种产品比较,最终选定EPC6800嵌入式计算机作为直饮水机房系统的控制核心,EPC6800嵌入式计算机与外围设备的接口驱动采用RemoDAQ-8000系列分散式数据采集I/O模块。
  EPC6800嵌入式计算机采用全封闭的铝合金氧化外壳,具有良好的防潮性能、散热性能抗冲击以及防尘能力。搭载的AMD Geode LX800低功耗处理器,板载256M内存,提供2个10/100M以太网接口、4个USB2.0和6个串口。支持9V~30V宽电压输入方式。
  RemoDAQ-8000系列分散式数据采集I/O模块是由集智达智能自主研发的工业远程数据采集控制产品。产品线涵盖RS485、工业以太网、可编程控制器、中继器、接口转换模块等28类120多种产品。RemoDAQ-8000系统产品的主要特点有: 

  l 可依用户要求量体裁衣
  l 产品可靠性高,抗干扰能力强
  l 扩展能力强,基于RS-485总线,最多可接入255个模块
  l 传输距离长,没有中继器时可传输1.2公里
  l 工作温度范围大:-25℃~+70℃
  l MTBF(平均无故障时间)大于80000小时
  l 价格极具竞争性。 

  在本项目的管道直饮水机房中使用的产品有:
  l R-8017:8路电压输入模块
  l R-8024:4路模拟量输出模块
  l R-8042:13路隔离集电极开路输出模块
  l R-8051:16路干结点数字量输入模块
  l R-8073A:三相全参数电量变送模块 

  (2)系统工作流程
  直饮水处理系统划分为2大部分:前端的制水系统和后端的供水系统,这两个系统之间是松耦合关系,可独立工作。其工作流程如图2所示: 


  制水系统从自来水管网接入自来水,分别通过多介质过滤罐、活性碳过滤罐、软水罐、精滤罐后,再次增压打入RO反渗透系统,制成纯净水进入储水罐中。为了节约能源和延长系统使用寿命,自来水管网连接的是一个稳压罐。若自来水管网压力足够,稳压罐电子阀开启,自来水可直接通过4级过滤罐;若自来水管网压力不足则稳压罐电子阀关闭,增压泵开启,保证制水系统正常工作。一般情况,夜间制水系统进入维护状态,各过滤罐开始自我反冲洗,以保证滤膜的使用寿命。
供水系统利用变频恒压技术,将水输送到各楼层,供员工们饮用。为了保证水质,储水罐的出水口安装紫外线设备进行消毒。下班后,供水系统进入维护状态,分批打开回水阀,在水中加入臭氧,对饮水管道和储水罐进行消毒处理,保证管道的干净。 

  2. GPRS通信 

  (1)产品选型
  通信部分由集智达智能自主研发的RemoDAQ-8554A GPRS DTU无线通讯模块完成。该产品为用户提供高速、永远在线、透明数据传输的虚拟专用数据通信网络。DTU是基于中国移动通讯运营商的GSM/GPRS通信网络的数据传输和远程监控终端设备,采用当今前沿内核技术设计的一款工业级无线通讯终端产品,适用于GSM/GPRS网络覆盖范围内的各种室内或野外恶劣环境,主要针对电力系统自动化、工业控制、交通管理、气象、环保监测、煤矿、金融、证券、油田等行业的应用,利用GPRS网络平台实现数据信息的透明传输,并可通过辅助手段来实现对DTU的控制,组成用户专用数据网络。 

  该产品主要特点有:
  l 支持RS-232/485接口
  l 使用方便、灵活、可靠
  l 数据终端永远在线
  l 支持高速、透明/协议数据传输,内置软硬件看门狗,优化电磁兼容设计,保证DTU的长期稳定运行
  l 支持短信、本地串口和远程中心端图形界面DTU参数维护
  l 支持动态数据中心域名和IP地址
  l 支持中英文短信接收、单发、群发功能
  l 数据/短信触发、网络与短信通道自由切换
  l 支持数据中心端实际串口/虚拟串口对DTU的一对一、一对多通讯
  l 优化电磁兼容设计,适合电磁环境恶劣和要求较高的应用需求
  l 采用先进电源技术,供电电源适应范围宽,提高设备的稳定性
  l 采用可插拔式接线端子,适合工控行业应用
  l 支持外部电源控制
  l 可根据用户的特殊需求定制模拟量、数字量采集功能的工作模式 

  (2)GPRS模块工作原理:现场的采集模块终端将现场的数据通过GPRS无线通讯系统发送到数据中心服务器上,在服务器上实现数据的存储和共享,同时有控制权限的服务器或PC机对现场可以直接进行控制命令的发送,无需中转。服务器数据中心将现场的数据发送到通讯主站,使通讯主站也能观察到现场设备的运行情况。 

  3. 监控中心 

  (1)监控中心需求分析
  甲方原有设计方案中要求专人定时巡察过滤系统是否正常运行、软水剂是否用完、水泵工作是否正常等。由于管道直饮水机房往往分布在城市各处,一旦设备发生故障,维修服务响应不及时,很容易引起过客户对服务质量不满意。此外滤芯属于易耗品,对于滤芯老化问题的提早发现,并及时的进行更换,确保水质安全是提高服务质量的有效方法。为此,本公司与北京服装学院联合开发的基于Windows XP Embedded 操作系统的数据库软件。
  本软件具有水质监测、状态报警、图表打印、数据查询等功能,可及时发现因停电、水泵过热、过滤设备堵塞、水位超限等情况造成直饮水系统不能正常运行,并进行报警。如果管道直饮水机房的设备出现故障,监控中心可在较短时间内接收到现场发送的故障信号,及时派出维修人员,缩短服务响应时间。监控中心系统软件结构如图3所示: 


  (2)监控中心软件功能模块简介 

  1) 数据采集模块:管理员不仅可以设定采集现场数据的时间间隔、而且可以根据每个直饮水机房系统结构来设定需要监测的参数,进一步降低冗余数据对系统存储资源的占用率。数据采集模块接收到直饮水机房的现场数据后,以报表的形式提供给用户。
  2) 数据存储模块:报警中心的服务器最多可记录每个观测点60天的数据,管理员可以对数据信息进行分类查询或者模糊查询。通过存储信息设定管理员可以更改数据的存储格式、存放地址以及存储项目。
  3) 权限管理模块:考虑到交互用户使用软件的安全性,降低后台数据库维护的工作量,系统提供了权限设定功能。对具有管理权限的使用者,软件允许其查看、删除、添加、打印数据库中的历史数据信息,而普通用户仅能查看数据库中的当天数据信息。
  4) 故障报警模块:管理者可以设定需要观测参数报警阀值、报警优先级以及重复报警时间。实时故障报警功能是采用颜色和图形方式来提示用户当前的故障点。例如变频器发生故障时,数据表中相应参数项的文字会由绿色转变红色,同时在软件顶部框条有红色警示灯图形提示。本模块设计中还加入了滤芯使用寿命提示功能,在水处理过程中过滤膜属于易耗品,它的清洁程度影响到直饮水的水质,需要维护人员定期进行更换。故障报警模块记录各个站点过滤膜开始使用时间和需要更换时间,可以及时提醒更换,帮助厂家进一步提高服务质量。
  5) 报表模块:实时监控数据和历史监控数据(水泵运行状态、温度、水质参数等)可采用报表的形式导出到Excel中,供管理员查看或者上报。此模块还提供了便利的打印功能,可以打印当前数据、故障报警数据、查询数据等信息。
  6) GPRS通信设定:为了便于用户使用本公司的模块化产品,软件设计中直接集成了GPRS模块的配置软件。用户不需要在安装GPRS的驱动程序,在硬件设备连接无误的前提下,软件可以自动识别GPRS模块信息,用户只需设定IP地址即可。 

  四、结束语 

  经过一段时间的试运行,该系统不仅满足了客户的实际需求。对甲方来说,也改变了其售后服务的理念,由响应式服务转变为主动式服务,提高了客户满意度,增加了甲方在行业里的竞争优势。

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