【《基于物联网技术给水管网监测与控制系统的设计案例》3300字】

目录TOC\o"1-3"\h\u8223 1293041.1系统组成 12558（2）监测数据的收集与统计分析 15740（3）远程管理中心 1153761.2系统功能 1241991.监测功能 283012.数据处理功能 2298381.3系统的设计 3随着社会经济的发展，城市给水管网系统越来越复杂，如何管理和维护日益庞大的城市供水管网系统成为是供水管网投入成本少、提升供水速度和品质的重要参考条件。城市给水管网监测与控制系统是城市供水行业在设计官网使，灵活运用物联网技术，即计算机技术，通信技术，控制技术和传感技术，基础应用技术，完成给水管网调度与控制的优化、自动化与智能化。1.1系统组成管网监测与控制系统由实时监测设备、监测数据的收集与统计分析、远程管理中心组成。（1）实时监测设备包括有管网运行参数测试设备和检测设备等设备组成，运行参数测试设备包括检测的项目主要有水温,浊度、pH值,电导率、溶解氧、压力、液位、流量等。（2）监测数据的收集与统计分析监测数据的收集与统计分析是储存实时监测设备传输的信息,然后通过各种算法进行统计分析。监测数据的收集与统计分析一般由可编程控制器来进行工作，它是在自动化控制技术和计算机技术的基础上研究并应用产生的,是一个以微处理器为核心,将自动化技术,计算机技术,通信技术融为一体的集成系统。（3）远程管理中心远程管理中心主要由工作人员以及计算机及其显示器组成，计算机用于接收监测数据的汇总和分析结果，数据以图表等直观的形式表现出来。而后工作人员查看相应数据，若是某地产生故障，依据计算机显示的信息进行检查和维修工作。1.2系统功能1.监测功能监测内容:水质参数(余氯、浊度、pH值等);过程参数(压力、水位、液位、流量、重量等);电气参数(电压、电流、电度、功率因素等);设备运行工况(自动、手动、运行、停止、阀门开、阀门关、阀门开度等）。在监控界面上有供水管网的平面布置、管网中管道及附件、测试仪器的相关设置指标、管网及仪器运行状态、设备的开关量、计算机收集到的管道数据、以及计算机的统计分析结果等等。在本设计中，监测系统主要监测数据如图14所示，监测节点为各个管网节点，在管网节点处安装过程参数检测仪表，实时监测水质状况。2.数据处理功能(1)采集监测节点的主要数据，包括pH值、浊度、温度、溶解氧、水压、水流量等数据。（2）运行状况储存。采集到的数据应该按照时间顺序，数据类别等特征分类，建立单独的文件夹然后储存在管理层的数据库中，大多数的软件系统可以读取储存在数据库中的实时数据，数据库也需要分门别类，大致分为当下数据采集数据库、管网每日生产结果数据库，管网维修数据库，管网历史境界数据库等（3）数据处理。利用各种算法对监测系统采集到的数据进行分析，分析结果应该包括max值，min值，average值，总值等其他统计分析结果，在控制端还可以一键生成各类图表，包括折线图表，矩形图表，饼图，散点图等，最后汇总生成日报、周报、月报、季报、年报等1.便捷的管网自动化控制功能。因为计算机的编程定性，毕竟电脑很大程度上没有人脑灵活，所以人为的操控方式优先于管理人员在监控中心使用计算机控制，操控某些管网设备的启用或者停用，最低操控权限是在没有人为干预下，城市供水官网系统自己运行填空的控制方式。大大减少工作人员的工作强度。如下图所示：图91.3系统的设计供水管网监测系统内不同模块之间并非毫无关联，恰恰相反，在管网系统运行管理过程中，这些具有各式各样功能的版块之间相互共享数据收集端收集到的信息，并且层层传递。任何一个自动化控制系统都需要由硬件设施和软件设施组成，这个检测系统的软件设施主要由计算机操作系统和数据库应用软件组成；硬件设施主要由传感器、存储器、服务器等组成。管网中各个监测节点的检测数据和管段中水流量数据构成了管网的数据库而应用层则包括了数据仪表对管网运行实时监测、数据处理以及不同状态下的不同参数设置功能。对于该系统的使用者——用户层，则包括管理收集到的数据工作人员、管理管网运行系统的工作人员以及特殊管理人员。针对现阶段城市供水管网基本控制管理需要,本文设计的基于物联网的自动化控制系统主要由管网实时运行信息、运行信息的传输和管理人员管理部分组成。使用无线通讯技术接收现场仪表采集到的监测节点的数据，然后通过无线传输服务技术迅速的传输给控制中心，控制中心不管位于多远距离，都可以很快的接收到数据，然后控制中心在采用的浏览器或者应用软件上显示出来，当采集到的数据，超出系统设置的危险值时进行示警，系统架构如下图所示。图101.1.2监测单元硬件设计基于物联网的供水管网系统硬设备主要有监测节点和网间连接器。具体包括电磁流量计，压力变送器、控制器、存储器、数据传输模块等。传感器和单片机是整个供水管网数据采集的基础，一切数据来源于底层传感器，一切上层指令都需要经过单片机控制。网关节点作为整个系统数据传输的纽带，将传感器采集到的数据和上层发送的命令及时发送。1.监测节点的数据采集设计监测节点由流量计、压力变送器、单片机、RS485接口、电源模块组成，监测节点的设置见第二章节，而监测设备的设计如下图11所示。在管网构建中，RS485总线式具有信号传输较远的优势，还能同时给上一个层级的数据采集设备提供电量用以设备运行。在本次设计中，选用涡轮流量传感器作为测量供水管网流量的传感器。涡轮流量传感器两端由轴承支撑，当管道运行时，供水流经涡轮，水的动力带动涡轮传感器的叶片转动，而涡轮叶片的转速与流体速度是具有函数关系成正比的，所以通过测量涡轮流量传感器涡轮叶片的转速便可以计算得出自来水流速，进而得到供水管网的水流量。图11在本设计中，选用的压力传感器为NS-F压力传感器，它具有不锈钢高精度，抗偏载，稳定性好，便于与计算机连接的优点，采用4-20mA电平信号的信号传输方式，能够将传感器采集到的数据做初步的图表处理，这样使得传输给管理中心的数据更加真实，计算机处理能力加快，非常有利于提高如今处于信息化发展迅速，追求高效率的城市供水服务水平。2.管网中数据收集点的设计数据收集点用来进行管段和流量节点水质、水压和水流量的收集，并且由现场仪表收集汇总监测数据，数据收集点的设计原理如下图所示，由RS485总线、存储器模块、通用无线分组服务模块，电源模块四大部分组成，在需要收集监测节点数据时，485总线主要用于收集数据采集点仪表的监测数据，通过通用无线分组服务技术将管网的水质水压情况传送到控制端。在城市管网监测系统设计中，主要是为了收集管网信息，在选用无线数据传输硬件时主要考虑因素为便携性和性能条件。通过各种模块的比选，选择使用一款集成GPS导航技术的四频GSM/GPRS模块构成的SIM908模块，作为监测系统的无线数据传输模块。它具有体积小，功能强大的特点，在信息化时代十分适用于移动端的设计中。图121.1.3管理应用平台设计由于给水管网管材管件材质具有不同的使用寿命，，而且随着科学技术的研发，更加经济的、实用的管材研究方案不断产生，构成管网的管件在到达使用寿命前需要对其进行更新迭代，而且，一个城市的供水管网并不是建设好以后都可以一直处于健康运行状态，总会有这样那样的问题需要管理人员解决。定期定向的管道保养工作，不仅可以提高管件的使用寿命，有的工作人员还可以在进行养护维修工作时在管道事故发生之前提前预测到，从而规避该风险的发生。一个功能强大的管理平台是完全可以实现透明状态下供水管道经常出处于一个健康运行的状态。本系统的管理平台基本结构如下图所示:图131.1.4监测系统功能实现（1）实时监测实时监测主要用于监测点最新采集的管网情况，在本设计中，以节点J8为例，某一时间节点水质如图14所示；系统界面显示出由现场测试仪表通过无线网络传输过来的水质情况，其中包括pH值、电导率、溶解氧、余氯等水质参数等。图14同一时间其他节点的水压及流量情况，也可通过无线网络传输至计算机平台上，如图所示图15图中流量计与