基于SMS无线控制供水控制系统的改造

摘要：研究GSM网络短消息业务在遥测系统中软硬件结构，实现了利用GSM网络的短消息业务进行无线遥测控制的设计在供水控制系统中应用。

关键词：无线控制GSM网络SMS

引言

GSM(Global System for Mobile Communication)是全球移动通信系统的简称。在我国GSM系统已经达到了全国性的覆盖。在GSM中，唯一不用建立端到端通道的业务就是短消息业务（SMS），在移动设备处于点对点的通信状态下，还能同时实现短消息业务。这种通信是同步进行的。作为GSM系统，每条短消息都是作为单独的时间来处理的，短消息的传送都是通过短消息中心周转的，无须建立单独的通信通道，因此费用较低，同时，每条短消息可以传送160个7比特编码数据或者140个8比特编码数据，或者70个UNICODE码。因此，在一些对数据传输量和传输速度要求不是很高的测控系统中，可以利用GSM短消息接口进行数据和控制指令的传输。

一、系统硬件设计

基于GSM网络的MC3一体化遥测预警系统的测量和数据采集由8路传感器芯片完成。根据单总线独特的优点，它可以使用户轻松的组建传感器网络，并可使多点测量电路变得简单可靠。提高系统的抗干扰性，使系统设计更灵活方便，并且适合于在恶劣环境下进行现场的温度和压力等参数测量。系统的通信部分是利用一个西门子手机，对采集的数据进行传输，同时接收来自外界的控制指令。基本上所有的手机都提供了一个用户接口，用户接口的作用是用于维修。西门子手机短消息的发送和节接收有微控制器处理，并根据相应的处理，向远端移动用户发送相应的数值，同时作为微控制器，接受远端的指令、识别、翻译并控制执行机构执行。执行机构是由继电器控制的8个开关量。系统的硬件框图见图一。

二、系统的软件设计

MC3一体化遥测预警系统开发的关键是手机的短消息接口开发。手机短消息开发主要包括手机短消息的用户数据区编码和解码、通信模式设定和联机测试、短消息的收发、收发数据的关键命令字的模式匹配等。手机接口的开发主要利用的是由爱立信、摩托罗拉和惠普共同提出的AT指令集，AT指令是基于字符的命令结构，有TEXT和PDU模式，还有早期的BLOCK模式。BLOCK模式是二进制流命令格式。具有很强的检错、纠错能力，主要用于通信链路不可靠的环境中。

三、系统在供水系统中的应用

某单位供水系统采用的是深井+蓄水池+加压泵+水塔的供水方式，可靠性尚可，但是随着企业的建设，其供水压力已不能满足新建建筑的用水的需求。另外，由于建设需要，现有水塔必须拆除。原有供水系统控制方式简单，主要靠人工开启停止，尤其是深井泵和加压泵房距离较远，不能进行远程联动控制，操作维护较为不便，如果出现故障不能及时被发现，对生产生活用水造成很大不便。

1、改造方案

由于水塔建设费用较高，建设周期较长，供水系统由原来的深井+蓄水池+加压泵+水塔的供水方式，改为落地式膨胀水箱+变频泵+深井+蓄水池的供水方式；具体措施是：

⑴ 拆除原高位水塔；

⑵ 更换三台变频供水泵（H=50米，Q=40吨/时）；

⑶ 安装一台2立方膨胀水箱减少泵的夜间运行时间。

2、控制系统改造

针对两个深井泵都是采用人工手动启停，无水位监控措施，安装一台恒压变频供水控制柜，接收供水管网的压力信号，根据供水压力变化情况自动控制水泵运行台数和频率，以实现供水系统的自动运行，保持供水压力的恒定；对深井泵的控制采用MC3一体化遥测预警系统进行改造，在控制主机房和深井泵房各安装一套遥测预警装置，作为信号的发送和接收端，通过液位传感器的采集的水池液位信号，当液位到达设定低水位（高水位）值时，发射启停信号；远端深井泵房安装无线接收系统，接收到主机启停信号后，控制深井泵自动启停以实现水池的自动补水。通过继电器远程控制深井泵的启停，同时在供水管网安装压力传感器，根据水压力变化自动控制水泵运行的台数和频率，将深井泵和变频泵控制通过无线方式实现控制联动，最终实现供水系统全程自动化控制。同时安装故障自动报警系统，自动侦测系统故障类型，并通过手机网络发送故障信息至管理人员。

三、改造前后供水系统原理

改造前系统图见图二，其中1号深井泵，2号深井泵，水塔加压泵房直线距离相隔最少100米，最多近500米。而且均是单独控制起停，完全依靠人工按操作规程控制，并且，由于泵房相距较远，任何泵出现故障，只有巡视或者已经发生供水事故情况下，才能发现故障。

改造后系统示意见图三，改造后采用变频供水方式，使得供水设备可以处最优运行状态；利用了压力传感器信号控制管网变频供水；利用水位传感器信号控制深井泵的启动/停止，控制信号由控制主机发送，深井泵接受主机无线信号，实现启动/停止操作。在管网压力异常，水位异常，变频泵异常报警时，无线主机均发出报警信息给相关维修人员，及时报警。

改造的意义在于，供水系统采用膨胀水箱方式，替代了水塔，节省了空间；利用传感器采样供水系统压力液位信号，对供水系统实现自动控制；控制采用无线远程控制，避免了控制线路附设，同时实现了设备的远程控制；采用无线手机报警方式，使供水系统故障报警具有即时性，维修人员也可以第一时间响应故障。这一设计解决了实际线路敷设难度大的问题，在投资上节约了控制线路施工费用，实现了供水、报警一体化控制，提高了系统可靠性和运行效率。为以后的此类问题提供了新的解决方案。

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