基于水位流量监测系统的分析与应用

[摘 要]本文通过对公司水位流量监测系统的分析，并配合多种类型水表及传感器应用，实现对水资源智能、合理化管理、计量。

[关键词]水位流量监测系统、分析、应用、管理、计量。

中图分类号：TP274；P332.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0186-01

1.概述

淡水资源日益匮乏，因此合理分配、利用尤为重要。系统改变传统水量计量模式，对供水流量与总水量进行全方位的监测。

系统以先进的计算机和网络技术为基础，采用多项技术，实现对水量的准确计量，和水资源的智能化管理，采用“先交费后用水”，彻底解决水费收缴困难问题。

2.系统组成

系统组成（如图）分为三部分，中心工作站、GPRS通信网络、及现地计量及控制设备（即水位流量监测仪）。中心工作站由中心数据服务器与供水收费系统终端共同完成水费及税费的征收、用水量实时监测、水资源合理分配、历史数据查询等任务。

通信网络通过GPRS组成VPN虚拟专网，实现中心站与监测仪的双向通信及实时监控。GPRS移动数据通信业务，给用户提供高速无线IP，实现数据分组发送和接收。用户在线且按流量计费，降低服务成本。

水位流量监测仪可配合远传水表或水位传感器或流量计实现监控。水位传感器主要监测测井的动态水位和静态水位，通过GPRS实时传送至系统数据库中，为所辖区域地下水位整体状况的统计、分析，提供决策数据。

3.供水收费系统终端

供水收费系统终端，用于水费、水量的输入和查询，实现供水预缴费管理、防止水量丢失和水费拖欠的问题，与中心数据服务器的上位管理软件相连，实现用水的现代化管理。

TM卡作为付费媒介，用户到用水管理部门购水，购买的用水量等参数存储在TM卡内，再由监控仪读入数据，控制电源的通断。TM卡带有塑料手柄、携带方便，可靠性高、保密性好。每个TM卡都具有一个64位编码，具有全球唯一性，因此TM卡同时具有钥匙的功能。

4.控制原理

中心工作站管理人员通过服务器和供水收费系统终端预售水量，把水卖给用户，并将信息记录、保存，通过上位软件报表打印系统，打印出票据及用水、剩余水量等信息。

监测仪通过TM卡读取信息，通过流量计或水表发送的脉冲数来计算用水量。比如：用户购买1000方水，将水量信息读到监测仪，显示1000方水。用水时，就从1000方水开始递减直至为0。水量为0时，监测仪的控制单元会自动切断潜水泵电源，直到用户再次购水。

水位传感器通过对观测井的水位采集，利用GPRS传送至中心站，足不出户获得区域内第一手水位信息，为了解各年度水位高低状况、局布地区水位是否陡降、水资源分配是否合理等提供有力数据。

5.系统特点与功能

5.1 特点

采用开放、分层、分布系统结构，充分利用计算机领域先进技术，系统配置和设备选型便于硬件功能扩展，确保软、硬件安全可靠、长期运行，实现“无人值守”的目标。

开发模块化、结构化应用软件，软件具有良好的兼容性。采用标准的汉化系统，人机界面友好，操作方便，显示画面和打印文件清晰易读。

系统具有可扩充性以便日后增加监测点数，数据经授权后可更改以便水价调整。

系统响应速度快，实时性好；抗干扰性能强，可利用率高，可维护性好。

5.2 主要功能

包括：水量累积与清零、瞬时流量计算、倍率调整、脉冲类型调整（根据脉冲水表的脉冲类型进行选择）、记录存储时间间隔调整、断线报警功能、与中心工作站通讯、TM卡水量输入、TM启停卡可随时进行启停泵操作。

6.应用

本节主要介绍电阻阻值变化型水表传感器的应用。

电阻阻值变化型脉冲信号是指传感器通过电阻阻值的变化来传递脉冲信号。

传感器内部结构示意图如下：

R1与R2分别是两个电阻，K为一个开关，用于模拟脉冲的发生。当K断开时， A、B两端的阻值为R1+R2；当K闭合时，A、B两端的阻值为R1。监测仪通过检测开关K的状态及A、B两端的阻值的变化，来确定脉冲的产生及数量。

接线方式：传感器A端接入监测仪VCC端子处；传感器B端接入监测仪AIN3端子处。

参数设置：“脉冲类型”选择”0”，“脉冲倍率”处按实际每脉冲代表的水量进行输入。分别输入电阻值变化型脉冲检测的断线AD值、低AD值与高AD值。这三个参数需要根据实际传感器中R1、R2大小以及工作电压的大小计算，方法如下：

断线AD值：是指当监测仪实际检测到的AD值小于该值时，认为信号线已断并产生断线报警。一般情况下设置为”20”。

低AD值：由公式计算得出。

高AD值：由公式计算得出。

其中VCC是指监测仪的工作电压，R3=220？， R1与R2的阻值由传感器厂家提供。

注：由于不需要精确计算，AD值可以取近似整数。AD值输入完成后，应使用实际传感器进行测试。

监测仪可以对传感器的阻值进行检测，从而帮助用户更准确的进行参数设置。具体应用方式如下：

将传感器按照电阻阻值变化型脉冲信号线接法与水位流量监测仪连接好，上电后进入菜单项，此时界面上显示的就是当前传感器中电阻阻值对应的AD值，记录下此值，然后慢慢转动小磁针，当界面上显示的数据出现了较大幅度的变化时，再记录下这一值。在已经记录的这两个值中，较小的数值即为低AD值，较大的数值即为高AD值。注意高AD值输入时，应比实际记录的AD值低10～100个值，以便监测仪能顺利的检测到脉冲。

注：计算得到的AD值与实际监测到的AD值可能不同，应以实际检测的AD值为准。

例如：水表传感器，R1=2K，R2=22K，监测仪选用24V输入时，断线AD值=20，低AD值=340，高AD值=3600。

7.结语

采用集中管理，分散控制的原则，充分利用中心工作站智能、计算、存储的功能实现检测与控制，提高整个系统的可靠性。通过先付费，后用水的方式，解决收费困难的问题，从而避免水资源的浪费。

参考文献：

[1] 于海生.计算机控制技术[M]，北京，机械工业出版社，2007

[2] 胡鹏.基于单片机的TM卡水表控制系统的设计[J]， 微计算机信息，2008，24（17）