一 、概述
    我國是一個水資源短缺的國家，水資源總量居世界第六位，按人均水資源量計量，人均占有量為2500立方米，為世界人均水量的1/4，世界排名第110位，被聯(lián)合國列為13個貧水國家之一。目前，全國668座城市中，有400多座城市缺水，年缺水量60多億立方米。長期以來受“水資源取之不盡，用之不竭”的傳統(tǒng)價值觀念影響，水資源被長期無償利用，導致人們的節(jié)水意識低下，造成了巨大的水資源浪費和水資源非持續(xù)開發(fā)利用。水資源日益短缺，合理開發(fā)、利用水資源，保護生態(tài)環(huán)境，維護人與自然的和諧，已經(jīng)成為二十一世紀人類共同的使命。緩解我國水資源緊缺的局面，關(guān)鍵在于提高用水效率，建立節(jié)水型經(jīng)濟。節(jié)水型經(jīng)濟的主要標志應該是，發(fā)展素質(zhì)好、產(chǎn)值高、用水少和排污少的產(chǎn)業(yè)，并形成合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；工業(yè)布局要適應水資源條件；要提高農(nóng)業(yè)用水效率，發(fā)展用水少的作物；要使工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品用水定額與排水定額達到國內(nèi)外先進水平；普及先進的生活節(jié)水設備；加強水的多次重復利用，發(fā)展污水資源化等。
    針對上述情況，為加強城市水資源管理部門的管理力度，切實提高水資源的利用效率，最大限度的杜絕水資源的浪費情況，哈爾濱遠達自動控制工程有限公司開發(fā)出這套“水資源無線遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)”。
    水資源無線遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)”是對工業(yè)用水情況（自備水井）進行遠程監(jiān)測的智能化監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)在用水單位設備上安裝一個遠程控制器（RTU），通過儀表實現(xiàn)對水井流量、水井水位、管網(wǎng)壓力、水泵電流、水泵電壓的采集，同時實現(xiàn)水泵啟停、電動閥開閉等控制。
    系統(tǒng)通過無線通訊方式與水資源管理中心聯(lián)網(wǎng)，實時監(jiān)測各用水單位。如用水單位出現(xiàn)人為斷電、外加水泵，水表損壞等情況，系統(tǒng)顯示故障并報警。水資源管理中心可根據(jù)需要，控制水泵啟停，對欠繳水資源費的用戶，工作人員可向領(lǐng)導匯報后，遠程控制用水單位的電動閥門、水泵啟停，實現(xiàn)水資源管理與監(jiān)控的自動化、一體化。 
    同時，監(jiān)控系統(tǒng)具有實時顯示用水數(shù)據(jù)、動態(tài)監(jiān)測水井運行狀況、自動生成統(tǒng)計報表、圖表等功能。

二、系統(tǒng)特點
1) 無線數(shù)據(jù)傳輸。用水單位分布廣，通過布線控制不僅成本高，而且難度很大，很難推廣。無線控制有效解決了這難題。既達到了管理的目的，同時降低了投入成本，使系統(tǒng)的規(guī)劃及實現(xiàn)成為可能。
2) 實時性。本系統(tǒng)在工作狀態(tài)下，管理部門可在任何時間查看用水單位現(xiàn)場的實際情況。系統(tǒng)會將用水單位的閥門狀態(tài)，水泵狀態(tài)，實時水量狀態(tài)等參數(shù)反映到中心控制管理室，并存儲。
3) 準確性。由于系統(tǒng)具備了實時性，時刻監(jiān)視終端設備的運行情況，所以終端設備的任何異常動作都會被準確捕捉。例如，水泵自動啟動或停止，流量突然增大，閥門人為關(guān)閉等。
4) 語音報警。系統(tǒng)在運行過程中，值班人員也不可能盯住監(jiān)控軟件而一刻不停。本系統(tǒng)對此采取了人性化設計，提供了豐富的報警參數(shù)。管理者依據(jù)不同權(quán)限，設定報警參數(shù)后，系統(tǒng)依據(jù)這些參數(shù)進行自動聲音報警，及時提醒值班人員采取措施。
5) 遠程控制。管理者可根據(jù)管理職能的需要，在不到用水單位現(xiàn)場的情況下，對其實現(xiàn)用水控制。例如，啟動（或停止）水泵，打開（或關(guān)閉）閥門，提高了管理力度。
6) 用水量統(tǒng)計。計算機的出現(xiàn)節(jié)省了大量的人力物力，簡化了許多繁雜的工作。管理者只需在本系統(tǒng)上，敲敲點點，即可第一時間掌握用戶的實時用水量、每天用水量、每星期用水量、每月用水量等管理部門需要的數(shù)據(jù)材料。
7) 查詢。查詢對象可包括：閥門、水泵、用水量、違紀處分情況等。
8) 報表。周報表、月報表、年報表。也可依據(jù)用戶不同的需求進行有針對性的開發(fā)。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
管理層—監(jiān)控及通訊層—設備層

圖1-1水資源遠程實時監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

從結(jié)構(gòu)圖可以看出，系統(tǒng)分三層。設備層、監(jiān)控及通訊層、中心管理層。
設備層：儀表、閥門、水泵等執(zhí)行機構(gòu)；
監(jiān)控及通訊層：讀取儀表數(shù)據(jù)、監(jiān)控閥門、水泵等狀態(tài)，執(zhí)行管理層發(fā)出的指令，并上傳設備層的異常情況；
管理層：綜合管理。

四、系統(tǒng)組成
 1、硬件部分
通訊計算機、數(shù)據(jù)管理計算機、GPRS通訊設備、終端控制單元、儀器儀表設備五部分組成。
1）通訊計算機
負責中心與遠程終端的數(shù)據(jù)采集及控制。顯示用水單位的實時狀態(tài)、GPRS在線狀態(tài)、閥門狀態(tài)、水泵運行狀態(tài)、檢測報警狀態(tài)、發(fā)出中心控制指令、定時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)服務器。本機安裝“水資源無線遠程監(jiān)控軟件”。
2）數(shù)據(jù)管理計算機
數(shù)據(jù)庫設在本機。負責數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計、報表、用戶管理、違紀記錄管理、用水單位管理、數(shù)據(jù)庫維護等功能。安裝數(shù)據(jù)庫軟件，系統(tǒng)運行管理軟件。
3）GPRS通訊設備
 GPRS通訊設備是終端和管理中心聯(lián)系的通道，如同手機。每一個監(jiān)控單元配置一臺GPRS設備及SIM卡（開通GPRS功能的手機卡）。中心通過一個固定IP與所有的遠程進行通訊。
4）終端控制單元（RTU）
現(xiàn)場的采集及執(zhí)行機構(gòu)。讀取現(xiàn)場設備數(shù)據(jù)及狀態(tài)，并將其送到中心管理室。同時，執(zhí)行中心指令。
5）儀器儀表
包含脈沖水表、水位計、水泵啟動設備
2、軟件部分
1）監(jiān)控軟件
“水資源無線遠程監(jiān)控軟件”是中心控制室和遠程終端通訊的紐帶。負責數(shù)據(jù)處理、分類匯總、異常捕捉、報警設定及產(chǎn)生、發(fā)出控制指令、數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫等功能。其主界面如圖1-2所示。圖1-2水資源無線遠程監(jiān)控軟件主界面

功能項目如下：
l 報警設置
l 采集周期設置
l 水泵控制
l 閥門控制
l 模擬量數(shù)據(jù)校準
l 單點呼叫
l 終端信息配置
水資源無線遠程監(jiān)控軟件&rdquo;< 終端信息配置> 分界面如圖1-3，1-4所示。

2）數(shù)據(jù)庫及管理軟件
      數(shù)據(jù)庫采用微軟中型數(shù)據(jù)庫SQL Server2000，其穩(wěn)定性、可靠性、容量、可操作性皆可，是一種成熟的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，為用戶普遍使用。&ldquo;水資源綜合管理系統(tǒng)&rdquo;軟件負責對該數(shù)據(jù)庫的操作。系統(tǒng)軟件主界面如圖1-5所示。\

圖1-5水資源無線遠程管理軟件主界面

功能項目如下：
l 數(shù)據(jù)查詢
&Oslash; 模糊查詢
&Oslash; 條件查詢
l 運行統(tǒng)計
l SIM卡管理
l 用戶管理
l 數(shù)據(jù)維護
l 報表系統(tǒng)
日報表
周報表
月報表
年報表
l 數(shù)據(jù)備份
l 數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換

3）終端RTU軟件
    終端RTU軟件是一款實時運行軟件，控制器啟動后，軟件即開始運行。負責實時監(jiān)測終端設備運行情況，并偵聽中心控制室下達的控制或采集指令。該軟件設置了現(xiàn)場出現(xiàn)異常情況立即上報功能，使得整個系統(tǒng)的準確性及及時性得到保障。由于該軟件嵌入在終端RTU中運行，屬嵌入式軟件，無圖形界面，為用戶不可見，因此該軟件同RTU捆綁，總稱RTU控制器。