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      GPRS RTU 測控在水產養殖水質監測系統中的應用(節選)

      放大字體  縮小字體 發布日期:2016-06-05   來源:iottek   瀏覽次數:52003
      第一部分 概述(節選)廈門遙望電子科技有限公司(IOTtek) 是專業生產高品質工業測控終端產品,集研發、生產、銷售于一體的高科技
        第一部分  概述(節選)
              
      廈門遙望電子科技有限公司(IOTtek) 是專業生產高品質工業測控終端產品,集研發、生產、銷售于一體的高科技企業。針對水產養殖水質監測的需求,廈門遙望電子推出的 DS207A無線遠程測控終端(GPRS-RTU)為建立水產養殖水質監測系統提供了一種基于GPRS無線網絡通信,集高精度數據采集、大容量測控數據實時存儲、高穩定度通信傳輸及實時控制為一體的高性價比解決方案。

            

      第二部分  DS207A遠程測控終端在水產養殖水質監測系統中的應用示意圖

              
      如上圖所示,養殖水質監測系統由以DS207A為核心設備的養殖水質監測點(多個)和數據中心組成。DS207A連接各種水質傳感器,通過GPRS網絡與數據中心構建實時在線的無線通信鏈路,將各個傳感器的實時數據傳輸至數據中心,同時用SMS短信通道作為系統的輔助管理手段,實現短信報警、短信召測、短信控制等功能。

      2.1 水質監測點說明:(如上圖示)
              設備安裝形式:在魚塘水池中安裝各類傳感器電極,通過電纜匯集到控制箱。在控制箱的面板上,可以安裝諸如PH值、溶解氧、溫度等傳感器顯示面板。在控制箱體內部,傳感器的變送電流、電壓輸出直接連接到DS207A的接線端子;同時通過DS207A的繼電器輸出端子連接交流接觸器,可以實現DS207A對增氧機、加熱器等設備的控制。具體介紹如下:
       ⒈ DS207A具備4路模擬信號輸入,采集精度為0.1%等級,可以接入4路4-20mA/0-10V輸出的傳感器信號。
            ⊙ 水溫測量:可以使用投入式溫度傳感器,可變送輸出4-20mA/0-5V信號。
            ⊙ PH值測量:一般由投入水中的PH值測量電極和帶PH值顯示的儀器主機構成。主機可以安裝在控制柜面板上,便于觀測顯示。
                                       PH值測量儀一般都有帶4-20mA變送輸出,可以直接接入DS207A的模擬量輸入通道。
            ⊙ DO(溶解氧濃度)測量:一般由投入水中的DO值測量電極和帶溶氧濃度值顯示的儀器主機構成。主機可以安裝在控制柜面板上,
                                                        便于觀測顯示。測量儀一般都有帶4-20mA變送輸出,可以直接接入DS207A的模擬量輸入通道。
                                                        (溫度、PH值、溶解氧這3種傳感器目前國產化率比較高,質量比較穩定,屬于水產養殖水質監測的基本配置。)
       ⒉ DS207A具備4路開關/脈沖計數信號輸入通道,可以監控增氧機、投餌機等設備的啟停工作狀態。
        DS207A具備2路繼電器輸出,通過交流接觸器,可以對增氧機、水溫加熱管(或恒溫機組)進行連接,實現對重要控制設備的遠程控
            制。
       ⒋ DS207A的RS485接口,可以連接各種帶RS486通信接口的各種水質分析儀器。便于用戶按照經濟效益規模,在未來擴充監測點功能,分期追加設備投資。DS207A采用了靈活的RS485通訊接口設計。支持不同通信協議、不同通信速率、不同字節格式(校驗、停止位)的RS485接口儀表可以同時接入訪問。在水質監測現場,用戶可能需要安裝不同協議和格式的各種測量儀器,DS207A的RS485自由訪問設計,可以完美地實現用戶需求。DS207A可以設定6組定時RS485通信,每組最多可以設置8次不同的訪問數據。當定時訪問時間到達時,DS207A將主動訪問所對應的儀表。并且將通訊結果進行存儲記錄,同時將通信結果上報數據中心。針對不同廠家不同類型的儀表,在RS485通信接口上的響應特點不完全一致的狀況,DS207A可以通過設定適合現場要求的通訊時間間隔參數,以及RS485通信重發機制,確?煽康貙崿F對各類儀表設備的通信。這些措施的應用,使系統數據完整性得以保障。

      2.2 設備運行說明:
            
      DS207A上電運行后,將與數據中心透過GPRS網絡快速建立通信連接。同時按照設定的數據采集時間間隔,DS207A將安裝連接的各種傳感器的輸出信號進行測量,并且根據設定轉換成“溫度(℃)”、“濃度(mg/L)”等實際物理單位測量值,然后實時進行存儲記錄,并且將這些數據實時發送到數據中心。數據中心也可以實時監測點的各種水質數據,以及對連接繼電器的設備(增氧機、加熱管)進行控制。
              DS207A采用嚴謹可靠的通信和控制設計,確保其達到高度的數據安全性。在因外部因素(如移動網絡故障、SIM卡欠費)導致與數據中心的通信故障發生后,本地的數據采集和存儲不受影響。當故障消除之后,DS207A可以快速地與數據中心重新建立連接、恢復通信。并且可以將通信故障發生期間的現場運行數據,通過中心快速查詢得到。這樣的機制確保用戶的數據完整性和安全性得以保障。

              DS207A具備精確的測量品質。內部采用16-bit D-S型ADC,具備極強抗干擾能力,使測量品質達到高度可信賴的0.1%級精度。保障了用戶的系統數據采集精度在傳輸環節沒有損失。養殖水質監測安裝的各類傳感器,均需要長時間工作于水下,往往造價不菲。好馬當然要配好鞍,昂貴的傳感器需要搭配高精度、高穩定度的數據采集部件才可以更好地使用戶的設備投資有意義。更重要的是,傳感器測量輸出經過測控終端之后的精確度,將對數據中心的水質分析、評估、預警產生重要影響。從技術角度來看,采用10-bit或者12-bit的SAR型ADC實現的數據采集方案,除了在測量精度上難以達到比傳感器高一個精度等級的要求之外(大部分傳感器的精度是0.2%等級),在抗電磁干擾方面效果并不理想:大部分廠家,在使用SAR型ADC做數據采集后,還需要加上軟件數據濾波,以減少測量結果的不可控波動,這樣就進一步犧牲了測量精度。而DS207A在測量精度和測量抗干擾特性上由于采用了業界最先進的器件和技術,完美實現了測量精度和抗干擾性兩項指標的平衡。

              DS207A具備完善的監測機制,除了可以設定常規的模擬通道上下限報警之外,還可以有效的識別模擬通道變化率報警。這樣的設計為最快時間預測和發現各種有害環境因素提供了可能。例如,用戶可以設定溶解氧的變化率合理范圍(mg/L/分鐘),DS207A將根據用戶設定的閾值對溶解氧的變化趨勢進行監測。當發現溶解氧急劇下降時(尚未達到設定的溶解氧下限報警值),將向數據中心和管理人員發出網絡及短信報警信息,便于系統進行預警和決策(溶解氧下降速度過快,可能是水體受到污染或者高溫引起赤潮爆發等危險事件)。
              DS207A采用SMS短信通道作為一個輔助的通信手段,支持報警短信發送到管理人員,以及支持短信呼入進行各種查詢和控制。

      2.3 數據中心的建設:
              數據中心的接入:數據中心采用ADSL與Internet進行連接,采用公網固定IP或者公網動態IP+域名解析方式接受來自公網的測控終端通信訪問。DS207A支持固定IP及域名解析兩種方式與數據中心進行連接。對于系統安全性和穩定性要求更高的應用場合,用戶可以向中國移動GPRS服務申請專網APN,SIM卡使用專網APN對數據中心進行訪問,移動公司以專線連接數據中心服務器。用戶可以根據項目建設的規模、投資條件等因素選擇符合項目需要的接入方式。
              數據中心軟件可以采用B/S結構或B/S+C/S結構進行建設。實現對各個養殖水質監測點實時數據接收、顯示、統計分析、曲線生成、報表生成、預警和決策、數據備份等各種功能。
              廈門遙望電子科技有限公司為用戶系統應用軟件開發提供以下支持:
              ⊙ 提供面向通信連接和終端性能測試的《DS207A數據中心測試軟件》,以及《DS207A參數設置軟件》,為用戶在項目建設的初期
       階段建立起便捷的測試平臺。該軟件可以全面測試終端的各項功能,并且具備數據采集曲線擬合、記錄等功能。便于用戶對系統功能進行完整的功能評估和指標測試。
              ⊙ 提供基于Delphi7開發的DLL,用戶通過調用函數,可以快速實現系統應用軟件的通信層服務。
                  我們同時提供基于C#以及Delphi平臺的示范源碼。

      第三部分 DS207A遠程測控終端功能及指標介紹(略)

      第四部分  應用DS207A進行水產養殖水質監測系統建設的突出優勢

               DS207A是一款十分符合水產養殖水質監測項目需求的遠程測控終端產品。它具有齊全的硬件接口配置,適應監測現場各種設備的連接。同時,在數據采集、存儲記錄、GPRS/SMS通信、監測與控制等各種功能上均為用戶的需要而精心考慮。尤其需要指出的是:采用DS207A進行水產養殖水質監測系統建設,是一套極具性價比的建設方案,必將使用戶在保持高水準測控指標的前提下,在項目建設投資方面具備理想的成本優勢。并且,DS207A以其穩定卓越的性能品質,必使用戶在系統運行過程中長期受益。
             《莊子.秋水》中的莊子那句“子非我,安知我不知魚之樂?”已成為中國式智慧的典范。我們深信:伴隨著以DS207A測控終端為橋梁而構建的水產養殖水質監測系統的廣泛應用,必將使水產養殖用戶的水質管理工作如魚得水,從而在整體經濟效益上飛躍到一個更新的高度。
             “上善若水,魚水交融。”廈門遙望電子科技有限公司(IOTtek)愿與致力于水產養殖測控系統建設的朋友們并肩前行,共同編織最遼闊的夢想!
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