小型灌溉泵站群监控管理系统研究

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摘要：目前我国还有很多小型灌溉泵站仍然使用传统的技术，且在管理水平上相对比较落后。阐述了小型灌溉泵站群监控管理系统的总体设计思路，从软件和硬件的方向分析了小型灌溉泵站群监控管理系统的设计，希望可以给相关研究提供帮助。

关键词：小型灌溉泵站群；监控系统；设计

1系统总体设计

从实际情况可以发现，当前有很多农村小型灌溉泵站还没有实现自动化监控，仍是使用传统的管理方式，这样需要投入更多的人力和时间。相比而言，传统的人工管理不能对泵站进行持续的监控，新型的小型泵站监控管理可以进行不间断地监控管理，监控的范围更加全面，可以采取远程监控的方式，并且会自动将各种数据进行存档。小型泵站群监控管理系统当中的构成主要由三个部分组成，分别是现场控制单元、服务器以及上机位部分。其中控制单元当中有单片机、GPRSDTU模块、摄像头以及智能水位表和电表等，在IO口控制继电器的支撑下，水位开关和霍尔传感器能够将信号传给单片机，在RS485线连接的作用下，将智能流量计、智能水位计以及智能电表进行连接，并进行线路的分配，以RS232接口为基础将单片机和GPRS模块连接起来。通过GPRS网络将服务器和每一个泵站现场控制单位通信相连接。在上位机部分通常情况下是由由手机端和基层乡镇灌溉泵站管理部门PC端监测控制软件构成。第一，远程PC端控制方式。这种方式主要是在上位机软件的支撑下，向服务器发送有关指令，再通过服务器将命令转发给每个泵房处的下机位，也就是现场控制设备，从而对泵站的开关进行有效的控制。一般情况下乡镇灌溉泵站管理部分适合使用采用远程PC端控制方式。第二，手机移动端控制。通过手机使用相应制定的APP给服务器发送有关命令，服务器会将命令转发给下位机，实现对泵站的开关控制。处在实地泵站管理人员比较适合使用手机移动端控制的方式，这样就能够随时控制泵站。GPRS网络是在分组交换的过程中运行的，一个运输通道可以由多个用户共同使用，用户们在传输数据的时候才会将信道占用，这种系统通信方式整体来看具有较低的服务成本，并且传输速率比较高。GPRS网络支持TCP/IP通信协议，和Internet网络可以互通，在实际生活当中，广泛应用到了GPRS无线传输技术，对于数据流量比较小的传输业务而言更适合使用。因为GPRS现场终端传输距离比较分散，所以在全国够可以分布采集点，并且现场数据采集单位能够和数据中心之间相距很远。对于设备在野外的情况以及需要进行移动工作的环境当中，又同时没有有线网络，那么就可以选择GPRS无线网络。

2硬件系统设计

一般情况下小型灌溉泵站在分布上相对比较分散，和大型泵站相比设备比较少且功能也较少。泵站的运行情况需要进行实时监控，要对有关数据进行记录和处理，在泵站有问题时要有警报发出，确保泵站的安全，最终达到少人或者无人值守泵站的目标[1]。在系统功能模块当中，需要在满足实际情况的前提下对外围设备进行选择，使其能够适应系统功能。在外围设备当中会使用到不同的设备。一是继电器，它主要是对水泵的开机和关机进行控制，在操作上比较简单而且很方便。二是浮球液位开关，这种设备的结构非常简单，在使用的时候不用外界提供电源，而且电路也相对比较简单。和一般的机械开关相比较，悬浮球开关的体积比较小，能够进行长时间的工作。在悬浮球开关使用的时候如果材质选择的好，那么在任何温度和液体压力的工作环境当中都可以正常使用，所以在实际操作当中使用比较普遍。三是霍尔传感器，在进入泵站的地方设置合理的传感器可以有效地确保小型灌溉泵站群管理系统的安全运行，并且能够及时地监测到泵站的运行情况。四是摄像头，采用摄像头可以对泵站的情况进行实时监测，如果现场控制单位收到报警信息，那么就可以通过摄像头对现场情况的照片进行采集。五是GPRS模块，可以使用在远程数据传输以及智能家居方面。六是数据采集系统。通常情况下会使用到智能仪器采集数据，它通过RS485和单片机进行连接，由单片机控制发送数据采集命令，然后数据由智能数据采集仪转发给单片机，在智能数据采集仪器当中有智能电表、智能液位测量仪以及智能流量计。硬件主程序设计的主要流程是在对现场控制单元进行启动后，由外围电路和单片进行初始化，然后GPRS模块和网络进行连接，在发送请求之后建立起和远端服务器的通信通道。硬件主程序要先接收水位开关和霍尔传感器开关两个开关量的数据信息，然后给服务器端发送有关的警告信息。要是接受的是控制命令，那么由单片机给继电器发送信号，对其开关进行控制，不需要将数据返回；要是接收到的是数据采集命令，那么就需要根据命令发出相关的采集指令；要是接收到的是图片采集命令，那么需要和摄像头连接的串口将有关的图片采集命令发出。

3软件系统设计

在泵站现场对程序进行控制需要对不同的数据进行采集，然后实行命令。下位机程序设计的流程大致为对程序进行初始化—对GPRS模块进行初始化—对GPRS网络进行连接，如果连接失败，那么就需要重新进行以上操作；如果连接成功单片机待机，这时需要查看是否有开关量信号；如果有需要发出警告信息，如果没有单片机继续待机，在受到控制命令之后给继电器发送控制信号，在受到采集命令后发送相关的采集命令，接着对数据进行处理并且发送。下位机在对程序进行设计的时候采用C语言进行编程，主要采用KEILMDK开发环境，主要有主程序、两路开关量信号采集程序以及数据采集程序等，不同的程序具有不同的功能，比如量路开关量信号采集程序的功能是接受相关传感器的信号，并给远端服务器发送报警信息，数据采集系统的功能是接收相集命。在小型灌溉泵站群监控管理系统的控制是通过PC端实现的，对小型灌溉泵站群进行有效的管理，在控制灌溉泵站的时候更加便捷，泵站运行的数据也可以进行实时监测，通过泵站运行情况的有关数据对其进行整体的评价和分析。系统软件部分采用的是VB语言编写，对软件当中的实时监控模块、泵站安全警报模块、数据管理模块等模块的功能进行实现。同时设计了多个软件界面从而时软件的主要功能进行更好的实现。小型灌溉泵站群管理系统软件在开发设计的时候主要由数据通信、本地数据库以及评价管理三个部门构成，从而实现对泵站更加有效的管理和监控[2]。

4结语

小型灌溉泵站群监控管理系统能够实现对泵站的远程控制，及时储存监控数据，不仅适合乡镇水利站对小型灌溉泵站群进行管理，而且对于泵站操作人员对个人管辖当中的泵站进行监控管理同样适用，进而不断提高小型泵站管理水平。

参考文献

[1]刘明辉，陶宇君.基于CDMA的灌溉泵站远程监控系统设计[J].江苏水利，2011（4）：19-20.

[2]边玉国，杨永聪，郭志成.水利灌区泵站计算机监控系统设计[J].自动化仪表，2018（9）：94-96.

作者:艾正安 单位:红河州南洞泵站工程管理处