無線傳感和監(jiān)控，為水塔運(yùn)行保駕護(hù)航

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，如今很多小區(qū)在用水高峰期或停電期間都通過水塔來供水。為保持足夠的壓力，這些水塔刻意建地比較高，然后靠重力通過水泵配電網(wǎng)向每個(gè)家庭供水。由于日常住宅的水壓要求在0.31~0.55MPa之間，所以水塔的平均高度必須在50米左右才能提供0.34~0.41MPa的壓力。

這就要求市政局必須時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供水系統(tǒng)，以確保適當(dāng)?shù)乃畨汉退?。水壓控制至關(guān)重要，不論是過高或過低，都可能導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行效率低下或供水泵的損壞。通常，壓力傳感器安裝在水塔的水箱中，通過測(cè)量水壓來確定水位。同時(shí)，壓力傳感器也可放置在抽水泵和排水泵上來監(jiān)測(cè)水壓。通過遠(yuǎn)程傳感器控制系統(tǒng)，操作員無需爬上水塔或前往不同地方讀取壓力傳感器監(jiān)測(cè)儀表，信息會(huì)直接輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析。然而，供水系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境卻不利于有線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施。

當(dāng)在外部環(huán)境運(yùn)行時(shí)，有線系統(tǒng)容易受到雷擊和接地故障的影響，其傳感器及連接的設(shè)備就會(huì)遭到破壞。同時(shí)，對(duì)于有線系統(tǒng)來說，電壓也是一個(gè)問題，因?yàn)閲?guó)外水箱通常只能提供120V的交流電壓。再加上有線系統(tǒng)還要求每個(gè)傳感器都連接回控制器并連接到端口上，由于水塔高度的原因，硬連線傳感器的維護(hù)費(fèi)用非常高。

無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)類似于有線系統(tǒng)，通過使用“空中電線”代替電纜來測(cè)量水塔的水壓并傳輸?shù)竭h(yuǎn)程位置。無線遙測(cè)系統(tǒng)由眾多終端節(jié)點(diǎn)組成，包括為傳感器供電的無線電，該系統(tǒng)可以測(cè)量傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)的壓力。由電池供電，終端節(jié)點(diǎn)解決了無電源或電源不穩(wěn)定的區(qū)域使用傳感器的這一難題。作為接收測(cè)量數(shù)據(jù)的中心樞紐，網(wǎng)關(guān)以Modbus格式存儲(chǔ)最近的傳感器數(shù)據(jù)，以便可編程邏輯控制器（PLC）通過控制中心或互聯(lián)網(wǎng)連接進(jìn)行訪問。

網(wǎng)關(guān)可以物理連接到PLC、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）、分布式控制系統(tǒng)（DCS），或使用蜂窩調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行無線連接。不需要2.4GHz的無線網(wǎng)絡(luò)，而只需使用900MHz，無線網(wǎng)絡(luò)可以在不同的地形、結(jié)構(gòu)和天氣情況下提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸，并可在惡劣的環(huán)境條件下運(yùn)行多年。由于節(jié)點(diǎn)和其他組件沒有物理連線，無線系統(tǒng)降低了因雷擊或接地故障而導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)，但有線系統(tǒng)卻不能幸免遇難。圖1展示了無線遠(yuǎn)程傳感器系統(tǒng)在水塔配水系統(tǒng)中的工作配置。集成的傳感器節(jié)點(diǎn)（見圖2）包括壓力傳感器、無線節(jié)點(diǎn)和本質(zhì)安全型內(nèi)置電池，將其安裝在水塔和水泵上，用于監(jiān)測(cè)水位和水壓。無需專門購(gòu)買壓力傳感器和無線節(jié)點(diǎn)，這些集成的傳感器節(jié)點(diǎn)就可以作為管道、有線傳感器和其他壓力傳感器解決方案的經(jīng)濟(jì)型替代品。

圖1：無線遠(yuǎn)程傳感器系統(tǒng)在配水系統(tǒng)中的工作配置

在無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，多達(dá)240個(gè)集成傳感器節(jié)點(diǎn)分布在不同地點(diǎn)提供反饋，以驗(yàn)證水位，并確保系統(tǒng)有足夠的壓力向用戶供水。數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)后，網(wǎng)關(guān)再以各種格式傳輸這些數(shù)據(jù)，例如4~20mA或Modbus的格式。通過接口模塊添加以太網(wǎng)（Ethernet）連接，網(wǎng)關(guān)成為了局域網(wǎng)（LAN）和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的一部分，或與蜂窩調(diào)制解調(diào)器連接，將信息傳遞給筆記本電腦或智能手機(jī)。維護(hù)人員可以通過監(jiān)控智能手機(jī)、電腦或指揮中心的水位，使調(diào)度總站的操作員可以在業(yè)務(wù)智能儀表盤上查看運(yùn)行狀態(tài)。

Pressure Scout無線壓力傳送器集合了無線電、壓力傳感器和有內(nèi)置電池的本質(zhì)安全電路，可作為管道、有線和其他壓力傳感器解決方案的經(jīng)濟(jì)型替代品。該遙測(cè)系統(tǒng)可為無線的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域提供易用和可靠的壓力測(cè)量。