远程GPRS闸阀控制系统研究与开发

杜银泉

摘 要：水、电、气管网系统的闸阀开关控制长时间以来，一直采用手动、半自动控制，给安全生产、实时控制带来了很多不利。文章论述了基于GPRS技术实现远程闸阀控制以及具体的解决方案。

关键词：远程控制；闸阀；安全生产；GPRS；数据库；软件开发

1 系统概述

水、电、气电力电网等管网系统的闸阀开关控制较长时间以来，一直采用手动、半自动控制。这给一些实时性强、高空、高温、高粉尘、远程等环境的操作带来困难，降低了工作效率，同时给生产带了很多不安全隐患。如果在电力配送系统、水、电、气等管网系统中大面积使用远程闸阀开关控制，就可以避免由于特定自然环境带来的不安全隐患，且可以使控制点与控制中心实时控制和双向交流。控制信号正确无误传输就成为这一系统的首要关键，传统做法是用载波的方式传送信号和通信，这种方式主要的缺点是信号不稳定，抗干扰力弱，杂波严重。作为安全生产用的闸阀开关系统，显然不能选用这种方式。我这里选择GPRS系统来完成信号传输，该系统覆盖地域广，技术成熟，信号稳定。

GPRS数据实现分组发送和接收，使用费用按数据流量计算，根据控制需要决定数据量，从而决定费用，如果只是一般的控制信号，数据流量很低，费用将很低。如果需要显示现场图像等，则数据量大，费用就高些。总之，GPRS的服务成本仅是CSD（电路交换数据，即通常说的拨号数据，欧亚WAP业务所采用的承载方式）服务成本的十分之一，是完全可以用于本系统信号传输的。

远程GPRS闸阀控制系统是基于GPRS技术的电网、管网管理系统。它由电动闸阀开关、带GPRS通讯模块的信号控制器和计算机调度服务器及操作终端组成。信号控制器实时采集闸阀开关控制对象的数据、过滤数据和发送控制信号，并通过GPRS把数据汇集到服务器，对数据进行分析，实时对闸阀开关进行控制。具有采集数据快速准确，控制及时，可靠性等特点，极大地提高了生产安全和工作效率。

系统除了能准确、实时可靠的控制外，还可以提供现场监视功能，峰谷调控功能，如某条输气管道的流速、压力异常；送电线路上的用电高峰控制、逆相报警、过载报警等；系统还可以结合移动公司的短信平台，在报警时，可根据具体内容发短信给相关的管理人员。另外可以很方便的实现各种软件开发，根据不同的统计和管理需要开发不同的自动调度软件和办公自动化软件，完善各类开关网系统的MIS系统建设。

2 系统设计

根据自动控制相关条件及原理，远程GPRS闸阀控制系统主要由四部分组成，第一部分是电动闸阀；第二部分是带GPRS通讯模块的信号控制器；第三部分是GPRS通信系统；第四部分是计算机调度服务器及操作终端。

2.1 电动闸阀设计

电动闸阀和我们现在所使用的电动闸阀本质上没有什么区别，只是增加了一个空气开关、继电器、放大器等设备组成的电机控制阀。这些器件共同构成电动闸阀，实现起来比较简单，一般的电器工程师与维修工配合都可以完成组装。

实际的控制电力输送线路、水管网、气管道的案例中，电力线要考虑使用双线路供电或提供后备电源，当然要看所控制闸阀开关的重要程度和当地的电网质量。同时，不同的管网闸阀选择也很重要，电网闸阀稍简单些，气网要注意防火。

电机控制闸阀（开关）是启动和停止电动机的开关，含有GPRS模块。主要有两方面的功能：一是动作条件信号接收，既接收控制信号，如果是开闸的信号它就接通电动机电源，开启闸阀，如是关闸信号，就接通电动机电源，使电机反转关闭闸阀或关断送电线路。这是远程控制成功与否关键的一环，所以对设备的稳定性要求较高，特别是开关的各触点质量要求较高；二是对闸阀监测及周围环境的监测，把需要的数据传到服务器处理。如水压、气压高低，闸阀开启或关闭深度，送电高峰、低谷、过载、反向等所须监测及周围环境的数据、图像都可以按具体情况和需要设计不同的软件来达到一些特殊的目的。

2.2 带GPRS通讯模块的信号控制器设计

控制信号传输由GPRS模块通过移动公司的通信平台实现信号双向交流，完成对所控闸阀的实时控制。控制信号由服务器发出，闸阀监测及附属设备监测的信号由各种传感器通过A/D转换器提供，并由GPRS模块发送回服务器。GPRS模块信号控制器一方面接收控制信号，另一方面要传送现场取样信号，它是系统核心中的核心。

GPRS通讯模块与一般的GPRS模块略有不同，这里集成了A/D及D/A转换器，A/D转换器用于接收传感器的信号，转换为数字信号由GPRS发送到服务器；D/A转换器用于接收GPRS发送的控制信号，并转换成模拟信号传送给继电保护设备而完成对闸阀的控制。

2.3 GPRS通信系统设计

GPRS网是基于GSM网的工作，系统共用GSM基站，通过路由器实现GPRS骨干网互联等。实际工作中，GPRS通信系统现在基本上全国移动通信公司都可以提供服务，只须申请即可。

3 计算机调度服务器及操作终端设计

计算机调度服务器及操作终端设计是系统的信息处理中心，它分为主通信服务器、数据服务器、数据处理服务器、打印服务器、工作终端等。

通信服务器：主要负责控制信号的发送和接收。

数据服务器：主要负责数据的存储。

数据处理服务器：主要负责数据的处理，提出处理意见，并向通信服务器发送。

打印服务器：打印各种数据，如处理意见、报警、人为控制等。

工作终端：用于人工控制、实时查询、系统软件开发。如设置报警内容、设置停电条件、停电报警、逆相报警、超温报警、过压报警、过流报警、过载报警、数据统计、查询、备份、生成报表、图表、存档、远程控制断电等功能。

GPRS远程闸阀控制系统的另一核心部分是应用软件开发，应遵循DL/T645通讯规约，可以使用数据库存储大量的数据和通用的操作系统，根据不同的管网系统，开发不同功能的软件。如使用ORACLE、MS-SQL数据库、使用Windows、Linux操作系统等，方便使用。

参考文献

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