近年來我國城市發(fā)展建設(shè)速度加快，小區(qū)的規(guī)模越來越大,，生活供水設(shè)備作為物業(yè)的重要組成部分也越來越龐大,、分散。隨著最近計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,，各種自來水管理系統(tǒng)應(yīng)運而生,。圖1所示的系統(tǒng)是未來城市自來水管理的一個發(fā)展方向， 但各小區(qū)的生活供水設(shè)備管理水平還相對落后,， 所以加強對現(xiàn)有生活供水設(shè)備的信息化建設(shè)與改造具有重要意義,。

1 系統(tǒng)主要功能和特點
    本文旨在利用計算機信息技術(shù)、通信技術(shù)和自動控制技術(shù),，使得物業(yè)公司能在辦公室內(nèi)對小區(qū)生活供水設(shè)備的主要運行參數(shù),、管網(wǎng)信息及設(shè)備運行狀況進行動態(tài)監(jiān)測、實時調(diào)度和控制,，從而實現(xiàn)自動化信息管理,。圖2為小區(qū)生活供水設(shè)備遠程監(jiān)控系統(tǒng)的原理圖。系統(tǒng)具有如下功能和特點：
    (1)可同時監(jiān)控多個泵房設(shè)備的運行情況,，可足不出戶第一時間巡查水泵設(shè)備,。
    (2)能顯示測量的壓力、流量,、水泵[1]運行數(shù)量,、水泵運行頻率等數(shù)據(jù),。
    (3)可遠程進行數(shù)據(jù)設(shè)置，遠程控制設(shè)備啟停,。
    (4)具有各種動態(tài)系統(tǒng)圖形顯示功能,，可分區(qū)、分段地顯示每臺水泵工作狀態(tài)情況,，如運行,、停止、故障等,。
    (5)具有故障報警,、故障顯示、故障查詢功能,。
    (6)具有每臺設(shè)備運行累積時間記錄功能。
    (7)所有的記錄具有報表功能,，可通過Excel表格的形式進行輸出,、保存，便于通過Office軟件進行數(shù)據(jù)計算處理,。
    (8)預(yù)留系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口,，以便與自來水廠售后服務(wù)中心進行遠程通信。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
    監(jiān)控系統(tǒng)的硬件主要由現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備,、藍牙通信模塊和上位機及監(jiān)視軟件三部分組成,。
2.1監(jiān)控設(shè)備
    考慮到系統(tǒng)輸入、輸出的信號較多,，且信號類型復(fù)雜,，所以本文選用功能強大、性能優(yōu)異的西門子S7-300/400系列PLC[2]作為現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備,。它主要由CPU模塊,、數(shù)字量擴展模塊和模擬量擴展模塊[3]組成。CPU模塊是整個PLC的大腦,，它要完成信號采集,、數(shù)據(jù)處理、信號輸出和數(shù)據(jù)通信等功能,。它附屬的MPI通信口可以直接連接到藍牙串口適配器,，以完成與上位機的藍牙通信。數(shù)字量擴展模塊用于輸入水泵手/自動狀態(tài),、運行或停止狀態(tài),、故障狀態(tài)和遠程啟停指令，并輸出相應(yīng)的開關(guān)量信號去完成水泵的啟動,、停止和故障聲光報警等,。模擬量擴展模塊用于接收管路壓力、流量和水位信號，并把經(jīng)過測量轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送給CPU模塊,，以便作進一步運算和信號遠傳,。
2.2藍牙通信模塊
    本案小區(qū)物業(yè)公司主要坐落于一樓，供水設(shè)備一般在地下一層,，兩者之間若采用有線通信將需要架設(shè)較長的電纜線,，而且施工麻煩。如果物業(yè)公司中途更換辦公地點,，又需要重新布線和施工,。所以本文采用無線藍牙通信技術(shù)，通過無線進行數(shù)據(jù)傳輸,，避免了架設(shè)電纜線的困難,。
    藍牙(Bluetooth)[4]是一種短程無線電技術(shù)。工作在2.4 GHz的ISM頻段,該頻段在全球范圍內(nèi)屬綠色免費頻段,，使用該頻段無需向無線電資源管理部門申請許可證,。藍牙采用了快速跳頻（Frequency Hopping）方式來擴展頻譜（Spread Spectrum），將2.402 GHz～2.48 GHz頻段分成79個頻點,，相鄰頻點間隔1 MHz,。藍牙設(shè)備在某個頻點發(fā)送數(shù)據(jù)之后，再跳到另一個頻點發(fā)送,，而頻點的排列順序則是偽隨機的,，每秒鐘頻率改變1 600次，每個頻率持續(xù)625 μs,。這使得藍牙技術(shù)比其他系統(tǒng)如數(shù)傳電臺,、無線Modem等都更穩(wěn)定可靠。
    本文選用西門子S7-300/400系列的PLC藍牙通信模塊FS-BT-MPI[5],，如圖3所示,，它是由四星電子自主研發(fā)生產(chǎn)的工業(yè)級藍牙MPI適配器，實現(xiàn)計算機或觸摸屏等裝置的RS232口或USB口到西門子S7-300/400系列PLC的MPI口的藍牙無線數(shù)據(jù)通信,。

    該通信套件可完全替代傳統(tǒng)的編程通信接口適配器,，如PC/MPI、USB/MPI,、PC Adapter等,。無需改動原有串口的通信協(xié)議和各種編程軟件、監(jiān)控軟件等,，無需設(shè)置,，即插即用十分方便，不失為近距離串口無線通信的最佳選擇,，特別適合使用在以下場合： (1)移動或旋轉(zhuǎn)的設(shè)備之間的串口通信,；(2)河溝對面,、公路或鐵路對面的設(shè)備之間的通信； (3)其他所有不便于敷設(shè)電纜的設(shè)備之間的通信,。由于該藍牙串口產(chǎn)品全部按工業(yè)級設(shè)計,，除全部采用工業(yè)級芯片外,在RS232/RS485/RS422各端口以及電源端口，均設(shè)計有浪涌保護或防雷擊保護電路,。對于電源則采用寬電壓輸入,，不怕電源抖動變化的影響。同時輸入的電源經(jīng)內(nèi)部DC/DC模塊隔離后,，給電路板供電,，這樣輸入電源可取自任意設(shè)備，而不必擔心共地干擾可能引起對設(shè)備的損壞,。每套由FS-BT-MPI由兩只FS-BT-MPI模塊組成,，一只連接到上位機的RS232口或USB口，另一只連接S7-300/400系列PLC的MPI口（RS485接口）,，出廠時已配對設(shè)置好,。只能在配好對的兩只FS-BT-MPI之間建立通信，不同對的藍牙模塊不能混用,，各對的通信互不影響,，就像汽車的遙控鑰匙只能打開與它配對的汽車一樣,。模塊面板上有4個發(fā)光二極管指示燈,，可以通過該指示燈判斷出模塊的工作狀態(tài)，如表1所示,。

    兩只模塊上分別有三只撥動開關(guān),，用于設(shè)定藍牙通信的波特率，如表2所示,?？紤]到本系統(tǒng)參數(shù)的變化不是很快，且需要通信的數(shù)據(jù)量也不大,，所以本文選用的波特率是慢速的19 200 b/s,。這樣既能滿足系統(tǒng)的需要，也能獲得足夠高的通信穩(wěn)定性和可靠性,。

2.3 上位機及監(jiān)視軟件
    上位機即是一臺PC計算機,。監(jiān)控軟件將現(xiàn)場設(shè)備采集的信號以圖形及數(shù)據(jù)的方式在顯示屏上顯示出來。常見的監(jiān)控軟件有組態(tài)王,、WebAccess,、WinCC等，本文選用組態(tài)王6.53版本作為系統(tǒng)的監(jiān)控軟件,。
3 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件
    監(jiān)控系統(tǒng)的軟件主要由PLC程序和上位機組態(tài)軟件兩部分組成,。
3.1 PLC程序
    該部分程序包括主程序和100 ms定時中斷服務(wù)程序,，如圖4所示。主程序完成定時器,、藍牙通信的初始化,，然后就等待定時中斷的進入。每當100 ms時間到后,，就進入了服務(wù)子程序,。首先查詢藍牙通信有無數(shù)據(jù)輸入，如有,，則先接收再存儲,。接著判斷收到的數(shù)據(jù)中有無遠程（緊急情況下，在物業(yè)辦公室）啟停泵請求,，若有,，則先啟動或關(guān)停相應(yīng)的水泵，以達到快速調(diào)節(jié)管路壓力和流量的目的,。然后計算壓力,、流量的值，并判斷有無故障點,，如有,，則生成故障號。最后將壓力,、流量和水泵狀態(tài)等數(shù)據(jù)一起通過藍牙發(fā)送出去,。

3.2 上位機組態(tài)軟件
    通過組態(tài)上位機軟件，本文能在計算機顯示屏上設(shè)置一些按鍵,，并定義成相應(yīng)的泵號,，緊急情況下可以按下按鍵，達到遠程控制水泵的目的,。借助于藍牙通信,，可以將接收到的水泵狀態(tài)、管路壓力和流量等值,，通過顯示窗口或棒狀圖的形式顯示出來,。再結(jié)合預(yù)測、統(tǒng)計,、數(shù)學模型,、空間分析等手段，根據(jù)經(jīng)濟,、技術(shù)指標和實際情況,，進行優(yōu)化控制反饋，完成對供水管網(wǎng)調(diào)度,、設(shè)備管理等各個環(huán)節(jié)的合理配置,。
    本遠程監(jiān)控系統(tǒng)除了可以實現(xiàn)用戶對數(shù)據(jù)實時監(jiān)控的目的,，還可以完成其他輔助功能，如報表功能,、數(shù)據(jù)曲線分析功能,，都為供水管網(wǎng)系統(tǒng)提供了可靠的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)經(jīng)過在寧波港務(wù)局大樓的幾年運行,，證明了系統(tǒng)不但可靠性高,，而且大大提高了安全性和工作效率， 保證了供水質(zhì)量,，滿足了日益增長的用水量的需求,，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。其固有的先進性,、實用性,、擴充性、安全性,、可靠性,，使其必將在供水行業(yè)越來越廣泛地推廣應(yīng)用，為供水行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻,。
參考文獻
[1] 許振茂. 森蘭變頻調(diào)速器在風機水泵中的節(jié)能應(yīng)用[J].自動化博覽, 2003,，20(5):56-57.
[2] 凌志浩,吳勤勤.智能儀表原理與設(shè)計技術(shù)[M].上海:華東理工大學出版社,2003：112-114.
[3] 許永和.USB外圍設(shè)備設(shè)計與應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2002:92-93.
[4] 何榮森,，王宏寶.藍牙技術(shù)及其硬件設(shè)計[J].電子技術(shù), 2001(4):13-16.
[5] CANT C.  WDM設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)指南[M].北京：機械工業(yè)出版社,，2001:79-82.