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摘 要:如今自来水厂逐渐使用监控系统展开管网运维管理,通过结合GPS技术的应用,优化监控系统的功能。基于此,本文先分析了GPS监控系统的优势,然后研究了系统设计,从系统构成、运行原理、功能设计和消除误差四个方面进行了具体的分析,以期通过结合GPS技术优化监控系统功能,让监控系统辅助管网管理,提高管理效率,提高自来水厂供水服务水平。
关键词:GPS;自来水管网;监控系统
引言:自来水厂如今加快自动化建设,自来水厂管网图更新慢、阀门位置模糊、阀门控制范围不明确等问题逐渐显露出来,人工难以改善上述问题,随着通信技术、GPS技术的广泛应用,为自来水厂管网管理提供了管理空间,通过建设管网监控系统,对自来水管网展开自动化监控。因此,研究自来水管网GPS监控系统的设计,对于优化自来水管网管理有着重要作用。
一、自来水管网GPS监控系统的优势
自来水管网监控是实现自来水厂自动化管理的重要举措,随着自来水厂对于管网运行管理提出更高的要求,越来越多的技术融入监控系统,让监控系统的功能和服务更加完善。自来水管网监控系统使用全球卫星定位技术,融合计算机网络、通信技术、GIS技术以及GPS技术等,适合在自来水管网运行中展开业务管理。通过使用GPS技术,让监控信息得到准确的传输,同时使用地理信息系统综合分析定位信息[1]。在自来水管网遇到紧急事故时,可以第一时间对事故进行处理,維护管网的信息,实施动态化测量,方便于自来水管网的自动化处理,提高自来水运维管理的工作效率。
二、基于GPS的自来水管网监控系统设计
(一)系统构成
自来水管网监控系统主要包括GPS系统、GIS系统、数据库、SCADA系统、压力监测系统以及通信链路。在网络环境下,监控系统可以保证多个用户同时操作,同时满足多站点共享的要求。其中GPS系统包含24颗卫星,实现全球覆盖,卫星可以连续发射信号和电文,电文中涵盖了卫星位置数据。GPS系统可以完成全天候定位,且定位精度高,具有一定抗干扰能力和良好的保密性,由于自动化水平较高,可以节约观测测量时间和成本。此外定位单元也是系统重要构成,将基准站放置在已知高程和坐标的电位,通过接收卫星信号,通过数据链形式将卫星信号传递给周围用户。监控单元可以为高层人员提供决策和调度的支持,通过监控平台、显示器、无线通信设备等,使用中心站天线通信,数据经过通信接口传送给微机处理,经过解码处理分析,传输给监控GIS系统。工作站使用HUB连接显示器、监控终端、服务器等,让发布控制命令、地图定位、数据搜索等功能得到实现。经过二次开发监控系统,增加数据处理模块,让管网得到全面的监控。
(二)运行原理
管网普查过程中线使用GPS静态功能建立控制网,将其作为常规控制点。通过基准站上精准的地心坐标和当做转换参数,作为起算数据。在待测点上使用GPS接收机,再展开数据的观测。观测期间,基准站可以接收同步数据,对三维坐标进行解算,在解算结果逐渐稳定的情况下,要求精度达到设计的要求。展开动态测量要启动差分基准站,发射改正信号。流动站根据航线以及间隔测量,和基准站一起同步观测数据,确定采样具体位置。完成全部测量工作之后,显示出已经测量的线路。处理事故过程中,如地下管线发生漏水事故,依赖压力监测系统对压力信息进行检测,通过自动控制向监控中心反馈。监控中心对信息进行分析,向维护人员提供事故GPS坐标位置。决策人员根据GIS平台提出的数据分析报告,下达指令给检修部门具体的阀门位置,利用GPS系统调用数据信息,对阀门和井的位置进行实时检测,实现管线监控以及抢修。
(三)功能设计
(1)测量功能,要求监控系统展开静态测量、实时测量、快速测量几种测量方式,测量功能可以支持管网普查,通过实时测量,向管网输出实时精密控制点以及管线位置的坐标。
(2)处理事故,利用控制界面准确显示作业点,为作业人员导航,导航的误差可以控制在5cm之内,方便确定管线结点以及阀门位置。
(3)放样,根据系统数据库中GIS坐标,可以制定准确的作业计划,在野外展开工程放样,根据公路的要求,在系统中输入曲线要素,完成实时实地编辑曲线、直线等,有序完成实地的放样工作。
(4)快速成图,系统可以快速自动生成管网矢量图,根据系统GPS定位数据,让矢量电子地图可以和GPS定位信息完美结合移动目标和文字。
(5)管理地理信息,结合GPS和GIS系统数据库,可以有效查找自来水管网中突发事件地点,更新GIS数据库,掌握管网管线纵横走向,对地貌和地物展开全面数据调查。建成自来水管网的监控系统,系统将以供水管网作为中心,提供空间信息等,监控系统借助于企业网络,形成动态实时监测的通信网络。
(四)误差消除
分析GPS测量误差消除措施,可以满足监测精度实际要求。一是使用差分法消除误差,对于SA频率抖动、卫星频率不稳定、定位误差、接收机振荡误差等方法,通过差分法的应用对误差进行消除处理[2]。二是信号被天线接收前被其他物体反射,造成出现严重的误差,造成卫星信号出现失锁,要使用双频观测对误差进行检查,要清理天线附近反射体,减少此类影响。三是消除对流层折射造成的误差,长距离可利用双频接收机对折射误差进行消除。四是消除电离层折射,采用双频相位和电离改正模型对折射影响进行消除。
结论:综上所述,自来水管网GPS监控系统主要包括GPS系统、GIS系统、数据库、SCADA系统、压力监测系统以及通信链路。系统功能主要有测量功能、处理事故、放样、快速成图、管理地理信息。通过GPS监控系统的设计,让系统具备更完善的功能,提高自来水厂的服务水平,提高运检维修效率。
参考文献:
[1]董鹏飞. 基于超声波流量计的自来水管网无线监测系统的研制[D].哈尔滨工业大学,2017.
[2]张勇,张俊,张小波,等.成都自来水管网移动巡检系统的设计与实现[J].测绘与空间地理信息,2015,38(09):119-121.
关键词:GPS;自来水管网;监控系统
引言:自来水厂如今加快自动化建设,自来水厂管网图更新慢、阀门位置模糊、阀门控制范围不明确等问题逐渐显露出来,人工难以改善上述问题,随着通信技术、GPS技术的广泛应用,为自来水厂管网管理提供了管理空间,通过建设管网监控系统,对自来水管网展开自动化监控。因此,研究自来水管网GPS监控系统的设计,对于优化自来水管网管理有着重要作用。
一、自来水管网GPS监控系统的优势
自来水管网监控是实现自来水厂自动化管理的重要举措,随着自来水厂对于管网运行管理提出更高的要求,越来越多的技术融入监控系统,让监控系统的功能和服务更加完善。自来水管网监控系统使用全球卫星定位技术,融合计算机网络、通信技术、GIS技术以及GPS技术等,适合在自来水管网运行中展开业务管理。通过使用GPS技术,让监控信息得到准确的传输,同时使用地理信息系统综合分析定位信息[1]。在自来水管网遇到紧急事故时,可以第一时间对事故进行处理,維护管网的信息,实施动态化测量,方便于自来水管网的自动化处理,提高自来水运维管理的工作效率。
二、基于GPS的自来水管网监控系统设计
(一)系统构成
自来水管网监控系统主要包括GPS系统、GIS系统、数据库、SCADA系统、压力监测系统以及通信链路。在网络环境下,监控系统可以保证多个用户同时操作,同时满足多站点共享的要求。其中GPS系统包含24颗卫星,实现全球覆盖,卫星可以连续发射信号和电文,电文中涵盖了卫星位置数据。GPS系统可以完成全天候定位,且定位精度高,具有一定抗干扰能力和良好的保密性,由于自动化水平较高,可以节约观测测量时间和成本。此外定位单元也是系统重要构成,将基准站放置在已知高程和坐标的电位,通过接收卫星信号,通过数据链形式将卫星信号传递给周围用户。监控单元可以为高层人员提供决策和调度的支持,通过监控平台、显示器、无线通信设备等,使用中心站天线通信,数据经过通信接口传送给微机处理,经过解码处理分析,传输给监控GIS系统。工作站使用HUB连接显示器、监控终端、服务器等,让发布控制命令、地图定位、数据搜索等功能得到实现。经过二次开发监控系统,增加数据处理模块,让管网得到全面的监控。
(二)运行原理
管网普查过程中线使用GPS静态功能建立控制网,将其作为常规控制点。通过基准站上精准的地心坐标和当做转换参数,作为起算数据。在待测点上使用GPS接收机,再展开数据的观测。观测期间,基准站可以接收同步数据,对三维坐标进行解算,在解算结果逐渐稳定的情况下,要求精度达到设计的要求。展开动态测量要启动差分基准站,发射改正信号。流动站根据航线以及间隔测量,和基准站一起同步观测数据,确定采样具体位置。完成全部测量工作之后,显示出已经测量的线路。处理事故过程中,如地下管线发生漏水事故,依赖压力监测系统对压力信息进行检测,通过自动控制向监控中心反馈。监控中心对信息进行分析,向维护人员提供事故GPS坐标位置。决策人员根据GIS平台提出的数据分析报告,下达指令给检修部门具体的阀门位置,利用GPS系统调用数据信息,对阀门和井的位置进行实时检测,实现管线监控以及抢修。
(三)功能设计
(1)测量功能,要求监控系统展开静态测量、实时测量、快速测量几种测量方式,测量功能可以支持管网普查,通过实时测量,向管网输出实时精密控制点以及管线位置的坐标。
(2)处理事故,利用控制界面准确显示作业点,为作业人员导航,导航的误差可以控制在5cm之内,方便确定管线结点以及阀门位置。
(3)放样,根据系统数据库中GIS坐标,可以制定准确的作业计划,在野外展开工程放样,根据公路的要求,在系统中输入曲线要素,完成实时实地编辑曲线、直线等,有序完成实地的放样工作。
(4)快速成图,系统可以快速自动生成管网矢量图,根据系统GPS定位数据,让矢量电子地图可以和GPS定位信息完美结合移动目标和文字。
(5)管理地理信息,结合GPS和GIS系统数据库,可以有效查找自来水管网中突发事件地点,更新GIS数据库,掌握管网管线纵横走向,对地貌和地物展开全面数据调查。建成自来水管网的监控系统,系统将以供水管网作为中心,提供空间信息等,监控系统借助于企业网络,形成动态实时监测的通信网络。
(四)误差消除
分析GPS测量误差消除措施,可以满足监测精度实际要求。一是使用差分法消除误差,对于SA频率抖动、卫星频率不稳定、定位误差、接收机振荡误差等方法,通过差分法的应用对误差进行消除处理[2]。二是信号被天线接收前被其他物体反射,造成出现严重的误差,造成卫星信号出现失锁,要使用双频观测对误差进行检查,要清理天线附近反射体,减少此类影响。三是消除对流层折射造成的误差,长距离可利用双频接收机对折射误差进行消除。四是消除电离层折射,采用双频相位和电离改正模型对折射影响进行消除。
结论:综上所述,自来水管网GPS监控系统主要包括GPS系统、GIS系统、数据库、SCADA系统、压力监测系统以及通信链路。系统功能主要有测量功能、处理事故、放样、快速成图、管理地理信息。通过GPS监控系统的设计,让系统具备更完善的功能,提高自来水厂的服务水平,提高运检维修效率。
参考文献:
[1]董鹏飞. 基于超声波流量计的自来水管网无线监测系统的研制[D].哈尔滨工业大学,2017.
[2]张勇,张俊,张小波,等.成都自来水管网移动巡检系统的设计与实现[J].测绘与空间地理信息,2015,38(09):119-121.