1、輸水管道破損的快速發現及報警系統研究報告一、立項的背景和依據1、隨著當今社會的發展，生產生活的用水量急劇增大，地下的輸水管道日趨繁密而交錯縱橫。但隨著輸水量劇增的同時，總會不期然的發生一些事故，很容易導致輸水管道的破損，并且破損管道埋于地下，受到各種地質條件的影響，難以及時發現。而現代城市水資源的相對匱乏，因此，如何快速的檢測到破損漏水，并進行及時報警，是十分重要的。2、此次立項的目的在于輸水管道一旦發生問題，能夠及時準確的反饋給有關部門，并及時維修，將損失降到最低。通過這項系統，既可以順應當今可持續發展、綠色環保的趨勢，又能切實保證水的傳輸過程中的穩定，使效益最大化，損失最低化，因此具有廣闊

2、的前景。二、主要的研究內容和研究方法主要是 GIS 系統與 GPRS 無線通信技術的整合，先來介紹 GIS（一）GIS 空間數據獲取技術在自來水管線建設中的應用1、目前GIS空間數據庫的現狀隨著GIS技術的應用與推廣用戶對基礎地理數據的準確性也提出了更高的要求。目前我國現有的自來水管線建設的資料殘缺不全而且有關的資料精度不高與當前的現實情況有出入，因此GIS空間數據獲取技術的信息系統大量應用于自來水管線建設非常有必要。1.1 GIS空間數據獲取的策略及技術方法在獲取GIS空間數據之前首先要根據項目的目標和任務確定更新范圍、內容和周期制定相應的技術規范和標準落實項目經費和人員并組織有關部門進行實

3、施。相關專門機構要通力合作和大力支持。并且需要有責任心強具有豐富經驗的驗收部門層層把關才能確保數據的準確性和實效性最終保證GIS數據獲取的質量。1.2 GIS空間數據獲取過程中所面臨的問題1、獲取變換的信息的途徑對于GIS數據獲取這項工作而言最關鍵的問題就是要速度快數據準并且所花費的經費數目較少。要做到這些那么首先就是要確定更新的周期各方面選取確實何種方式在這一周期期間內獲得最翔實和準確的數據。2、對于GIS數據變化信息的采集若GIS空間數據相關的影像數據進行了更新那么主要的技術問題將會涉及到最新影像資料的獲得影像識別與特征對于這些影像照片需要采用專用的軟件并選擇合適的人員進行培訓以達到準確掌

4、握這些GIS空間數據。3 、GIS空間數據變化的更新標準對于已經建成的GPS系統其面臨的主要問題就是現勢資料數據的更新與循環運行，這就需要保持現勢資料的更新速度，從而推動GIS系統健康、和諧地應用與發展。4、 GIS空間數據獲取技術在自來水管線建設中的應用自來水管線建設過程中通常會需要DN15到DN2600二十多種管徑鋼管、球墨鑄鐵等六種管材再加上市區配水管線長度較大屬于多水源性質的管風給水系統另外在管網上還要設置閘門、消火栓等。為了對這龐大的供水管網進行高效、科學的管理采用先進的GIS技術就非常有必要。5、GIS空間數據自來水管線建設中需要與其他技術綜合運用在自來水管線建設當中為了實現對地下

5、供水管網信息的采集、錄入、處理、存儲、查詢、分析、顯示、輸出、信息更新并提供其它專題系統應用需要將GIS技術與其他技術綜合運用比如說CAD技術、數據庫技術、網絡技術、專題應用模型等等這些都會提高自來水管線網數據處理的科學化、自動化、信息化提高工作效率和水平。同時為自來水管網的規劃、設計及建設和管理工作提供高質量的基本管網的資料實現管網信息及用戶信息的統一化管理、信息的發布與共享。6、 GIS空間數據的獲取技術自來水管線建設中的作用GIS空間數據的獲取技術的提高對于自來水管線建設過程中所需的地理信息數據庫具有重要的意義可以實現管網的主要業務的自動化管理實現管網數據的查詢、統計、分析、輔助規劃設計

6、、應急處理、水力計算等。同時可以快速輸出符合標準或符合用戶要求的各種地圖實現面向社會公眾的網上管網地理信息服務。為自來水集團供水分公司其它信息系統提供標準化的、權威的、多種比例尺的供水管網基礎地理平臺和實現供水管網地理信息的實時更新等。當前GIS空間數據已經在自來水管線建設方面達到了穩定的狀態并有效的服務于社會提高了居民的日常生活水平。同時GIS空間數據獲取技術的提高對于應用于自來水管線建設具有重要的意義。當一個城市的GIS 城市管網相對成熟即可在管道處加裝相應的GPRS信息傳輸系統。（二）GPRS 無線通信技術監控原理在理論分析和大量的現場考察后我們發現，自來水管網如果輸送正常，那么管內的水

7、壓是一個比較平穩的值。在水管破裂后，水壓會有下降，下降程度和破裂口的出水量有關。所以我們可以通過實時監測管道水壓，并設定一個水壓下限報警和水壓變化率報警來及時發現管網的異常。通信方式因為自來水管網分布非常廣泛，如果用傳統的有線通信方式來傳送現場數據，將耗費極大的人力物力來施工和維護。所以應該選擇無線方式，而傳統的數傳電臺存在功耗大，組網困難，成本高等缺點。而較先進的GSM 短信通信方案則存在大數據量收發不可靠的缺點，特別是在節假日，這時移動業務非常繁忙，短信延時會變得不確定，甚至可能出現數小時后送達信息的情況。而此時恰恰是市民用水最頻繁，最考驗水務部門反應能力的時候。綜合考慮我們選擇了目前最先

8、進的GPRS 無線通信方案，它同時具有組網方便、建設和維護成本低、通信可靠迅速等優點，是本系統的理想通信方式。3 系統組成本系本系統由水壓傳感器、現場監控及無線通信設備、監控中心服務器和數據庫軟件幾大部分組成，系統組成如圖所示。水壓傳感器水壓傳感器可以使用常見的壓力變送器。變送器是將物理信號或普通電信號轉換為標準電信號輸出或能夠以通訊協議方式輸出的設備。該應用中我們可以選擇輸出形式為05V電壓或420mA 電流的變送器。變送器的工作電壓通常有5V、12V、24V 等數種?，F場監控及無線通信終端現場終端要求可以完成從變送器讀取采樣結果，并把采樣結果通知監控中心服務器。由于終端系統是位于管線的各個

9、監測點上的，通常都沒有市電供應，所以需要使用電池供電。本系統的實現難點就在于現場終端系統的功耗問題。綜合考慮后，用戶可以接受和認可的終端工作流程是終端平時處于低功耗休眠狀態，采用定時喚醒的方式采樣當前水壓值。如果水壓正常，則按預先設定的時間間隔上線通報數據。如果水壓超限，則立即啟動無線通信，將警情信息通知用戶。在通告完采樣數據后，設備恢復低功耗的正常工作狀態。3.3監控中心及服務器軟件監控中心的作用是接收現場終端上傳的數據，并具有數據庫功能，可以將各個終端的數據保存起來供以后分析使用。同時監控中心軟件還應具有警情提醒的功能，當終端設備出現警情時，要能提醒工作人員緊急處理。系統工作流程終端設備上電后將周而復始的完成數據采集、數據上傳的工作，監控中心則接收各個終端設備上傳的數據。終端安裝要點終端通常是在戶外無人值守的環境下工作，而且因為要靠近輸送管線安裝，所以通常是安裝在維護井中。維護井環境比較惡劣，建議用戶將ZWG-5221LV、電池和壓力變送器集中安裝在防水箱中，再將防水箱安裝在現場，如圖所示。設備天線通過防水箱的防水孔延伸到設備外部，請將天線安裝在信號較好的地方，盡量安裝到地面以上。如果因為防盜等原因而不便把天線外置的話，可以聯系購買防盜天線或偽裝天線。三、創新的主要方式，便是 GIS 與 GPRS 信息通信系統的相結合，徹底解決現階