低功耗可编程RTU 在供水管网监控中的应用
作者：腾控科技 来源：www.tengcon.com 发布于：2017-06-20 15:19:37
供水管网监控系统适用于供水企业实施供水管网的远程监测，工作人员在调度中心远程监测供水管网的压力及流量情况，可以对远程现场的运行设备进行监控，以实现管道压力、水流量的数据传送及阀门开关的自动管制，保障供水压力平衡，流量稳定，及时发现和预测爆管事故的发生，实现城镇供水的信息化、现代化，最大程度上减少水资源的浪费。
方案包括云端服务器，云端软件，移动设备端软件，CLAA基站（可选），低功耗可编程控制器和压力传感器，水质传感器，流量计，电动阀等构成。
实时监测供水管网的压力、流量，水质等参数；
自动生成压力、流量曲线，及各种报表；
支持管网快速失压自动关断功能，隔离爆管管路；
建立精确的管网GIS系统，清晰地了解管网的具体分布情况；
在GIS上根据压力，流量，管网材质，粗细对管网进行着色；
人员定位与服务派遣；
划分单独计量区域，对管网进行漏损监控。提供辅助决策建议，对漏损严重区域进行重点探查；
远程维护监测设备；
支持定时上报和监测数据超限上报；
支持电池供电、太阳能供电、市电供电等多供电方式；
采用3G/2G运营商网络通信或者采用LORAWAN无线通信方式，支持CLAA规范；
现场可存储、显示、查询压力、流量等数据及工作参数；
防水防潮等级高，测井内安装时防水等级为IP67
系统构成如下图
内部接线示意
TLP160低功耗可编程控制器，采用低功耗的32位ARM处理器，集成了运营商无线通信模块，USB接口，SD存储卡，太阳能电池最大功率点跟踪控制，电池充电管理，模拟量采集，开关量/脉冲量采集，开关量输出和串行通信接口于一体的产品。
产品提供1个2G/3G的运营商通信接口，可以支持移动，联通和电信的网络，一个SIM卡接口。
或者支持1个支持CLAA规范的LORAWAN接口。
产品提供一个USB接口，作为编程调试接口。
配有MINI SD存储卡接口，支持高速SD接口，支持FAT32文件系统，单个文件最大不超过4GB。支持1GB/4GB/8GB/16GB存储卡。
支持太阳能电池板的最佳功率点控制，尽可能多的从太阳能电池板榨取功率，降低对太阳能电池板的要求
电池充电管理支持铅酸电池或者磷酸铁锂电池，最大充电电流为2A,在电池接近充满后，支持涓流充电功能，尽可能大的延长电池寿命。
提供4路模拟量输入，AD分辨率为12位。
提供4路干接点的开关量输入
提供4路晶体管的开关量输出，可以是N沟或者P沟类型，也可以把2路开关量输出组合在一起，构成H桥输出方式，可以输出正负电压
串行通信接口通过跳线可以选择为RS232或者RS485接口，支持用户编程实现仪表协议。
提供1路带限流的电池电压输出，可以给仪表或者其他设备供电。
1.1.2.1环境条件
工作温度 -40℃～85℃
相对湿度 10%～90% 无凝露
大气压 88KPa～108KPa
防护等级 IP30
气体环境 无腐蚀性气体，无爆炸性气体
电磁环境条件
ESD IEC61000-4-2 4kv
瞬变脉冲群 IEC61000-4-4 2.5KV
浪涌 IEC61000-4-5 1KV
射频电磁场辐射抗扰度 IEC61000-4-4 3V/M
1.1.2.2接口
无线通信接口 2G/3G或者满足CLAA规范的LORAWAN接口
编程接口 USB2.0
太阳能充电接口：最高电压32v，最低电压15.3V，最大功率15W
电池接口：磷酸铁锂电池，或者铅酸蓄电池，标称电压12v
电池容量：根据需要选取
1.1.2.3模拟量输入
通道数量 4
对外供电 电池电压
供电限流 200mA
输入类型
0～5v电压输入，
0～20mA电流输入，
B3950 10K NTC温度传感器输入
AD分辨率 12位
基准 2.5V, 温度系数 50ppmm
输入阻抗
电压输入 170K
电流输入 250欧
NTC温度输入，激励阻抗 1K
精度
电压 ± 0.2% 最小分辨率 1mv
电流 ± 0.2% 最小分辨率 4uA
温度测量范围 -10摄氏度～100摄氏度
温度精度 ± 1.5摄氏度 ，最小分辨率 0.1摄氏度
1.1.2.4开关量输入
通道数量 4
输入类型 干接点
输入激励电压 电池电压
输入激励电流 不大于2uA
低电平 开关闭合电阻不大于20K
高电平 开关断开电阻不小于 2M
通道数量 4 /2
输出类型 4通道N沟，P沟，或者2通道H桥，也可为2通道N沟,P沟加1通道H桥
最大正常输出电流 100mA
断开漏电流 小于10uA
限流保护 200mA
工作方式
每30分钟（可编程设置）打开温度变送器，压力变送器电源，测量温度和压力数据数据；
低功耗PLC通过串口编程读取流量计数据或者热量表数据。
通过网络发给服务器，服务器中运行腾控主动上传协议的OPC服务器
可以通过组态画面显示液位数据。
也通过软件在手机端，计算机浏览器上展示
系统功耗与工作时间估算（没有太阳能电池的情况下）
按照每30分钟测量一次计算
低功耗PLC待机功耗低于100uA，按照100uA计算
PLC工作时，电流小于50mA，毫米波雷达液位计电流小于200mA
通信和液位测量时间不大于30S
平均电流（ 0.1*1770+50*30+200*30 ）/1800约4.3mA
工作一年 0.0043*24*365 ≈37Ah
一个12v 40Ah的电池可以支持一年的工作
如果外配一个5w的太阳能电池板会更佳
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