1、概述
1.1莆田市供水公司成立于1992年，是省重点基建项目湄洲湾北岸供水工程的业主单位，负责该工程的建设和经营管理，该工程是莆田市为“三区一岛”(城厢、荔城、秀屿和湄洲岛)各沿海乡镇提供工业和生活用水基础设施项目，供水管线长，用水户分散，管理费用高。
1.2实施自动化监控管理的可行性、必要性和紧迫性
1.2.1可行性
(1)条件成熟。用水户计量集中在莆秀公路，莆湄公路旁交通方便，电源充足，安全性能高；公司通过多年的资金积累，具备技改能力。
(2)技术条件存在。现各用水户普遍采用河南开封厂生产的LDZ-50型电磁流量计计量，50型以上型或其他智能型设备都开始采用51系列等单片机技术，这就为我们低成本机电一体化改造提供了便利。同时我们正好可以用现有的水文遥测系统设备进行数据通信，也大大减少成本投资。
1.2.2必要性
(1)从供水单位方面看：实现高效管理，提供优质服务。供水公司城镇供水发展至今，规模已经较大，多数客户都已使用电磁流量计量测水量，为及时准确地掌握供水户各项信息，改变相对滞后的信息采集、传输、管理手段，的确需要有一个便捷快速的管理平台来提供准确信息，这样可在单位局域网内或因特网上为领导的各种决策提供依据。这样既可节约人力、物力、财力，也确保了信息的高效和可靠性，同时也加强了自己内部的管理，还可以建设"以人为本"的服务体系，为客户提供需要的更优质服务。
(2)从用水客户方面看：掌握用水信息，降低生产成本。随着水资源的进一步紧缺和供水成本的进一步提高，供水水价也不断地上调，用水客户需实时地掌握自身用水状况，以便及时地调整生产计划和生产过程，尽量减少水源浪费，这既节约了生产成本，也是积极响应国家节水政策的具体表现。
1.2.3紧迫性
(1)建立公平、公正、公开的信息平台，避免供用水纠纷事件。在供用水过程中，供水方和用水客户难免会由于双方信息的不一致性或不实时性而引发的各种争议问题，引起纠纷。有了实时可靠的共享信息平台，就有了一个彼此认同的基础，就能更好地解决出现的各种问题，促进彼此工作顺利开展。
(2)快捷准确掌握信息，及时处理各种突发事件。供水方方面需要及时获得信息，以便及时处理各种突发事故。如电磁流量计量仪表运行故障、逆变电源供电故障、水管爆管等，确保正常运行。
用水户需要及时获得信息，以便处理生产过程、管道或设备等突发故障事件。如突发供水水管大破裂时，需第一时间获取信息，及时调整生产，关闭水源开关，以减少各种损失，如有了智能监控系统即可由压水参数突变等实现自动报警，及时进行远程控制作关闭阀门等处理。
2、系统实现方案
2.1系统主要构成
本系统主要由中心站、中继站和终端站三部分构成。
2.1.1中心站
硬件:采用服务器级微机作主机(24小时值守)、300波特MODEM电台等。
软件：运用DELPHI的多层分布式技术(MIDAS)开发，数据库服务器为InterBase数据库，应用服务器和瘦客户机由Delphi建立。数据库访问软件(BDE、SQL等)可与应用服务器运行在同一台机器上。
主要功能：通过中继站与各终端站进行通讯，接收、处理终端采集到的各种数据信息，并可发送控制信号控制终端各种动作。
2.1.2中继站
硬件：水文遥测系统应答式一体化数字再生中继机等。
主要功能:将接收到的信号经解调器解调变成数字信号，并对其进行纠错、判断等处理，然后经解调器发射出去，完成中心机与终端机之间的信息传送任务。
2.1.3终端站
硬件:主要采用各用水客户的电磁流量计系统(现主要采用河南开封流量计厂生产的LDZ-50型以上或其他相似类型设备)、300波特MODEM和电台。
软件：利用该种电磁流量计内含的8051系列单片机编程。
主要功能：通过机电一体化改造，增加电磁阀、压力传感器和变送器等有关器件，再给电磁流量计增加串口硬件进行数据通讯，即可实时采集到流量、水量、压力等重要指标，判定各器件工作状态，同时通过电磁流量计还可以远程执行中心站指令，控制终端各种动作，如电磁阀门启闭及开合度等。
2.2通信实现
2.2.1通信链路
系统需求的MODEM、电台及中继皆可采用现有水文自动测报系统所用北京燕禹公司生产的设备。系统使用230M水文频段进行短波通讯，中心站主机串口经电平转换(RS-232电平/TTL电平)与MODEM连接，终端站电磁流量计串口(TTL电平)直接与MODEM连接。根据地形，中继站一般设在较高地方。中心、中继、终端设备均需采取严格防雷措施，确保安全。通讯链路由太阳能板和蓄电池提供供电电源。
2.2.2通信协议
中心站主机发送时先确定要通信的系统号和终端站号(地址000￣-0fe，0ff作为群呼地址)，通过计算，设置串口的校验方法(奇或偶校验)，使校验位为1，表示发送地址码。终端站(单片机)串口工作方式设定为3(波特率可变，9位，异步)，SM2置1，此时各终端站都能接收到数据。终端站把接收到的号码与自己的地址或群呼码比较，相等则把自己的SM2清零以备接收命令字节，否则保留为1继续解码。随后，中心站发送命令字节，同时使其校验位为0，只有SM2清零的终端站才能接收到。最后一个命令是让选中终端站的SM2置1，回到解码状态。各终端站的SM2都能延时自动置1。中心站发送完数据后，设置串口的校验方法为无校验(N)，解码各终端站发来的数据。
终端站发送数据格式(编码后)：系统号(1字节)+终端站号(2字节)+动作类型(1字节，如压力01b、流量02e、水量035、工作状态047等)+数据内容(3字节)+校验码(1字节)
2.2.3编码、解码
在数据通讯中，通常采用信道编码(差错控制编码)来提高信息传输可靠性。这里采用循环汉明码进行编解码传输，它能纠一位、检二位码元错误。编码时，一个信息字节被分成两个四位二进制数，再各自按CRC算法进行编码(1字节有4位冗余)。解码时则相反，先按算法解码得到两个四位二进制数，再合并成一个有效信息字节。实际应用中，因编解码的算法较为复杂，最后一般采用查表法进行编、解码。
2.2.4通信过程
(1)召测。中心站发送指令：系统号+目标终端站地址+召测命令(00b)+结束(“END”),目标终端站连通后，将连续发送回全部实时数据。
(2)远程控制。中心站发送指令，如：系统号+目标终端站地址+动作命令(02e)+动作数据(如流量值+校验)+结束(“END”),目标终端站接受后返回：系统号+本终端站号+“OK”，接着比较目标流量与实时流量差异，采用PID算法调节控制阀门启闭度，控制进行的同时发送回全部实时数据。
(3)自报数据。如终端某实时数据变化范围达到预设值时，将自动将有关数据发回控制中心。
2.3软件实现
2.3.1中心管理软件
中心管理软件采用Delphi语言开发。因为Delphi具有强大的数据库和Web开发能力，它在强大复杂的VC和通俗臃肿的VB之间找到较好定位，其编译器和可视化功能做得尤为突出，编程开发速度可比其它可视化编程工具要快20%左右。
由于MODEM实际是和计算机的串口采用RS-232C串行接口标准进行通信的，为方便编程，我们采用微软公司提供的Windows环境下用于串行通信编程的ActiveX控件MSCOMM进行通信，该控件提供了一系列的通信命令接口，我们正确设置有关参数后，即可实现数据的自动接收和发送。数据库采用Interbase网络数据库,同时使用大量第三方控件美化用户界面，提高编程效率。
由于程序要实现的功能较多，下面主要介绍六大模块功能：
(1)用户管理模块。该模块用于管理用户帐户。创建和维护用户及用户组的正常权限、功能等。该模块进行实时指标监控。客户可通过客户端实时掌握企业用水状况，定制执行动作指令。并可按照客户要求订制各种服务，如进行参数设限报警，还可以通过电话、短讯等方式发送报警通知消息。
(6)系统维护模块。该模块维护系统各项正常设置，可维护操作日志管理，进行软件补丁和更新，同时维护系统数据备份和恢复等。
2.3.2终端软件
终端(电磁计量系统)软件：采用专门开发51系列单片机的Keil C51语言改写原软件，并改进增加新功能，主要有：
(1)液晶显示。可在LD50及改进型电磁流量计的16*2点阵上显示终端的各项参数、实时数据、工作状态等。
(2)参数设置。通过终端设置按键设定本终端的系统号、站号、日期、时间、各数据变化发送门限及电磁流量计本身的一些参数等。
(3)串口通讯。用于与中心站通信，300波特。采用中断方式。
(4)数据采集。通过A/D转换，定时(0.1s)采集流量、累计水量、管道压力、电源状况、阀门状态等数据。
(5)阀门控制。根据控制中心指令通过软件PID算法控制电磁阀门的启闭、开合度。
(6)数据传送。数据变化时、中心站召测时及定时向中心站发送有关数据。