مطالعات سامانه تله متري چاهها و مخازن آب شرب

رضوان برمه زيار

شركت آب و فاضلاب روستايي استان لرستان

 

چاه ها از مهمترین تاسیسات انرژی بر تاسیسات آب و فاضلاب می باشند که باید تحت نظارت واحد تله متری قرار گیرند .

 هدف آن است که متد روشن و خاموش شدن چاه ها چنان باشد که تا علاوه بر تامین آب مورد نیاز کمترین انرژی در تاسیسات مصرف شود یا به عبارتی راندمان سیستم بالا باشد .

بنابراین پارامترهایی مثل ارتفاع آب مخازن ، ساعت کارکرد الکتروپمپها و تعرفه های انرژی باید  در سیستم مورد توجه قرار گیرند. در اين تحقيق عوامل فني و تجهيزات متعددي كه در طراحي و ساخت يك شبكه‌ي تله‌ متري، دخيل هستند مورد بررسي قرارگرفته كه به صورت فهرست‌ وار عبارتند از:
-          واحد RTU(Remote Terminal Unit) و متد كنترلي طرح

-          سنسورهاي اندازه‌گيري و تجهيزات كنترلي ابزاردقيق
-          تجهيزات جمع‌آوري و پردازش اطلاعات در ايستگاه مركزي  (SCADA Center)

-          تجهيزات ارتباطي مستقر در هر ايستگاه (Communication Devices) و پروتكل مخابراتي آن‌ها

 

فلسفه و اهداف کنترلی و مانیتورینگ چاه های طرح تله متری بدست آمده دراين تحقيق:

- محاسبه حجم آب تولیدی- حفاظت الکترو پمپ ها- محاسبه برق مصرفی و راندمان الکترو پمپ ها- تهیه داده های لازم برای سیستم PM  و آب به حساب نیامده- مونیتورینگ پارامترهای کمی  و کیفی و تهیه داده های لازم برای سیستم CBM

فلسفه و اهداف کنترلی و مانیتورینگ مخازن طرح :

- جلوگیری از سر ریز آب مخازن - مونیتورینگ سطح آب مخزن به منظور تهیه داده های لازم برای مدیریت انرژی - بررسی رفتار مصرف - تهیه داده های لازم جهت سیستم PM و آب به حساب نیامده- مونیتورینگ پارامترهای کمی و کیفی و تهیه داده های لازم برای سیستم CBM  

كلمات كليدي :RTU ،   SCADA، پروتكل‌هاي مخابراتي و شبكه‌ هاي فيزيكي انتقال اطلاعات

 

       1.مقدمه

نقاط مختلف سيستم‌هاي تله‌متري، معمولا" از حجم كوچكي داده برخوردار هستند. نقاطي مانند چاه‌ها، مخزن‌هاي آب، ايستگاه پمپاژ آب، داده‌هايي را از تجهيزات ابزار دقيق و همچنين تابلوهاي برق جمع‌آوري مي‌نمايند.

سيستم‌هاي نرم‌افزاري پيچيده، امكاناتي همچون، مشاهده‌ي ميزان مصرف به منظور صدور صورت‌حساب، مديريت دارايي‌ها، آناليز قيمت آب، تعيين ميزان دبي آب در هر منطقه، رديابي نشتي آب و بهينه‌سازي مصرف انرژي بر مبناي جمع‌آوري اطلاعات زنده از RTU و از راه دور را در اختيار بهره‌بردار قرار مي‌دهد.

براي انتخاب بهينه‌ي سيستم تله‌متري و كنترل از راه دور، شرايط محيطي و منطقه‌اي و عوامل كليدي زير بايد مورد نظر قرار گيرند:
 پوشش جغرافيايي منطقه‌هاي مورد نظر – حجم اطلاعات توليد شده- مالكيت شبكه و كنترل روند گردش اطلاعات - سهولت كاربري و نگهداري - هزينه‌هاي جاري و سرمايه‌اي درنظر گرفته شده- پردازش، آناليز و بايگاني اطلاعات

 

2. واحد RTU(Remote Terminal Unit):

RTU ها مهمترین تجهيزات کنترلی طرح می باشند که با جمع آوری سیگنالهای مختلف هر سایت ارتباط بین آنها را طبق لاجیک و بر اساس نیازهای کنترلی مصوب و پیشنهادی بر قرار می نمایند.

RTUها ، وظيفه‌ي جمع‌آوري اطلاعات از سنسورها را به‌عهده دارند و آن‌ها را به شكل مناسبي براي استفاده‌ي پروتكل مخابراتي درآورده (و در بعضي حالت‌ها تبديل) و براي انتقال روي بستر مخابراتي آماده مي‌نمايند. هر RTU اطلاعات مورد نياز را يا از طريق ارتباط با سيگنال‌هاي الكتريكي و يا از درگاه‌هاي سريال تجهيزات هوشمند كسب مي‌نمايد بنابراین عمل کنترلی دستی و اتوماتیک الکتروپمپها ، ارتفاع  مخازن ، سیستم تزریق کلر ، شیرهای کنترلی و ... از طریق پنل RTU    یا اتاق کنترل فراهم خواهد شد و سیستمهای کنترل Local   مانند سیستم کلر زنی با توجه به در نظر داشتن دو فیدبک ( فلو و کلر باقیمانده ) باید از طریق سیستم مرکزی فعال یا غیر فعال گردند .

 

نرم افزارهای مورد نیاز RTU و اتاق کنترل طرح

به طور کلی دو نرم افزار در یک سیستم Scada  مورد نیاز است تا عملیات کنترل و مونیتور تاسیسات  به صورت محلی و مرکزی فراهم گردد . کنترلرهای قابل برنامه ریزی ( ,PLC RTU ) از نرم افزارهای کنترلی بهره می برند تا عملیات پردازش اطلاعات مربوط به پارامترهای تاسیسات را فراهم نمایند . برنامه نویسی بایستی به گونه ای صورت گیرد تا کلیه اطلاعات از طریق LCD  مربوط به RTU مشاهده و از طریق کلید RTU  کنترل گردند . همچنین بایستی اطلاعات جمع آوری شده به فرمتهای مختلف و با انواع مودمها قابل انتقال باشند . RTU و نرم افزارهای مربوطه باید بر پروتکلهای  باز منطبق باشند تا در صورت بوجود آمدن نیازهای جدید و پیش بینی نشده تغییرات زیادی لازم نباشد . برنامه نویسی باید چنان انجام گیرد تا ارتباط و اینتر لاک میان سایتهای مختلف رادر کوتاهترین زمان ممکن فراهم نماید .

 

قابلیتهای مورد نیاز نرم  افزار گرافیکی و برنامه نویسی طرح تله متری

- برنامه نویسی طبق استاندارد l EC  61131-3    - امکان نمایش دینامیک ( پویا ) همه تاسیسات با استفاده از اشکال استاندارد

- امکان نمایش مقادیر On  Line   به صورت گرافیکی با رنگهای مختلف  - امکان نمایش گراف مقادیر همراه با مشخصات تاریخ و امکان داشتن Zoom  Tools  - امکان تغییر Set  Point  روی گرافها به منظور جداسازی گرافها از یکدیگر.  - چاپ صفحات گراف ( Trend  ) همراه با درج پارامترهای گراف از قبیل نوع گراف ،  - امکان Customize  کردن صفحه Trend در فاصله زمانی دلخواه -  امکان مشاهده مقدار پارامتر در هر لحظه از گراف

- امکان ارتباط با دیگر نرم افزارها و تبادل اطلاعات با آنها ( نرم افزارهای گرافیک شبکه شهر و Excle  و ... )

- نمایش فلوی تجمعی ماهانه در نمودارهای میله ای در کل دوره بهره برداری   - نمایش گرافیکی و ذخیره کردن مقادیر مربوط به جدول سیگنالهای نهایی هر کدام از تاسیسات

- ذخیره سازی و نمایش گرافیکی هر کدام از Fault  های تعریف شده در سیستم  - اعلام آلارم به صورت دیداری و شنیداری در حال خطا

- امکان تعیین Set  Point برای تعیین حدود بالا و پایین و اعلام خطای انحراف از Set  Point   - امکان اخذ Report  هر کدام از حالتهای log in  ، Log  out  ، تغییر Set  Point ، تایید و حذف کردن آلارمهای رسیده از سیستم توسط هر کدام از اپراتورها  .

- امکان تعریف user  های متعدد .   - فیلتر کردن هر کدام از آلارمها بر حسب نوع آلارم از قبیل کلر  ، کدورت ، PH و..

- فیلتر کردن هر کدام از آلارم ها بر حسب نام کنترلر RTU1  ،2 RTU و ...   - امکان گرفتن Back  up  از سیستم  و Restore   کردن آن در صورت نیاز

- امکان تعیین سطح دسترسی به اطلاعات برای کنترل و مانیتور تاسیسات بر حسب اهمیت کاربرها به منظور عدم دسترسی اپراتورهای غیر ماهر به فایلها و محدوده های حساس .   - امکان تامین Dead  Band  در پارامترهای پیوسته مثل ارتفاع مخازن   - امکان دریافت اطلاعات از سایت های مختلف و اعمال کنترل در سایر ایستگاه ها .

 

       3.متدكنترلي

a: جریان الکترو پمپ هر لحظه چک شود و در صورت تخطی از (High , Low) Set Point   به سرعت الکترو پمپ Stop  شود و تا 10 دقیقه البته در صورت رفع خطا امکان start   مجدد موجود نباشد ، همچنین لازم است آلارم خطای موجود High Current) یا Low Current)  صادر شود .

b:  فلوی خروجی الکتروپمپ هر لحظه چک شود و در صورت تخطی از Set Point ( high  ,  Low ) به سرعت الکتروپمپ Stop شود و تا زمانی که خطای مذکور Reset  نشود امکان Restart مجدد به طور اتوماتیک  موجود نباشد لازم است آلارم خطای موجود  ( High  Flow , Low Flow )  صادر شود .

c: ولتاژ خط پمپ هر لحظه چک شود و در صورت تخطی از Set Point (  high و Low ) به سرعت  الکتروپمپ Stop شود و تا زمانی که خطای مذکور Reset نگردد  امکان استارت مجدد به طور اتوماتیک موجود نباشد . لازم است آلارم خطای Low Voltage    یا High  Voltage   صادر شود .

d: در هر مجموعه از چاه ها یا الکترو پمپها که به یک مخزن پمپاژ می کنند و در کنترل اتوماتیک باید چاه ها یا الکتروپمپهای در اولویت روشن شدن قرار بگیرند که ساعت کارکرد کمتری داشته باشند .

e: ساعت کارکرد الکتروپمپ بایستی از Power Meter  اخذ شود و قرار داشتن در عملکرد اتوماتیک یا دستی نباید تاثیری در محاسبه زمان کل کارکرد داشته باشد .

f: در صورت پایین آمدن ارتفاع آب مخزن پشت پمپاژ از حدی مشخص بایستی کلیه الکتروپمپها خاموش شوند .

 

SetPoint ارتفاع در تعرفه های مختلف ( سه مورد )

عبارت است از ارتفاع آب هر مخزن به طوری که طبق تجربیات گذشته سیستم قادر به تولید و ذخیره سازی آن می باشد . Set Point ارتفاع در 3 تعرفه مختلف انرژی بایستی توسط مدیر فنی اتاق کنترل تنظیم گردد تا چاه ها به صورت اتوماتیک روشن و خاموش گردند .

[ارتفاع آب – ( تعداد کل پمپها / حداکثر ارتفاع مخزن ) * 4/3 + (Set Point ارتفاع در تعرفه اول یا دوم )  = تعداد پمپهای روشن در تعرفه اول و دوم]                                                                                          

( تعداد کل الکتروپمپها ) / ( حداکثر مخزن )                                       

 

فلوی میانگین خروجی مخزن در تعرفه پیک دیروز :

عبارت است از میانیگن فلوی خروجی مخازن منتهی به زون در زون در  روز قبل و در تعرفه سوم که توسط نرم افزار طرح به صورت خودکار محاسبه می گردد تا بر اساس آن و با توجه به مدت  زمان تعرفه سوم و همچنین مساحت مخزن مذکور ، حجم آب مورد نیاز تعرفه سوم محاسبه شود . بدیهی است ارتفاع مخزن در حجم محاسبه شده ممکن است به دلیل کوچک بودن مخزن ، عددی بزرگتر از ارتفاع مخزن باشد . بنابراین به دو روش ارتفاع آب مورد نظر را تامین کرد . یکی اینکه باید مخزن جدید ساخت و دوم اینکه تعدادی الکتروپمپ به منظور تامین ( اختلاف آب مورد نیاز محاسبه شده و ارتفاع آب واقعی ) در تعرفه سوم روشن گردند .

5   [   حجم آب ذخیره شده تا ابتدای تعرفه سوم – حجم آب مورد نیاز تعرفه سوم طبق آمار روز قبل   ] = فلوی میانگین الزامی  ورودی مخزن در تعرفه سوم       

 

   4. مدت زمان تعرفه سوم

تعریف : Set Point  فلوی میانگین تولیدی چاه ها یا الکتروپمپها

عبارت است از میزان متوسط فلوی تولیدی هر چاه یا هر الکتروپمپ از ایستگاه پمپاژ طبق تجارب گذشته که برای هر مجموعه متشکل از مخزن و الکتروپمپها یا چاه های زیر مجموعه بایستی به صورت جداگانه تنظیم گردد :

( فلوی متوسط الزامی ورودی مخزن در تعرفه سوم )   =  تعداد پمپهای روشن در تعرفه سوم

N  +  (Set Point  فلوی متوسط تولیدی هر الکتروپمپ یا چاه زیر مجموعه مخزن )

Set Point  زمانی روشن شدن چاه یا الکتروپمپ : عبارت است از مدت زمانی که طول میکشد آب مسیر خط لوله از چاه  ها یا ایستگاه های پمپاژ به مخزن را طی کند .

 ( فلوی متوسط دریافتی توسط فلومتر ورودی مخزن پس از طی Set Point  زمانی فوق ) – ( فلوی متوسط مورد نیاز در        =     N              Set Point   فلوی متوسط تولیدی چاه )
فلوی متوسط دریافتی پس از گذشت Set Point   زمانی عبارت  است از میزان متوسط آب ورودی به مخزن در فاصله زمانی 10 دقیقه و پس از طی Set point   زمانی تنظیم شده توسط مدیر فنی .

تذکر : مقدار N  در ابتدای پروسه صفر است که بایستی نرم افزار طرح در هر T دقیقه آن را چک کرده و در فرمول فوق جایگزین نماید . نیازهای کنترلی و نمایشی بر اساس طرح تله متری  

 

1- امکان روشن و خاموش کردن پمپها از سایت محلی و اتاق مرکزی

2- امکان خاموش شدن الکتروپمپها در صورت تجاوز پارامترهای جریان ، ولتاژ ، Power Factor   و دیماند  از حد مجاز به صورت مستقیم و از طریق رله خروجی Power  Meter  و آلارم دهی خطای عامل در سایت محلی و اتاق کنترل مرکزی با در نظر گرفتن Set  Point  روی نرم افزار Scada به منظور مشخص کردن  حد بالا و پایین .

3- نمایش وضعیت راه اندازی پمپها (Local , Remote , Auto , Hand )  در سایت محلی و اتاق کنترل مرکزی .  4- امکان تعیین سطوح کنترلی در سایت محلی و اتاق کنترل مرکزی  5- آلارم دهی و نمایش وضعیت دبی و فشار خروجی در سایت محلی و اتاق کنترل مرکزی و امکان فرمان  خاموش و روشن کردن پمپها  در حالت دبی و فشار کم و زیاد با در نظر گرفتن Set  Point روی نرم افزار Scada در سایت محلی و اتاق کنترل . 6- آلارمدهی و نمایش وضعیت خطاها و باز یا بسته بودن شیر برقی ورودی روستاها .  7- آلارم دزدگیر ( ورود افراد غیر مجاز )  8- نمایش وضعیت قطع برق ایستگاه . 9- نمایش وضعیت قطع سیستم مخابراتی 10 – نمایش ساعت کارکرد از (Power  Meter )   ،  آلارمدهی تایمر برای اعلام فرا رسیدن زمان نیاز به تعمیر 11- آلار مدهی و نمایش وضعیت شارژ اینور تر در صورت وجود USP  12- آلارمدهی و نمایش وضعیت آب گرفتگی اطاقک چاه     13- نمایش دبی تجمعی کلیه فلومترهای موجود به صورت نمودار میله ای 14- نمایش گراف لحظه ای کلیه پارامترهای پیوسته با قابلیت بزرگ نمایی ، نمایش گراف در  بازه های زمانی مختلف ، امکان خاموش و روشن کردن گراف ، امکان تغییر Scale   به منظور جداسازی گرافهای موجود در یک صفحه ، امکان مشاهده مقادیر مینیمم ، ماکزیمم ، میانگین و Scale پارامتر مربوطه در صفحات پرینت و امکان نمایش مقادیر لحظه ای در برنامه Excel  -15 اگر چاه هایی مستقیم به منبع هوایی تزریق شوند ، فرمان روشن و خاموش شدن چاه ها قبل از حداقل ارتفاع و سرریز صادر شود

 

نیازهای کنترلی و نمایشی در مخازن بر اساس طرح تله متری

1- نمایش ارتفاع سطح آب مخزن ، دبی ورودی و خروجی در سایت محلی و اتاق کنترل  2- نمایش وضعیت پایین  و بالای آب مخزن در سایت محلی و اتاق کنترل ( بصورت سوییچ )  3- امکان خاموش و روشن شدن چاه ها طبق لاجیک کنترلی پیشنهادی با کاهش ارتفاع آب مخزن به منظور ذخیره آب مورد نیاز در تعرفه های مختلف انرژی 4- نمایش وضعیت باز یا بسته بودن شیرهای برقی مخازن در سایت محلی و اتاق کنترل  5- امکان تنظیم دبی مخازن به صورت اتوماتیک ( با درج فلوی مورد نیاز در اتاق کنترل مرکزی ) لازم به ذکر است که این موضوع برای کلیه شیرهای برقی به منظور کنترل و تغییر مسیر دبی به زونهای دیگر نیز صادق است .

6- نمایش وضعیت ارتفاع سطح آب مخزن و آلارمدهی حداقل و حداکثر سطح آب و محاسبه حجم آب موجود در مخزن بصورت نرم افزاری

7- نمایش وضعیت دبی آب ورودی و خروجی مخزن  8- نمایش وضعیت باز یا بسته بودن شیر خروجی مخزن  9- نمایش و آلارم دهی سطح آب مخزن در ارتفاع Low  & High  Set Pont -10  محاسبه حجم آب مصرفی تعرفه سوم در روز قبل 11- نمایش دبی تجمعی کلیه فلومترهای موجود به صورت نمودار میله ای

12- نمایش گراف لحظه ای کلیه پارامترهای پیوسته ،قابلیت بزرگ نمایی ، نمایش گراف در بازه های زمانی مختلف ، امکان خاموش و روشن کردن گراف ، امکان تغییر Scale  به منظور جداسازی گرافهای موجود در یک صفحه ، امکان مشاهده مقادیر مینیمم ، ماکزیمم ،میانگین و Scale  پارامتر مربوطه در صفحات پرینت و امکان نمایش مقادیر لحظه ای در برنامه Excel . .

 

4 .مرکز اصلی ( CCC )

مراکز کنترل اصلی طرح تله متری و کنترل از راه دور سیستم های آبرسانی وظیفه جمع آوری ، پردازش و نظارت بر داده های ارسال شده از مراکز کنترل محلی را به عهده دارد و بر اساس اینترلاک های مورد نیاز مراکز کنترل محلی ( LCC  ) را به عهده خواهد داشت .

کامپیوتر مرکز کنترل اصلی در شرایط عادی مسئولیت کنترل فرآیند و نظارت بر نحوه عملکرد مجموعه و نیز جمع آوری ، تحلیل و ثبت اطلاعات مورد نیاز سیستم و کنترل روند بهره برداری را به عهده دارد و کلیه سیگنالها ، آلارم ها و نتایج اینترلاک ها را نظارت می کند و در شرایطی که هر یک از مراکز کنترل محلی وظایف کنترلی محوله را انجام ندهند ، مرکز کنترل اصلی فرمان مناسب را صادر و عملکرد اجرای فرمان را نیز کنترل می کند  .

در طراحی مرکز کنترل اصلی یک دستگاه SERVER  لازم است در حالت بهره برداری SERVER  وظیفه مربوط به برقراری ارتباط را انجام میدهد به علاوه قادر است تا از طریق حداکثر هشت واحد دیسک سخت با ظرفیت حداقل هشتاد گیگا بایت ، ثبت اطلاعات دریافت شده از واحدهای RTU را در خود ذخیره و بدین ترتیب به نحوی عمل نماید که اطلاعات دریافت شده قبلی در صورت قطع شبکه مخابراتی و سطح کنترلی بالاتر از بین نرود.

اطلاعات مربوط به کامپیوتر Server  از طریق باس ارتباطی ENTERNET  به سطح  ایستگاه های بهره برداری به نامهای Manager  Work Station   و Operator  Work  Station   مستقر در مرکز کنترل اصلی منتقل می شود .

یک واحد مانیتور یک واحد دیسکت سخت یک واحد دیسک فشرده خواندنی / نوشتنی ، یک واحد گردنده دیسک لغزان 3/5 اینچ ، صفحه کلید ، موس و دیگر تجهیزات و اتصالات ضروری بوده و در داخل کنسول میز کنترل که بدین منظور ساخته خواهد شد نصب میشوند .

برای چاپ اطلاعات بهتر است در مرکز کنترل اصلی یک دستگاه لیزری رنگی A3  و یک دستگاه چاپگر لیزری سیاه و سفید A4 بر ای چاپ نمودارها و داده ها و یک دستگاه چاپگر خطی برای چاپ وضعیتهای اعلام خطر پیش بینی شود . هر دو کامپیوتر مرکز کنترل قادرند تا از طریق سیستم ارتباطی در نظر گرفته شده ، اطلاعات لازم را به چاپگر ها برای چاپ ارسال نمایند .

 

5.طراحی نمایشگر دینامیکی سیستم ( میمیک )

تابلوی میمیک در گذشته مهمترین وسیله ارتباط کاربران با سیستم بوده است . در تابلوهای میمیک اطلاعات دریافت شده از سیستم توسط نشان دهنده های متداول مثل نشانده های عقربه ای و لامپ های نشان دهنده و LED  ها نمایش داده می شود و فرامین اپراتور توسط کلید های انتخابگر صادر می گردد در برخی موارد نیز ابزارهای صدور فرمان روی میز کنترل قرار می گرفت و ترکیبی از میز کنترل و تابلوی میمیک مورد استفاده اپراتور قرار می گرفت . امروزه با گسترش   ایستگاه های اپراتور کامپیوتری و اثبات قابلیت اعتماد آنها استفاده از میز کنترل بسیار نادر و استفاده از تابلوی میمیک نیز بسیار محدود شده است .

در مواردی هم که تابلوی میمیک به کار برده می شود  تنها برای نمایش اطلاعات بوده و ابزارهای صدور فرمان متداول حذف شده اند . با این حال برخی از کاربران هنوز مایل به داشتن میميک علاوه بر ایستگاه اپراتوری کامپیوتری می باشند . تابلوهای  میمیک در انواع فلزی ، فلکسی گلاس و موازییکی ساخته می شوند مناسبترین نوع تابلوی میمیک نوع موزاییکی است که اجزای تابلو از موازییک های مربعی در اندازه های استاندارد ( مثل 24 * 24 میلی متر یا 48 * 48 میلیمتر و ... ) تشکیل شده و در یک شبکه چهار خانه ای نصب می شوند .

استفاده از تابلوهای میمیک علاوه بر هزینه تابلو در سیستم های Scada هزینه تامین ورودی و خروجی های مورد نیاز ( RTU ) با ظرفیت همه O / I ها برای اتصال سیستم Scada  به نشان دهنده های آنالوگ و دیجیتال تابلو را نیز تحمیل می کند و سیم بندی و سیم کشی های پشت تابلو میمیک از مواردی هستند که علاوه  بر تحمیل هزینه های اجرا در زمان بهره برداری نیز به لحاظ مشکلات فنی ، هزینه های تعمیر و نگهداری فراوانی را به وجود می آوردند .

به هر حال با توسعه اتاقهای کنترل در رابطه با استفاده از کامپیوترهای server   و client با توجه به کاهش سخت افزاری سیستمهای تله متری و همزمان افزایش توانمندیهای نرم افزاری ضریب گرفتاری استفاده کنندگان از سیستم های تله متری به شدت کاهش یافته است.

 

    6 . سنسورهاي اندازه‌گيري و تجهيزات كنترلي ابزاردقيق

معیارهای مهم در انتخاب کنترلرهای مورد نیاز طرح تله متری

1- تعداد O / I   مورد نیاز با احتمال توسعه های آینده .   2- انواع ورودیهای ( الکتریکی یا غیر الکتریکی یا هر دو )

3- انواع تجهیزات نصب شده در دور ست    4- شرایط جوی و محیطی    5- سرعت عمل در مانورها

6- حساسیت قطع و وصل ارتباطات بین مراکز دور دست و یا مرکز  7- شرایط بحرانی مانند زلزله و اثرات آن در سخت افزارها

8- تحمل درجه حرارت های وسیع و اثر آن در کیفیت ابزارهای الکترونیکی:  الف ) عناصر الکتریکی تجاری  ب) عناصر الکتريکی صنعتی

ج) عناصر الکتریکی نظامی   د) تفاوتهای عناصر الکتریکی تجاری ، صنعتی و نظامی از نظر کیفی و اقتصادی   9- Upgradable  بودن نرم افزار در آینده

10- تست و عیب یابی داخلی  11- قابلیت برنامه ریزی در آینده  12- بهینه بودن از نظر فنی و اقتصادی با توجه به موقعیت و نقش آنها در سیستم و نه بصورت جدا از سیستم

انتخاب بهینه تجهیزات ابزار دقیق مورد استفاده در شبکه های آبرسانی و با تعیین نوع ، تعداد و مشخصات فنی اجزای مورد نیاز بر اساس شرایط بومی و نیاز فرآیند بهره برداری  

- اندازه گیری و تبدیل پارامترهای مختلف فیزیکی و شیمیایی و ... به الکترونیکی و انتقال آنها به RTU  نظیر سطح آب مخزن ، فشار خط و ...

- اندازه گیری و تبدیل پارامترهای الکتریکی به الکترونیکی و انتقال آنها به RTU   نظیر ولتاژ و جریان فاز ها ، ضریب قدرت و ...

 

فلومتر :

فلومتر وسیله ای است برای اندازه گیری میزان جریان مایعات ( بر  حسب حجم در واحد زمان ) محل نصب آن در صنعت آب و فاضلاب بسته به نیاز معمولا ً در خروجی چاه ها ، ورودی و خروجی مخازن و خروجی ایستگاه های پمپاژ می باشد از دلایل نصب فلومتر می توان به سنجش میزان آب دهی چاه ها و در نتیجه میزان آب تولیدی ، بررسی رفتار مصرف در زمانهای مختلف شبانه روز و تعیین نقاط ماکزیمم و مینمم مصرف در خروجی مخازن و همچنین اندازه گیری میزان آب ورودی به مخازن در صورتیکه فاصله ایستگاه های پمپاژ و یا چاه های قبل از مخزن قابل ملاحظه باشد توصیه می گردد .

نصب فلومتر در جهت تشخیص وجود نشتی و یا شکستگی شبکه های توزیع آبرسانی نیز به کار می رود .

‍‍‍

انواع مختلف فلومترهای اندازه گیر جریان لحظه ای و دبی حجمی

• 1- فلومترهای الکترومغناطیسی فلنجی ( دقت 5/0 درصد )  2- فلومترهای الکترومغناطیسی اینزرشن یا بغل خور ( دقت 2 درصد ) 3-فلومترهای التراسونیک فلنجی ( دقت 1 درصد )   4-  فلومترهای التراسونیک اینزرشن ( یک بیمه و دو بیمه ) ( دقت 2 درصد)  5- فلومترهای التراسونیک کلمپاند ( دقت 3 درصد )

 

فلومتر مغناطیسی:اصول اندازه گیری فلومتر های الکترو مغناطیسی بر قانون فارادای پیرامون القاءاستوار می باشد هرگاه متحرکی که دارای ضریب هدایب الکترونیکی (Conductivity)  است مانند آب ،......یک میدان مغناطیسی (B )  را قطع نماید و در آن ولتاژ (v) القاء می شود که میزان آن مطابق فرمول زیر است و بستگی به سرعت حرکت متحرک (آب ) در میدان مغناطیسی دارد .

 

 (1)   U= K × B × D × V                                                                                                  

U=ولتاژ القاء شده در متحرک .  B=شدت میدان مغناطیسی.   K=ضریب ثابت.   D=فاصله الکترود های در یافت کننده ولتاژ احیایی. 

V= سرعت حرکت متحرک درون میدان مغناطیسی

شرایط نصب بهینه فلومترهای الکترومغناطیسی فلنجی

1- هر چه فاصله سنسور و نمایشگر نزدیکتر باشد ضریب دقت ، استحکام و عمر دستگاه بیشتر خواهد بود .

2- در محل نصب سنسور لوله همواره باید کاملا ً پر باشد .

3- همیشه سنسور را دور از دستگاه های تغییر دهنده سرعت مثل الکتروپمپ ها ( pumps ) ، شیرهای کنترل  control   valves ، صفحات اوریفیس orifice  plates ، و نتوری ها venturies  و یا ورودی لوله pipe  inlet   و خروجی لوله Discharge  نصب نمائید . ( این دستگاه ها در داخل مایع ایجاد حباب نموده و سنجش در نزدیکی آنها دقیق نمی باشد و سرعت یا دبی در این نقاط بالاتر از واقعیت نمایش داده می شود)  .
4- معمولا ً جریان Flow   در لوله های افقی در فاصله 30 تا 50 برابر قطر  لوله بعد از موتور پمپ بشکل آرام laminar بوده و اندازه گیری دقیق تری خواهیم داشت .

5- زانوئی Elbows ، اتصالات فلنجی Flanged  Connections  ، سه راه ها Tees  تولید کمی حباب می نمایند . با توجه  به آنکه نیمرخ جریان Flow Profile   در نقاط بفاصله 5 تا 20 برابر قطر لوله به دور از این اتصالات به صورت جریان آرام Laminar   و با حداقل حباب می باشد ، بنابراین در صورت امکان ، این محلها را جهت نصب سنسور انتخاب نمائید .

6- مطابق این دستور العملها فواصل قبل و بعد از محل نصب سنسور حداقل 3 و2 برابر قطر لوله می باشد .

در صورت افزایش این فواصل ، دقت و تثبیت اعداد بهنگام قرائت بیشتر شود .

توضیح : DN  همان قطر داخلی لوله می باشد .

 

7- انواع نصب :

نصب افقی : سنسور باید طوری قرار گیرد که محور الکترودها کاملا ً افقی باشد تا حباب ها از آنها  فاصله بگیرند و در سنجش خللی وارد نگردد .

نصب عمودی : بهترین نوع نصب سنسور بصورت جریان بطرف بالا می باشد زیرا در وضعیت دبی صفر و سکون مایع ، مواد سنگین تر داخل آن بسمت پائین سقوط نموده و مزاحمتی جهت الکترودهای داخل سنسور ایجاد نمی نمایند .

8- لوله در محل نصب سنسور مطلقا ً نبایستی دارای لرزش باشد .   9-  در مایعاتی که دارای مواد و ذرات زائد می باشند ، حتما ً یک مسیر فرعی ( Bypass  ) پیش بینی نمائید .  10- از نصب سنسور و عبور کابل فلومتر در نزدیکی مناطق دارای میدان مغناطیسی مانند کابل های برق فشار متوسط و قوی احتراز کنید .

11- تنظیم صفر (Zero  Setting ) در حالت سکون آب انجام می پذیرد و فقط در زمان نصب سنسور لازم خواهد بود . 12- در صورت مخلوط شدن سیالات مختلف میتوان سنسور فلومتر را قبل از محل تداخل این سیالات نصب نمود . 13- در لوله های افقی ، سنسور باید ترجیحاً در محل های با شیب بطرف بالا نصب گردد .

14- در لوله های که بیش از 5 متر اختلاف سطح دارند می توان یک شیر تخلیه هوا پس از سنسور فلومتر در بالاترین نقطه نصب نمود .

                                                                                                                                                                                                         

فلومتر التراسونیک ( فراصوتی )

این مدل فلومتر در مسیر لوله نصب نمی شود بلکه بر لوله سوار می گردد ( Clamp on ) و در طول لوله موج آگوستیک را ارسال می نماید زمان انتقال موج در جهت جریان ودر خلاف جهت جریان اندازه گیری می شود واز روی اختلاف بین این دو زمان میتوان سرعت مایع را بدست آورد . این نوع فلومتر های التراسونیک را فلومتر Transit –time می نامند زیرا زمان گذر موج را اندازه می گیرند .

 این فلومتر ها را نباید بلافاصله بعد از پمپ نصب کرد زیرا حباب هوا و جریان چرخشی بعد از پمپ دقت اندازه گیری را مختل میکنند پس باید حداقل به اندازه 30 الی 50 بر ابر قطر لوله از پمپ فاصله داشته باشیم تا حبابهای هوا از بین رفته باشند نوع دیگر فلومتر التراسونیک نوع دوپلر نامیده می شود که بر مبنای انعکاس از ذرات معلق در آب کار می کند که این نوع فلومتر در آب تمیز کاربرد ندارد و دقت آن نیز از نوع Transit- time پایین تر است .

 

روش اندازه گیری دبی توسط فلومتر الترا سونیک

برای انتخاب فلومتر با ارزیابی زمان سیگنال التراسونیک بین پروبها ،برای اندازه گیری مورد استفاده قرار می گیرد . انتشار امواج التراسونیک در یک محیط روان در جهت موافق حرکت جریان سریعتر است تا در جهت مخالف جریان . مبدل الکترونیکی اختلاف زمان بین عبور سیگنال التراسونیک را در جهت موافق و مخالف جریان اندازه گیری می نماید . مبدل میزان میانگین محیط را ارزیابی نموده وبراساس پارامتر های ورودی لوله مورد اندازه گیری ، مقدار لحظه ای جریان را محاسبه می نماید .

 

معیار های انتخاب فلومتر با در نظر گرفتن شرایط فنی ، اجرایی و اقتصادی

برای انتخاب فلومتر مناسب باید پارامتر های زیر را مد نظر قرار داد :

• 1) جنس و قطر لوله :برای انتخاب فلومتر مناسب باید حتماًجنس و قطر لوله را در نظر گرفت چون مثلا ً اگر جنس لوله آزبست باشد نصب فلومتر های فلنجی در آنها بسیار مشکل می باشد همچنین برای لوله هایی با قطر زیاد استفاده از فلومتر های فلنجی به خاطر مشکلات نصب و هزینه بالا توصیه می گردد .
• 2) میزان طول مستقیم لوله مورد نیاز قبل و بعد از فلو متر   با توجه به توضیحاتی که در مورد رعایت طول مستقیم لوله قبل وبعد از نصب فلومتر ذکر شد لازم است در زمان اجرا با توجه به شرایط و امکانات موجود و قوانین نصب فلومتر ، فلومتر مناسب انتخاب شود . میزان افت فشاری که نصب فلومتر در خط ایجاد میکند :

اگر میزان افت فشار و دبی مهم باشد می توانیم از فلومتر های التراسونیک که هیچگونه افت فشاری در خط ایجاد نمی کنند استفاده کنیم . 5)سهولت نصب ، تعمیرات و کالیبراسیون مجدد :    در مواردی که امکان قطع کردن آب جهت نصب ، تعمیر یا کالیبراسیون فلومتر وجود نداشته باشد نمی توان از فلومتر فلنجی استفاده کرد مگر اینکه از یک مسیر   Bay pass  استفاده کنیم که از لحاظ این صورت استفاده از انواع دیگر فلومتر توصیه میگردد . 6)قیمت : قیمت فلومتر نیز یکی از عوامل مهم انتخاب فلومتر به حساب می آید  7) دقت : دقت اندازه گیری هم از دیگر عواملی مهم در انتخاب فلومتر می باشد .

  پیشنهاد می‌کنیم محصول اسپیسر های پلاستیکی آرماتور را هم بررسی کنید.

لول متر ( Level  Meter ) :

لول متر وسیله ای که برای اندازه گیری مایعات یا جامدات در یک مخزن به کار می رود اندازه گیری ارتفاع سطح آب انجام شود در نوع پیوسته تمام تغییرات سطح ( point  ) یا نقطه ای ( Continuous  ) می تواند به صورت پیوسته در یک مخزن ف توسط سنسور تشخیص دنبال و اعلام می شود  اما در نوع نقطه ای رسیدن سطح مایع به یک یا چند نقطه معین توسط سنسور تشخیص داده می شود و معمولا ض یک فرمان سوئیچینگ برای خاموش یا روشن کردن یک دستگاه نظیر موتور پمپ صادر می گردد . روشهای مختلف اندازه گیری سطح به صورت پیوسته شامل موارد زیر می باشد :

اندازه گیری سطح مایع بوسیله شناور (Float ) - روش هیدرو استاتیک ( Hydrostatic  method )

اندازه گیری ارتفاع سطح مایعات با استفاده از خاصیت شناوری (    Displacer  Buoyancy)

روش فراصوتی ( التراسونیک Ultrasonic ) - روش رادار ( Radar )- روش حباب ساز ( Bubbler  )

روش های مختلف اندازه گیری به صورت نقطه ای به منظور اعمال سوئیچینگ شامل موارد زیر می باشد :

روش شناوری ( Float  ) - روش پرده ای ( Paddle )- روش چنگالی ( Tuning Fork  ) - روش هدایتی ( Conductive  )- سوئیچ های سطح شناور ( گلابی شکل )

 

معیارهای انتخاب لول متربا در نظر گرفتن شرایط فنی ، اجرایی و اقتصادی

1- جنس ماده : نوع لول متر برای مایعات و جامدات و همچنین  برای مواد مختلف ( کف مانند ، خمیر مانند ، مایعات با ذرات جامد معلق و ... ) گوناگون است و با توجه به نوع ماده مورد اندازه گیری تعیین می گردد .

2- خوردگی ماده : باید به این نکته توجه داشت که برای اندازه گیری سطح مواد خورنده سنسور و لول متر نباید با آنها در تماس باشد .

3- قیمت : با توجه به بودجه در نظر گرفته شده و در نظر گرفتن قیمت می توان نوع لول متر را انتخاب کرد .

4- دقت : اهمیت دقت اندازه گیربی شده در سطح توسط لول متر نیز یکی از عوامل مهم در انتخاب لول متر میباشد .

 

فشار سنج :                 

اگر مایعی در ظرفی ریخته شود از طرف ان مایع نیرویی به بدنه ظروف وارد می شود که جهت ان عمود  بر سطح بدنه ظرف خواهد بود نیروی وارده به سطح را فشار می گویند در سیستم متریک فشار را بر حسب کیلوگرم بر متر مربع و در سیستم انگلیسی بر حسب پوند بر اینچ مربع اندازه می گیرند فشار مطلق یک سیال عبارتست از اختلاف فشار آن با صفر مطلق ، یعنی تفاوت فشار سيال و فشار خلاء مطلق . تمام وسایل اندازه گیری فشار مطلق بر مبنای مقایسه فشار سیال و فشار خلاء کامل کار می کنند با اکثر وسائل اندازه گیری رسیدن به فشار صفر مطلق خالی از اشکال نیست ولی  با استفاده از روشهای جدید امکان بدست آوردن فشارهای خیلی نزدیک به صفر مطلق وجود دارد اکثر فشار سنجها تفاوت فشار سیال را از فشار اتمسفر نشان می دهند  که این فشار را فشار سنجی  گویند وسایل مختلف اندازه گیری فشار عبارتند از:

مانومتر- لوله بوردون ( نوع c  - نوع مارپیچی – نوع حلقوی )

 

سیستم آب بندی کردن :

سیستم های الکترونیکی اندازه گیری فشار

1- strain  gavages 2- سنسورهای مغناطیسی 3- سنسورهای القائی 4- سنسورهای خازنی 6- سنسورهای پیزو الکتریک

معیارهای انتخاب فشار سنج ها با در نظر گرفتن شرایط فنی ، اجرایی و اقتصادی

برای کنترل الکتروپمپها در صورت بروز خطا ( Under  Pressure  , Over  Pressure  ) دومین رله خروجی اختصاصی هر الکتروپمپ از RTU  باعث قطع مدار فرمان راه انداز موتور در هر دو مد Local   و Remote  میگردد تا امکان start  موتور در هیچ حالتی ممکن نباشد . همچنین می توان رله خروجی فشار سنج در مدار فرمان الکتروپمپ را طوری نصب کرد تا در مد local  و Remote و در صورت بروز Fault  موتور Stop  شده  و امکان start  مجدد ممکن نشود .

 

ارتفاع سنج ( Level  Transducer  )

برای اندازه گیری سطوح آب در مخازن و همچنین تشخیص تغییرات سطح دینامیکی و استاتیکی آب می توان از یک دستگاه سنسور ارتفاع سنج مناسب استفاده کرد .

در صورت عدم امکان نصب ارتفاع سنج در چاه ها ، دبی خروجی معیارهای مناسب برای سنجش سلامتی پمپ است .

نوع هیدور استاتیکی: از این نوع لول متر برای اندازه گیری سطح آب چاه ها استفاده مي شود .

نوع التراسونیک : این نوع در اندازه گیری پیوسته و بدون تماس با آب مخازن استفاده میشود . ترانسمیترهای آن بهتر است به یک عدد اندازه گیر دما نیز مجهز شوند.

 

ارتفاع سنج التراسونیک مخازن

1- این دستگاه ها باید دارای جریان خروجی ایزوله شدهmA  4-20 بوده و قابلیت اتصال مستقیم به کامپیوتر ، PLC و RTU و یا کنترلرهای دیگر را داشته باشند .

2- تابلوی نمایشگر در محلی مناسب و در دید اپراتور نصب شود .

3- در صورت قطع برق باید پارامترهای تنظیم شده حتما ً حفظ شوند . دستگاه باید پس از وصل مجدد برق بطور خودکار بر اساس آخرین تنظیمات اعمال شده شروع به کار کرده و زمان شروع مجدد در حافظه ثبت شود .

4- دستگاه باید دارای قابلیت افزایش امکاناتی مانند  Data  Logger  برای ثبت اطلاعات و نمونه برداری و یا رله کنترل و غیره باشد .

5- بدنه سنسور بهتر است از جنس آلومینیوم باشد که در محیط های با رطوبت بالا هیچ گونه خورندگی در ان ایجاد نشود . همچنین دارای طراحی مکانیکی دقیق و با استحکام  زیاد باشد که موجب شود سالها در بدترین شرایط آب و هوایی به خوبی عمل کند .

 

حفاظت در برابر ورود افراد غیر مجاز

به منظور حفاظت تجهیزات نصب شده در چاه ها و مخازن و در برابر ورود افراد غیر مجاز بهتر است ، یک دستگاه کلید حدی ( Limit  Switch  ) متصل به درب ورودی اتاقک چاه و مخزن در نظر گرفته شود در صورتیکه درب ورودی اتاق چاه یا مخازن باز شود، سیستم اعلام خطر در اتاق کنترل محلی بکار افتاده و آلارم اتاق مرکزی فعال می گردد . اما چنانچه فرد وارد شده به اتاقک از افراد بهره بردار باشد با استفاده از کلید خاص نصب شده بر روی تابلوی برق وضعیت اعلام خطر مذکور را مجاز اعلام خواهد نمود .

 

سنسور نشت آب ( آبگرفتگی ): به منظور تشخیص ترکیدگی لوله و همچنین ورود آب به داخل ایستگاه که منجر به آب گرفتگی آن می گردد می توان یک دستگاه کلید سطح مایع از نوع هدایتی در محل هر ایستگاه نصب کرد تا در هنگام ورود آب به محل ایستگاه افزایش سطح آن از مقدار پیش فرض ، کلید مذکور عمل نموده و مدار تغذیه الکتروپمپ را قطع کند . در صورت بروز خطای فوق دومین رله خروجی اختصاصی هر الکتروپمپ از RTU  باعث قطع مدار فرمان راه انداز موتور در هر دو مد Local  و Remote میگردد تا امکان start  موتور در هیچ حالتی موجود نباشد.

 

دلایل توجیهی انتخاب تجهیزات ابزار دقیق

فلومتر خروجی چاه :

با توجه به فلسفه و اهداف کنترلی طرح های تله متری به منظور اندازه گیری فلو ودبی چاه ها نصب فلومتر در خروجی آنها ضروری ودر حصول موارد زیر نیز بکار گرفته می شود :  

-محاسبه حجم آب تولیدی ( فلو ودبی خروجی هر یک از چاه ها )         -  محاسبه راندمان الکترو پمپها ( حجم آب تولیدی و محاسبه برق مصرفی )

- تهیه داده های لازم برای سیستم PM  و آب بحساب نیامده           - مونیتورینگ لحظه ای دبی و تهیه داده های لازم برای سیستم CBM

 

فشار سنج خروجی چاه :

اندازه گیری فشار در لوله خروجی چاه ها کمک میکند تا فرایند انتقال به صورت بهینه انجام شود . میدانیم که فشار زیاد در خطوط انتقال ، موجب آسیب دیدگی آنها به ویژه خطوط قدیمی و فرسوده می شود. از طرفی کمبود فشار در خطوط انتقال نیز موجب کاهش کیفیت توزیع می گردد . همچنین نصب فشار سنج در خروجی چاه می تواند معیاری برای سنجش سلامتی پمپ و خطوط انتقال نیز باشد .

 

فلومتر ورودی و خروجی مخازن :

هدف از نصب فلومتر در ورودی یا خروجی مخازن به دلایل زیر می باشد :

1-ثبت دبی لحظه ای و تجمعی 2- مانیتورینگ دبی ورودی یا خروجی مخازن3- کنترل فرایند4- اجرای متدهای کنترلی ارایه شده در فاز یک مطالعات

 

7.تجهيزات ارتباطي مستقر در هر ايستگاه (Communication Devices) و پروتكل مخابراتي آن‌ها

پروتكل مخابراتي، زبان مورد استفاده براي دريافت و انتقال اطلاعات بر روي شبكه مي‌باشد. پروتكل مي‌تواند مشخص كند كه چه كسي اطلاعات را مي‌فرستد، چه كسي دريافت مي‌كند، معناي داده‌ها در پيام چيست، اطلاعات را براي اطمينان از صحت دريافت، بازبيني نمايد و در صورت رخداد خطا، آن را تصحيح نمايد. فرستنده و گيرنده‌ي پيام بايد پروتكل مشابهي را به‌كار گيرند تا اطلاعات پيام را درك نمايند.
شبكه‌ي مخابراتي، بستر لازم را براي انتقال اطلاعات(پيام) از RTU به سيستم اسكادا، از RTU به RTU ديگر و بين سيستم‌ هاي اسكادا فراهم مي‌سازد. شبكه‌هاي مخابراتي متنوعي در سيستم‌هاي تله‌متري مورد استفاده قرار مي‌گيرند كه انتخاب آن‌ها بسته به محدوديت‌ها و هزينه‌ها مي‌باشد (جدول 1) ولي غالبا" استفاده از روش‌هاي ارزان و با سرعت انتقال پايين، متداول‌تر است. بسته به حوزه‌ي عمل و مسئوليت، فاصله‌ي مورد نياز براي انتقال اطلاعات مي‌تواند بسيار مهم باشد. استفاده از سيستم‌هاي راديويي، شبكه‌هاي WAN(Wide Area Network)  و مخابرات ماهواره‌اي، گزينه‌هاي مطلوبي محسوب مي‌گردند.هر سيستم اسكادا در بردارنده‌ي يك يا چند كامپيوتر است كه فراهم كننده‌ي ارتباط با شبكه‌ي مخابراتي(به كمك RTU ها) و يك رابط اپراتوري براي كار با اطلاعات به‌دست آمده از RTUها مي‌باشد. اين اطلاعات ممكن است به‌صورت پيام نمايش داده شوند و يا براي دستيابي‌ هاي بعدي، ذخيره گردند و يا به سيستم‌ هاي كامپيوتري ديگر ارسال گردند.

 

معیارهای انتخاب مودهای مورد استفاده در طرح های تله متری

1 - تعداد و نوع پورتهای  O / I -2 سرعت انتقال دیتا   3 - نوع تصحیح خطا   4-  نمایشگر وضعیت   5 - رنج تغییرات توان ارسالی 

6-  Half  Duplex ا  Full Duplex  -7  باند فرکانسی   8- نوع سیستم حفاظتی

 

نوع سیستم	معایب	مزایا	حداکثر پهنای باند
XDSL	برد کوتاه غیر سیار پهنای باند محدود نیاز به وجود شبکه مسی	هزینه کم نصب سریع قابل جابجایی ( در آینده )	G.SHDSL  4.5  Mb/s b/s  M 24  + ADSL2
فیبر نوری	هزینه بالا غیر سیار نصب زمان بر غیر قابل جابجایی ( در آینده ) نیاز به مالکیت محل عبور	برد بالا پهنای باند زیاد	100 Mb/s 1000 Mb/s
Wi – Fi	غیر سیار باند عمومی دید مستقیم	برد طولانی قابل جابجایی ( در آینده ) هزینه کم نصب سریع	108 Mb/s 54 Mb/s
WiMAX	هزینه بالا هزینه اجاره فضای فرکانسی	باند اختصاصی ( ایمن ) سیار قابل جایجایی در آینده برد طولانی دید غیر مستقیم	Up to Mb/s
ماهواره	هزینه بسیار بالا نیاز به اجازه فضای فرکانسی وابستگی به خارج ( احتمال تحریم بعد از نصب ) نصب زمان بر	سیار و غیر سیار باند اختصاصی ( ایمن ) قابل جابجایی در آینده برد طولانی	Up  to  45 Mb/s  Down Up  to  4  Mb/s
GSM (SMS )	محدودیت پهنای باند امکان انتقال متن محدودیت کاراکتر در هر بسته	پوشش قابل قبول قیمت مناسب سازگاری با اکثر سیستم ها	9600 b/s
GSM ( GPRS )	نیاز به شبکه GSM   2.75G  به بالا احتمال هدم پوشش محلی	قیمت مناسب سازگاری با اکثر سیستم ها سرعت قابل قبول امکان ارسال تصاویر و صوت	384 K/ S
UHF , VHF	هزینه بالا هزینه اجازه فضای فرکانسی	باند اختصاصی ( ایمن ) قابل جابجایی در آینده برد طولانی دید غیر مستقیم	300-3000 MHZ

  جدول   1 مقايسه انواع سيستمهاي مخابراتي

 

رادیو مودم ( SS 2.4 GHZ )  Spread  Spectrum )

این روش مخابراتی از فرکانس های رادیوئی بالای 900 مگا هرتز در سه محدوده فرکانس با کاربری های مختلف و پهنای باند متفاوت استفاده می کند . در جدول زیر سه محدوده فرکانسی پر کار برای همین روش را مشاهده می کنید . معمولا ً دستگاه هایی که برای کاربری تله متری ایستگاه های دور دست برای انتقال داده با سرعت پائین تری طراحی می شود ، در باندهای 900 مگا هرتز و 4/ 2 گیگا هرتز می باشد .

 

Band  width	ISM  - Band
26 MHz	902 – 928 MHz
83.5 MHz	2.4 – 2 . 4835  GHz
125 MHz	5 . 725 – 5 . 850 GHz

فرکانس های پر کاربرد در روش Spread  Spectrum   

 

این روش از نظر تکنولوژی جدیدتر از رادیو مودم های UHF  می باشد و به علت افزایش ترافیک فرکانس در باند UHF برای نیازهای عمومی و سیستم های تله متری و کنترل از راه دور بوجود آمده است .

خصوصیت بارز این روش سهولت اخذ فرکانس از اداره کل ارتباطات رادیویی می باشد زیرا از نظر محدوده های مخابراتی توان امواج منتشر شده از آن در این روش پائین تر از سطح آشکار سازی در سیستم های مخابراتی دولتی که از یک فرکانس خاص استفاده می کنند ، می باشد .

توان انتشار امواج در این روش از بقیه روشها پائین تر است به همین دلیل کارکرد دستگاه هایی که از این روش استفاده می کنند با سیستم های تغذیه سلول خورشیدی و باطری به راحتی امکان پذیر است .

آنتن : آنتن  ها باید بطور کامل به لوازم ضروری مانند کانکتورها ، گیره ها ، کابلها ، برق گیرها و غیره مجهز باشند . آنتن ها و وسایل انها باید از مواردی ساخته شوند که در مجاورت رطوبت دچار خوردگی گالوانیک نشوند .

در ساخت آنتنها باید از حداقل مقره ها استفاده شود . مقره های باکلیتی و لاستیکی مورد قبول نمی باشند . آنتن ها باید در مقابل ساکن الکتریکی  محافظت شده و اجزای مختلف آن با ولتاژ مستقیم زمین هم پتانسیل باشند تجهیزات برق گیر هم باید بطور کامل زمین شده باشند . حداکثر مقاومت سیستم ارت 2 اهم است.

دکل : نوع ساقها لوله ای و جنس مهارها از فولاد گالوانیزه می باشد . استفاده از دکل خود ایستا نیز در صورت محدودیت فضا امکانپذیر می باشد .

دکل های مهاری باید به کلیه لوازم ضروری مانند میله برق گیر ، چراغ سر دکل ، الکترودها و سیم های زمین مجهز  باشند .دکل ها باید از فولاد چکش خورده ساخته و عاری از هر گونه خراشیدگی یا ترک و یا هر نقص دیگر باشند . این دکلها باید بطور کامل و به روش گرم گالوانیزه عمقی باشند . هر دکل باید به سیستم زمین با حداکثر مقاومت Ω  2  مجهز باشد . 

 

کابلهای مخابراتی :

- جنس هادی مس است و جنس دی الکتریک داخلی از نوع پلی اتیلن با دانسیته زیاد است .

- مقاومت نامی این کابلها 50  و مقاومت عایق های آن Ω 5000  میباشد .   - حداکثر میزان تضعیف ، بسته به نیاز بخشهای مختلف برابر یکی از مقادیر M   100  /  B d  8 یا m 100 / B d  2  باید باشد .   - پوشش یا غلاف کابل از نوع PVC سیاه میباشد .   - هادی داخلی مخابراتی باید از جنس مس تنش گیری شده با افشان یا مشابه استاندارد IEC  باشند .

 

مشخصات فنی دکلها
می توان از دکلهای مخابراتی مهاری به منظور تامین Line  Of Site بیسیم ها استفاده کرد .

دکل های مهاری :  دکل های مهاری بصورت سکشن های یک متری و سه متری موجودند . بدنه این نوع دکل ها از لوله های آهنی با قطرهای مختلف و یا آلیاژی از آهن و فولاد ساخته می شوند .

در صنعت ساخت دکل های مهاری در ایران بیشتر لوله های آهنی ساخته می شوند . بدین ترتیب که ابتدا لوله های سه متری بریده شده و سپس با میل گرد به هم جوش داده شده و بصورت سه ضلع یا مثلثی در ابعاد و قاعده 35 الی 50 در می آیند .

نوع جوش بدنه دکل کامل جوش آرگون می باشد که از مقاومت بالایی برخوردار می باشد و پایه های اتصال دکل ساخته شده به شکلهای چپوقی که داخل همدیگر می روند ساخته شده و یا بصورت فلنجی و صفحه ای که روی هم قرار می گیرند طراحی و تولید میگردد .

دکلها بعد از ساخت به کارگاه هایی که مجهز به گالوانیزه گرم می باشند فرستاده شده و کار گالوانیزه روی دکلهای ساخته شده انجام می گیرد .

 

متعلقات دکل های مهاری

1- بدنه دکل ( سکشن ) :  بدنه دکل برای ارتفاعات مورد نیاز نصب مورد استفاده قرار می گیرد .

2- صفحه زیر دکل :  صفحه زیر دکل  به ابعاد مختلف طراحی می گردد و این نوع صفحه جهت اتصال به فونداسیون پایه اصلی مورد استفاده قرار می گیرد که به ابعاد 50 الی 70 سانتیمتر و به قطر 8 الی 10 میلیمتر می باشند . بدنه دکل ساخته شده روی پایه نصب می گردد .

3- سیم بکسل ( مهاری ها ) : سیم بکسل بصورت فولادی و یا به صورت سیمی به هم بافته شده در بازارهای داخلی و خارجی عرضه می گردد و نوع انتخاب و استفاده ازسیم بکسل بستگی به نقاطی دارد که پروژه مخابراتی در انجا صورت می گیرد .

4- بست مهاری : بست مهاری برای بسته شدن دو سر سیم بکسل جهت اتصال استفاده می گردد که بصورت فولادی و چدنی به اندازه های مختلف تولید و عرضه می گردد .

5- مهارکش : مهارکش ها جهت تنظیم دکلهای نصب شده مورد استفاده قرار می گیرند و بصورت فولادی و چدنی در سایزهای مختلف تولید و در بازار عرضه می گردند .

6- شکل : برای  اتصال قسمتی از محل اتصال سیم مهاری به بدنه دکل طراحی شده و به اندازه های  8 الی 22 برای نصب دکل در ارتفاعات مختلف قابل استفاده می باشند و بصورت فولادی و چدنی در بازار عرضه می گردند .

7- گوشواره : گوشواره جهت استفاده بین بدنه شکل و سیم بکسل ( مهاری ها ) طراحی می شوند . در واقع جهت حفاظت از سیم بکسل استفاده می شوند تا در اثر فشار بار آسیب نبیند . گوشواره بصورت گالوانیزه در بازار عرضه می گردد .

8- پیچ و مهره : پیچ و مهره برای بستن بدنه دکل ها و مهارکش ها استفاده می شوند .

9- صفحه متعادل کننده : جهت بستن مهارکش ها به پایه انکر بولت استفاده می شود . خود صفحه از نوع گالوانیزه می باشد و به قطر 8 الی 12 سانتی متر و بصورت 3 الی 5 سوراخه طراحی می شود .

10 – داوول : میله داوول جهت اتصال صفحه زیر دکل ( بیس ) به فنداسیون پایه اصل مورد استفاده قرار می گیرد و به طول 70 الی 120 سانتی متر ظراحی و برای ارتفاعات مختلف مورد استفاده قرار می گیرد .

11- انکربولت ( میله عصایی ) انکربولت جهت استفاده در فنداسیون پایه های دکل مورد استفاده است . خود انکربولت  بایستی بصورت گالوانیزه جهت نصب در فنداسیون برای دکل مهاری مورد استفاده قرار گیرد و به اندازه  نمره 16 الی 24 ساخته و به طول 120 الی 150 سانتی متر تولید می گردد .

 

سیستم روشنایی سیستم های روشنایی یکی از قسمت های مهم در ارتفاع دکل های نصب شده می باشد . سیستم  روشنایی برای علائم هوایی استفاده می شود که شامل حباب و پایه و چراغ و سیم برق و سیستم فتوسل و لامپ می باشد .

برای استفاده در ارتفاعات مختلف به صورت تک و  یا دو تایی نصب میشود . برای مثال در ارتفاع 30 متری یک مورد و برای ارتفاع 45 متر به بالا دو مورد و الی سه مورد در حد واصل در ارتفاع دکل نصب و راه اندازی می گردد .

سیستم ارتینگ: سیستم ارت برای جلوگیری از حوادث در هنگام رعد و برق برای  دستگاه و اپراتور  نصب و راه اندازی می گردد .

کلاهک بالای دکل آخرین نقطه دکل کلاهک آن می باشد که در اتمام کار نصب ، نصب آن انجام میگردد . کلاهک دکل باعث می شود که نزولات آسمانی مثل باران و برف داخل پایه دکل ها وارد نشوند و همچنین برای بستن میله ارت و چراغ بالای دکل و آنتن استفاده مي شود.

فونداسیون ها و مصالح مورد نیاز قبل از نصب دکل روی پایه های مهاری و روی پایه های بتونی ، ملزم به مطالعه نوع فونداسیون برای دکل های مهاری توسط مهندسین و تکنسین های نصاب می باشیم .

برای اجرای فوندانسیون ابتدا ارتفاع دکل مورد نظر می باشد و سپس نوع خاکی که دکل مخابراتی در آن محل نصب می گردد . چون فوندانسیون بصورت وزنی عمل می کند ، بایستی با دقت فراوان عمل فوندانسیون صورت گیرد .

مصالح مورد نیاز برای فوندانسیون عبارتند از : آب شیرین ، سیمان ، میلگرد آجدار ، ماسه شوسه  و نخودی بصورت مخلوط ، قالب جهت نگهداری و پلاستیک جهت هدر نرفتن آب بتون و مخلوط نشدن به بتن آماده شده و آب شیرین جهت مخلوط بتن و میلگرد .

نوع میلگرد آجدار به نمره های 12 الی 18 برای حجم های مختلف فوندانسیون قابل استفاده می باشد . نوع بتن نیز بستگی به فشار بار و ارتفاع دکل های مهاری انتخاب می گردد .

 

نحوه قرار دادن انکر بولت و داوول داخل فونداسیون ها

فوندانسیون به ابعادی که برای ارتفاعات مختلف دکل طراحی می شود در محل نصب دکل گود برداری شده و آرماتورها بصورت حصیری بسته و میله عصایی ( انکربولت ) بصورت زاویه 45 درجه داخل فوندانسیون قرار گرفته و توسط سیم آرماتور داخل فوندانسیون به میلگرد ها بسته می شود .

سطح فوندانسیون نسبت به زمین 20 الی 40 سانتی متر بالاتر بوده و خود میله انکربولت 20 سانت بصورت 45 درجه  از بتن ریخته شده بیرون قرار می گیرد و سر میله انکربولت به سمت پایه اصلی قرار داده شده می شود .

فوندانسیون مرکزی که میله های داوول داخل آن است برای بستن صفحه زیر دکل ( بیس ) نصب می گردد . داوول ها بصورت عمودی داخل فوندانسیون قرار گرفته و صفحه دکل کاملا روی آن تراز می شود تا دکل مورد نظر روی صفحه قائم و با دقت کامل نصب شود .

 

راه اندازی و نصب دکل های مهاری

سکشن های دکل مهاری روی پایه اصلی نصب می گردند . هر سه سکشن که نصب گردید ، یک ردیف سیم بکسل ( مهاری ) در سه جهت نصب و به مهاری ها که انکر بولت می باشد بسته می شود .

تکنسین های نصاب باید با رعایت کامل ایمنی با دقت کامل نصب را انجام دهند . بعد از نصب هرسه سکشن ، رگلا جگیری دکل نصب شده الزامی می باشد و عمل نصب دکل مهاری تا ارتفاع خواسته شده به همین صورت امکان پذیر می باشد .

بعد از اتمام کامل نصب دکل مهاری باید تمام سیم بکسلهای بسته شده ( مهاری ها ) مجددا ً رگلاجگیری شوند و بعد از رگلاجگیری کامل تمام بکسل های نصب شده روی پایه های مهاری توسط یک رشته بکسل 2 متری به همدیگر وصل شوند . بعد از نصب کامل دکل مورد نظر ، نصب آنتن و کابل کشی دستگاه بی سیم انجام می گیرد آنتنها در ارتفاع مورد نظر نصب می گردند .

نصب آنتن توسط دو بست نگهدارنده آنتن راه اندازی می شود و در بعضی مواقع آنتن ها پایین تر از ارتفاع بالای دکل نصب می شوند که در این مواقع بایستی حتما ًٌاز بازوی نگهدارنده آنتن استفاده شود . فاصله بازوی نگهدارنده آنتن بایستی از خود آنتن به بدنه دکل بزرگتر مساوی cm 50  باشد .

بعد از نصب آنتن کابل مربوط به آنتن به بی سیم نصب می شود . بعد کانکتور مربوطه نصب شده و خود کابل باید به بدنه دکل از بالا به پایین به فاصله 1 متر بسته شود تا در اثر وزش باد باعث قطع ارتباط نگردد .

کابل آنتن تا حد واصل دکل نصب شده به اتاق محل نصب دستگاه بی سیم نباید آزاد باشد . کابل آنتن روی یک ردیف سیم بکسل از قبل بسته شده قرار گرفته و کابل بی سیم به اتاق دستگاه بی سیم فرستاده و به بی سیم وصل گردد .

 

نحوه آماده کردن کابل بی سیم

کانکتورها ( فیش مربوطه ) به کابل آنتن با دقت فراوان وصل و بسته شود و عمل لحیم کاری با اصول خاص خود ، روی کانکتورها انجام شود . بعد از آماده شدن کانکتور به کابل بی سیم توسط نوار چسب کاملا ً آب بندی گردد .

 

ایمنی

دکل ها و سیستمهای مخابراتی باید در مناطقی نصب و راه اندازی گردند که قبل  از نصب مورد مطالعه دقیق قرار گیرند و از جمله مناطقی که از نظر فرسایش خاک مشکل دارند و در نقاطی که ممکن است با ریزش خاک و سنگ همراه باشند و احتمال حریق داشته باشند ، با دقت کامل مطالعه و از بروز حوادث جلوگیری شود . از نظر گرما و سرما محیط نصب و راه اندازی سیستم مورد توجه قرار گیرد . سیستم مخابراتی باید از هر گونه آلودگی شیمیایی محفوظ بماند . آلودگی صوتی باعث ناراحتی ها ی روانی در اپراتور دستگاه بی سیم می گردد که در نحوی نگهداری و استفاده از سیستم دچار خواهد شد .

محیط نصب دستگاه ها از نظر روشنائی مورد توجه قرار گیرند . دکل های مخابراتی نباید زیر عبور کابلهای دکل فشار قوی نصب گردند .

 

نتيجه گيري

تله‌متري براي كاربردهاي مديريت آب ضروري است كاربردهايي مثل كنترل كيفيت آب و اندازه‌گيري جريان آب همچنين قرائت اتوماتيك كنتورها،‌ مونيتورينگ آبهاي زيرزميني،‌ آشكار سازي نشتي در شبكه توزيع آب (لوله‌ كشي) و نظارت بر عملكرد تجهيزات. داشتن داده‌ها بصورت آني باعث مي‌شود كه در مقابل حوادث و وقايع عكس‌العمل مناسب صورت گيرد. نظارت و جمع‌آوري تغييرات استاتيكي و ديناميكي پارامترهاي:- گشتاور چرخش- شتاب- دما - فشار - تغيير حالت – نيروازديگر مزاياي كاربرد تله متري مي باشد  تجهيزات سنسور تله‌متري جايگزين مناسب براي سيستم‌هاي معمولي با سنسور تماس هستند بدون نياز به تقويت‌كننده اضافي امكان اتصال سنسورهاي متفاوت مستقيماً به تقويت‌كننده سيگنال وجود دارد.

  پیشنهاد می‌کنیم محصول واتراستاپ را هم بررسی کنید.

مراجع

1. R.baral  ّ -سيستم هاي تله متري و انتقال داده ها 

2.CARDEN-رابرت هنري- سيستم هاي تله متري و مهندسي (گالينگور)

3. PATRANABIS- اصول تله متري

4.Wireless Telemetry & Control Pressure, Flow & Level

5. Joachim & Muehlner, "Trends in Missile and Space Radio Telemetry" declassified Lockheed report

6 Molotov E.L., Nazemnye Radiotekhnicheskie Sistemy Upravleniya Kosmicheskiymi

 

Abstract 

The shafts and pumps are one of the most important energy consuming equipments in water and waste water installations. they must be controled  under supervision on telemetry.

The goal is that the method of turning off and on the shafts to be some how that makes lower energy to be consume and increase the efficiency. As a matter of  fact the work of the system should be moderate .so it must be considerd firstly height of the tank or reservoir, secondly the working hours of electro pomps thirdly the costs (tariffs) of energy in system . in this research the technichal   agents and some different equeipments that are important in a good plan and construction of a network have been considerd which are include

-the remote terminal unit

- the countering sensors and remote equipment and precision tools.

- the equipment of processing and gathering the information in central station (SCADA center)

- communication devices installed in each station and their telecommunication protocols.

The philosophy and controling goals and monitoring the plan of telemetery in this research are:

-the computation of the water volume that is produced .

- maintaining  the electropomps- computati the consumed electricity and the efficiency of electropomps

– production the necessary data for pm system(preventive maintenance system) monitoring  the quantity and quality parameters and providing the necessary data for CBM system. The philosophy and the goals of planing tank monitoring . the prevention of tanks water over flow

monitoring the level of water in tanks for managing the energy .

• - surveying the behavaior of consuming in accordance with demands.
• - Monitoring the water quantity and quality parameters and gathering the necessary data for CBM  system gathering the necessary data for water . monitoring the quantity and quality parameters and gathering the necessary data for CBM  system .

Key words: RTU – SCADA – telecommunication protocols and physical networks for transmitting data.