據麥姆斯咨詢報道，如今很多小區在用水高峰期或停電期間都通過水塔來供水。為保持足夠的壓力，這些水塔刻意建地比較高，然后靠重力通過水泵配電網向每個家庭供水。
由于日常住宅的水壓要求在0.31~0.55MPa之間，所以水塔的平均高度必須在50米左右才能提供0.34~0.41MPa的壓力。這就要求市政局必須時時監測供水系統，以確保適當的水壓和水位。水壓控制至關重要，不論是過高或過低，都可能導致系統運行效率低下或供水泵的損壞。
通常，壓力傳感器安裝在水塔的水箱中，通過測量水壓來確定水位。同時，壓力傳感器也可放置在抽水泵和排水泵上來監測水壓。
通過遠程傳感器控制系統，操作員無需爬上水塔或前往不同地方讀取壓力傳感器監測儀表，信息會直接輸入到計算機進行分析。然而，供水系統的運行環境卻不利于有線監測系統的實施。
當在外部環境運行時，有線系統容易受到雷擊和接地故障的影響，其傳感器及連接的設備就會遭到破壞。同時，對于有線系統來說，電壓也是一個問題，因為國外水箱通常只能提供120V的交流電壓。再加上有線系統還要求每個傳感器都連接回控制器并連接到端口上，由于水塔高度的原因，硬連線傳感器的維護費用非常高。
無線傳感和監控，為水塔運行保駕護航
無線遠程監控系統的架構類似于有線系統，通過使用“空中電線”代替電纜來測量水塔的水壓并傳輸到遠程位置。無線遙測系統由眾多終端節點組成，包括為傳感器供電的無線電，該系統可以測量傳輸到網關的壓力。由電池供電，終端節點解決了無電源或電源不穩定的區域使用傳感器的這一難題。
作為接收測量數據的中心樞紐，網關以Modbus格式存儲最近的傳感器數據，以便可編程邏輯控制器（PLC）通過控制中心或互聯網連接進行訪問。網關可以物理連接到PLC、數據采集與監視控制系統（SCADA）、分布式控制系統（DCS），或使用蜂窩調制解調器進行無線連接。不需要2.4GHz的無線網絡，而只需使用900MHz，無線網絡可以在不同的地形、結構和天氣情況下提供強大的數據傳輸，并可在惡劣的環境條件下運行多年。由于節點和其他組件沒有物理連線，無線系統降低了因雷擊或接地故障而導致的風險，但有線系統卻不能幸免遇難。
圖1展示了無線遠程傳感器系統在水塔配水系統中的工作配置。集成的傳感器節點（見圖2）包括壓力傳感器、無線節點和本質安全型內置電池，將其安裝在水塔和水泵上，用于監測水位和水壓。無需專門購買壓力傳感器和無線節點，這些集成的傳感器節點就可以作為管道、有線傳感器和其他壓力傳感器解決方案的經濟型替代品。
圖1：無線遠程傳感器系統在配水系統中的工作配置
在無線監控網絡中，多達240個集成傳感器節點分布在不同地點提供反饋，以驗證水位，并確保系統有足夠的壓力向用戶供水。數據發送到網關后，網關再以各種格式傳輸這些數據，例如4~20mA或Modbus的格式。通過接口模塊添加以太網（Ethernet）連接，網關成為了局域網（LAN）和Wi-Fi網絡的一部分，或與蜂窩調制解調器連接，將信息傳遞給筆記本電腦或智能手機。維護人員可以通過監控智能手機、電腦或指揮中心的水位，使調度總站的操作員可以在業務智能儀表盤上查看運行狀態。
如圖2所示，Pressure Scout無線壓力傳送器集合了無線電、壓力傳感器和有內置電池的本質安全電路，可作為管道、有線和其他壓力傳感器解決方案的經濟型替代品。該遙測系統可為無線的工業應用領域提供易用和可靠的壓力測量。
圖2：Pressure Scout無線壓力傳送器
延伸閱讀：
《MEMS壓力傳感器市場和技術-2018版》
《MEMS壓力傳感器對比分析-2018版》
《Melexis絕對壓力傳感器：MLX91802》
《全球最小MEMS氣壓傳感器：意法半導體LPS22HB》
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