任長江，李國強(qiáng)

大慶油田供水公司，黑龍江 大慶 163451

1 供水綜合調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景

綜合調(diào)度的目的對全供水公司的生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，保證用戶對水量、水壓和水質(zhì)的要求，盡可能高地追求管網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

2 無線方案設(shè)計(jì)與產(chǎn)品選型原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到系統(tǒng)的先進(jìn)性、實(shí)用性、可擴(kuò)充性和可維護(hù)性，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠與安全保密，建立經(jīng)濟(jì)合理、資源優(yōu)化的系統(tǒng)。本次采用新型系統(tǒng)、基于GPRS的熱門應(yīng)用系統(tǒng)，技術(shù)成熟，應(yīng)用普遍，也是今后無線控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，該采用以色列Alvarion公司的DS.1111Mbps無線局域網(wǎng)產(chǎn)品。

3 無線系統(tǒng)配置

3.1 DS.11系統(tǒng)的配置情況

DS.11系列無線網(wǎng)橋產(chǎn)品采用分體式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分為室內(nèi)單元和室外單元兩個(gè)部分。室內(nèi)單元實(shí)際上是一個(gè)電源調(diào)制模塊，上有2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RJ-45接口：一個(gè)接口為10BaseT的局域網(wǎng)接口，用來連接本地的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)提供網(wǎng)絡(luò)通訊接口；另一個(gè)是Radio接口，用來和室外單元相連，在傳輸網(wǎng)絡(luò)信號的同時(shí)，也將室內(nèi)模塊調(diào)制的直流電源通過基帶電纜，為室外模塊提供電源供電。

室外模塊是一個(gè)射頻調(diào)制模塊，它將室內(nèi)模塊送來的網(wǎng)絡(luò)信號調(diào)制成2.4GHz的射頻信號。在室外單元上有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的N型射頻接口，可以直接和各種標(biāo)準(zhǔn)的外接天線相連。這樣的好處是可以做到基本沒有射頻衰減。

3.2 無線網(wǎng)絡(luò)方案

大慶市及市轄區(qū)共有11個(gè)水廠，分布距離遠(yuǎn)近差別較大。所以針對這種地理分布，采用了全向與定向相結(jié)合的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。根據(jù)實(shí)際的距離和分布情況在西水源、中引水廠、前進(jìn)水源3個(gè)水廠分別安裝3個(gè)中心定向天線，在控制中心安裝架設(shè)一套Alvarion AU-DS.11D無線基站，外接一套覆蓋360度的12dBi全向天線，用來覆蓋3個(gè)水廠。

其它水廠實(shí)際的距離較遠(yuǎn)而且分布不集中，我們采取點(diǎn)對點(diǎn)的無線鏈路，而且還可以提高中心的這個(gè)系統(tǒng)容量，8個(gè)水廠各架設(shè)一套SU-DS.11D無線網(wǎng)橋系統(tǒng)，外接一套24dBi的定向天線。并且將定向天線的方向指向各自相應(yīng)的中心定向天線，這樣每個(gè)水廠就可以接入到整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

4 管網(wǎng)測壓點(diǎn)方案設(shè)計(jì)

4.1 環(huán)境介紹

大慶供水調(diào)度控制系統(tǒng)的主要目的，是解決供水公司對供水各環(huán)節(jié)監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和控制。該系統(tǒng)由控制中心和各個(gè)水源監(jiān)測點(diǎn)組成，各個(gè)水源監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集終端（RTU或PLC）可監(jiān)視和采集水位、壓力、流量、濁度、余氯、泵頻等各種數(shù)據(jù)，供控制中心及有關(guān)部門分析和決策取用。

4.2 方案選擇

經(jīng)過分析，選擇中國移動(dòng)的GPRS系統(tǒng)，作為城市供水調(diào)度控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺(tái)。目前，GSM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過電信部門的多年建設(shè)，覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，已成為成熟、穩(wěn)定、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)，特別是中國移動(dòng)新推出的GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GSM/GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建自來水供水調(diào)度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)控制點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)傳輸具，有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)、縮短建設(shè)周期、降低建設(shè)成本的優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡單。

4.3 解決方案介紹

由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，控制中心計(jì)算機(jī)主機(jī)配置固定的IP地址，各個(gè)端站的GPRS模塊和該主機(jī)進(jìn)行通信。

4.3.1 系統(tǒng)組成

1）管網(wǎng)控制點(diǎn)：

管網(wǎng)控制點(diǎn)：各控制點(diǎn)通過數(shù)據(jù)采集模塊，采集如壓力、流量等數(shù)據(jù)，通過RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連，通過GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)。

2）控制中心：

服務(wù)器申請配置固定IP地址，采用省移動(dòng)通信公司提供的DDN專線，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬，當(dāng)管網(wǎng)控制點(diǎn)數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。

控制中心RADIUS服務(wù)器接收到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA認(rèn)證，后傳送到控制中心計(jì)算機(jī)主機(jī)，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

3）GPRS/GSM移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：

現(xiàn)場控制點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊，同時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過中國移動(dòng)的GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，最終傳送到控制中心IP地址

4.3.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

各水廠數(shù)據(jù)采集點(diǎn)使用移動(dòng)通信公司統(tǒng)一的STK卡，同時(shí)控制中心對各點(diǎn)進(jìn)行登記，保存相關(guān)資料以便識別和維護(hù)處理。各信息采集點(diǎn)運(yùn)行控制系統(tǒng)軟件，支持24小時(shí)實(shí)時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)信息采集點(diǎn)24小時(shí)傳送采集的信息數(shù)據(jù)。

5 控制中心數(shù)據(jù)處理

首先，通過PLC把11個(gè)水廠的數(shù)據(jù)采集上來，再通過無線網(wǎng)絡(luò)傳到中心控制室數(shù)據(jù)采集工作站上，并把數(shù)據(jù)寫到服務(wù)器SQL數(shù)據(jù)庫里，供數(shù)據(jù)分析。

其次，通過GPRS系統(tǒng)把管網(wǎng)壓力點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集到另個(gè)數(shù)據(jù)工作站上，并把數(shù)據(jù)寫到SQL數(shù)據(jù)庫里，供數(shù)據(jù)分析。

在中心控制室安裝有一臺(tái)HPml370服務(wù)器、兩臺(tái)工控機(jī)、一套通信機(jī)柜等。這里是全水廠的控制管理中心，可以對全廠的工藝流程狀況、生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和優(yōu)化調(diào)度操作，并完成與中心調(diào)度室數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送的任務(wù)。

5.1 中心控制室內(nèi)HPml370服務(wù)器

該服務(wù)器負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)交換和控制任務(wù)保存，包括: 水源、廠的深井工作狀態(tài)、外輸泵參數(shù)、外輸管道壓力參數(shù)、各水罐液位參數(shù)、出廠水質(zhì)參數(shù)和流量參數(shù)的監(jiān)測及相關(guān)PLC上的參數(shù)。

5.2 控制操作站

控制操作站是該自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，22″寬屏液晶顯示器和一臺(tái)工控機(jī)，它通過以太網(wǎng)線和數(shù)據(jù)服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)功能：操作控制功能、狀態(tài)顯示功能、多媒體報(bào)警功能、參數(shù)曲線顯示功能、報(bào)表輸出/打印功能、數(shù)據(jù)處理和管理功能 。

6 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

1）系統(tǒng)組成簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。采用工業(yè)界應(yīng)用最廣泛的RS485總線和以太網(wǎng)線，來連接整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，也便于將來的擴(kuò)展開發(fā)；

2）系統(tǒng)選型采用技術(shù)成熟、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。上位機(jī)操作系統(tǒng)采用Windows SERVER，提供了一個(gè)先進(jìn)可靠的平臺(tái)。可靠性好，性能價(jià)格比高；

3）中心控制室可以對全廠的生產(chǎn)過程進(jìn)行控制、監(jiān)視和管理，以實(shí)現(xiàn)各區(qū)域工作站的無人執(zhí)守。大大提高了自動(dòng)化水平，降低了運(yùn)行成本和能耗，減少了操作和維修人員。

[1]栗玉霞，徐建政，劉愛兵.GPRS技術(shù)在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2003(12).

[2]秦勇.基于GPRS的無線數(shù)據(jù)采集在環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測中的應(yīng)用[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)，2006.