陳 艇，周雨風

(杭州亞太水電設備成套技術有限公司，浙江 杭州 310012)

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小水電站手機短信遠程監(jiān)控系統

陳 艇，周雨風

(杭州亞太水電設備成套技術有限公司，浙江 杭州 310012)

針對只配備PLC控制系統的小水電站，優(yōu)化設計了手機短信遠程監(jiān)控系統，實現手機與電站PLC系統遠程信息交換，可用手機進行遠程控制，真正實現無人值守。圖3幅。

小水電站；PLC；GPRS DTU模塊；手機短信

0 引 言

水電站自動化系統一般除了現地控制單元外，還配有上位機通訊系統；而一些小電站，業(yè)主出于成本考慮，并未配置上位機系統，這樣無人值守的小水電站一旦發(fā)生故障或者事故，業(yè)主往往不能在第一時間得知該信息，會給業(yè)主帶來一定的損失。如何避免這種情況發(fā)生呢？如果把手機與電站PLC控制系統聯系起來，就可以通過手機對電站控制系統數據進行查詢并控制，即可解決上述問題。

1 方案設計

水電站的監(jiān)控系統發(fā)展經歷了3個階段：人工監(jiān)控，電話調度；遠動化(遙測、遙信、遙調、遙控)監(jiān)控；以計算機為核心，以現代數據通信為基礎的計算機監(jiān)控系統。目前國內設計生產的大部分計算機監(jiān)控系統自動化程度較高，基本能實現電站少人值守的目的。但并不是所有的電站都會配備計算機監(jiān)控系統，特別是一些小型水電站，為了節(jié)約成本，往往只配有下位機監(jiān)控系統，即PLC監(jiān)控系統。

如果需要使用手機對小電站監(jiān)控系統的運行數據進行查詢并控制，首先需要解決通訊問題，即手機怎樣才能與電站監(jiān)控系統(PLC)進行通訊，從而達到手機監(jiān)控的目的。

目前，手機與PLC通訊的解決方案有如下幾個：

(1)PLC經過RS232與通訊模塊建立連接，手機通過收發(fā)短信方式與通訊模塊進行信息交換。

(2)PLC經過RS232與通訊模塊建立連接，通訊模塊連入移動服務商的網絡(GPRS、EDGE、3G、4G)與手機建立無線網絡連接，從而進行數據信息交換。

(3)PLC經過上位機與公用因特網相連，而手機通過移動服務商的網絡連至公用因特網，從而建立手機與PLC的數據交換。

不論是哪種方案，對于電站業(yè)主來說，最基本的要求就是經濟，即性價比要高，并且還應滿足系統安全可靠、操作方便快捷等要求。上述方案中，第三種方案需要架設有線網絡，成本比較高。而第二種方案，鑒于小水電站普遍位于偏遠山區(qū)，移動服務商所提供的服務可能只有普通的GSM業(yè)務，無法提供網絡服務，達不到安全可靠的要求。因此，方案1是目前最適合的方案。

GSM，即Global System For Mobile Communications，是由歐洲電信標準組織ETSI制訂頒發(fā)的數字移動通信標準，它的空中接口采用時分多址技術，并且能夠與綜合業(yè)務數字網(ISDN)形成互聯。自20世紀90年代中期投入商用以來，GSM已經成為應用最廣泛的移動通信標準，被全球超過200個國家采用，采用其標準的設備占據當前全球蜂窩移動通信設備市場80%以上。GSM的SMS(即短信通訊功能)本身具有數據傳送功能，可進行雙向傳輸，性能穩(wěn)定，其信息傳遞是實時可靠的，在數據采集、GPS定位、短信報警、銀行繳費通知等方面都有廣泛應用。在SMS通訊中，每個短消息的最大信息量為不超過140個字節(jié)，足以滿足普通小水電站監(jiān)控系統信息的傳遞。因此，采用短信通訊方式控制監(jiān)視小水電站運行完全可行。再加上該方案只需在原有PLC控制系統上增加1個通訊模塊，即可實現手機短信遠程監(jiān)控，在成本控制上具備很大優(yōu)勢，用戶操作使用也很方便。

手機遠程監(jiān)控方案選取GPRS DTU作為通訊模塊，其設計原理如下所示(見圖1)。

圖1 GPRS DTU通訊模塊設計原理示意

在該方案所設計的系統中，用戶將待發(fā)短信息加上目的地址發(fā)送至短消息中心，再由短消息中心轉發(fā)至手機通訊模塊DTU中，通過DTU與PLC的通訊，實現數據交換，最終達到手機遠程監(jiān)控的目的；而DTU與PLC的通訊，則由其自帶的RS232標準數據接口來實現。通訊模式采用AT指令控制，并且符合ETSI標準GSM0707和GSM0705。

基于這種技術，該手機短信遠程監(jiān)控系統具有覆蓋面積廣、傳播距離遠、可靠性高等特點，相較于其他需要通過有線網絡連接的方案來說，節(jié)省了有線網絡架設的大額投資，并且在運營期間也無需維護網絡，運行成本較低。

當然，現今社會發(fā)展迅速，隨著4G網絡的逐步推廣，移動網絡的速度和可靠性等方面也已逐步完善，因此，第二個方案在未來還是有很廣闊的應用空間?；谠摲桨傅氖謾C遠程監(jiān)控系統，目前筆者所在公司正在積極研發(fā)中。

2 GPRS DTU介紹

GPRS DTU是一種無線數據終端，內置有工業(yè)級 GPRS 無線模塊，可利用運營商的GPRS網絡為用戶提供無線數據傳輸功能。GPRS DTU配備了標準RS232/485/422 數據接口，可與RTU、PLC、工控機等設備連接，以嵌入式實時操作系統為軟件支撐平臺，在完成初始化配置后，可以與服務器端通過 GPRS 無線網絡和 Internet 網絡建立連接，從而實現數據傳輸。DTU不僅可以網絡數據傳輸，還具備短信收發(fā)功能，用戶可使用手機將短信發(fā)送至DTU，而DTU也會按照設置內容將需要發(fā)送的短信息發(fā)送至用戶指定手機中(見圖2)。

圖2 GPRS DTU模塊示意

GPRS DTU有如下功能特性：

筆者所在公司正是利用了GPRS DTU可直接收發(fā)短信這一特點，并在此基礎上，輔以相應PLC通訊控制程序，研制開發(fā)出了手機短信監(jiān)控系統。

3 應用實例

杭州亞太水電設備成套技術有限公司在研制箱式整裝小水電站的基礎上，結合國內外小水電發(fā)展現狀，并且經過多年來不斷開發(fā)完善，已經將該產品升級至第三代——智能整裝小水電設備。增加了智能控制，即手機短信遠程監(jiān)控功能和電腦遠程控制功能，極大地方便了業(yè)主監(jiān)視電站運行情況，控制機組開停機并且可以及時收到故障信息，使其在第一時間內做出處理，減少機組故障造成的損失。

馬其頓特瑞吉電站是具有手機通訊功能的智能整裝小水電站在國外的成功案例(見圖3)，于2012年通過能源部驗收，目前已經成功運行了3年多時間，運行情況十分穩(wěn)定；手機通訊功能完全正常，可以實時故障報警、手機控制機組開停機、機組運行狀態(tài)實時查詢，真正做到了電站無人值守(該電站額定水頭46 m，額定出力146 kW，采用臥式混流機型，利用上游已建成水庫的灌溉用水及引用供水進行發(fā)電)。

圖3 馬其頓特瑞吉電站智能集成式小水電設備

4 結 語

手機短信遠程監(jiān)控系統借助GSM短信息技術和PLC控制技術，構建出手機與PLC一對一的獨立通訊方式。由于使用的是GSM網絡，采用SMS進行數據交換，設備成本及運行維護成本比較低，使用方便，運行可靠，十分適合小水電站使用。

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責任編輯 吳 昊

2015-06-11

陳 艇(1983-)，男，工程師，主要從事水電站監(jiān)控系統設計及調試工作。 E_mail: tchen@hrcshp.org