陳俊

深圳市水務技術服務有限公司 518000

摘要：以某泵站無線監(jiān)控系統(tǒng)設計為例，分別對監(jiān)控中心、通信平臺、監(jiān)控子站三大組成部分進行分析，從而實現(xiàn)良好的系統(tǒng)調度、監(jiān)控及指揮，提高水庫泵站運行效率。

關鍵詞：泵站；無線監(jiān)控；設計

1前言

水力資源在國民經(jīng)濟建設中占據(jù)著重要的地位，隨著我國綜合國力的不斷提高，在水利工程建設方面也增大了投資力度，合理的充分利用水力資源也顯得越來越重要。泵站是水利資源調度的重要組成部分，但目前我國的大部分泵站的控制和管理與國外相比還處于相對落后。因此，一定要對現(xiàn)有的泵站電氣自動化提出更高要求。

泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)水利信息化的重要環(huán)節(jié)之一，對供水系統(tǒng)進行有效、合理的監(jiān)測，特別是加強每個工藝環(huán)節(jié)的自動控制及監(jiān)測，是提高供水系統(tǒng)工作安全與質量的重要因素。本文論述的該項設計是以3個泵站實現(xiàn)計算機集中控制與監(jiān)測，根據(jù)用戶用水量對各水泵進行合理調度，從而確保用戶供水需求，實現(xiàn)降低成本、節(jié)能減排。

2系統(tǒng)方案設計

該系統(tǒng)是由3大部分構成：第一部分是監(jiān)控中心，監(jiān)控中心由監(jiān)控服務器、客戶端主機、GPRS無線通信模塊、網(wǎng)絡交換機、組態(tài)軟件、打印機、UPS電源等組成，主要對人機接口命令及各種數(shù)據(jù)進行處理；第二部分是通信平臺，通過對系統(tǒng)的安全性和可靠性的充分考慮，該系統(tǒng)選擇了GPRS系統(tǒng)作為集中監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺；第三部分是監(jiān)控子站，它是子系統(tǒng)的監(jiān)控中心。

2.1監(jiān)控中心

監(jiān)控中心的系統(tǒng)結構圖如圖1，監(jiān)控中心監(jiān)控服務器由GPRS無線通信模塊連接到移動公司GPRS網(wǎng)絡，通過GPRS網(wǎng)絡接收各泵站數(shù)據(jù)信號，并向各泵站進行命令傳送，對泵站水泵、閥門等設備運行實行控制。

圖1 監(jiān)控中心結構圖

監(jiān)控服務器裝有功能強大、畫面豐富的組態(tài)監(jiān)控軟件、運行穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)軟件和通信應用軟件。監(jiān)控中心是整個供水調度系統(tǒng)的控制中樞，它可以實現(xiàn)多畫面實時顯示調蓄池液位、各泵站用電參數(shù)、水泵運行電流等實時數(shù)據(jù)及各設備的運行狀況等，并且可對被控對象實行遠距離實時控制，并對當前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)匯總，根據(jù)實際情況對出現(xiàn)的故障進行報警。監(jiān)控服務器采用雙機熱備系統(tǒng)，雙機熱備就是實時數(shù)據(jù)、報警信息和變量歷史記錄的熱備。主從機都正常運行時，主機從設備采集數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生報警和事件信息。從機通過網(wǎng)絡從主機

獲取實時數(shù)據(jù)和報警信息，而不會從設備讀取或自己產(chǎn)生報警信息。主從機會對變量歷史數(shù)據(jù)各自記錄。同時，從機通過網(wǎng)絡監(jiān)聽主機，從機與主機之間的監(jiān)聽采取請求與應答的方式，從機以一定的時間間隔向主機發(fā)出請求，主機應答表示工作正常，若主機沒有作出應答，從機將切斷與主機的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸，轉入活動狀態(tài)，改由下位設備獲取數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生報警和事件信息。此后，從機還會定時監(jiān)聽主機狀態(tài)，一旦主機恢復，就切換到熱備狀態(tài)，實現(xiàn)了熱備。

客戶端主機主要給操作的人員提供一個人機界面，授權用戶可通過此操作站訪問系統(tǒng)的監(jiān)控服務器數(shù)據(jù)，并且可對數(shù)據(jù)進行人機交互的相關處理?？蛻舳酥鳈C安裝有客戶端軟件和在此平臺上開發(fā)的監(jiān)控軟件人機交互處理軟件。

2.2無線通信平臺

無線通信平臺會顯得非常靈活，具有投資較少、建設周期短、

運行維護簡單、性價比高等優(yōu)點。通過比較分析，決定選用中國移動的GPRS系統(tǒng)作為集中監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺。目前，GSM網(wǎng)絡經(jīng)過電信部門的多年建設，覆蓋范圍不斷擴大，已成為成熟、穩(wěn)定、可靠的通信網(wǎng)絡，特別是中國移動新推出的GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務。GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務平臺上構建供水調度監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)各泵站監(jiān)控點的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡，縮短建設周期，降低建設成本的優(yōu)點，而且設備安裝方便、維護簡單。

監(jiān)控中心用一個GPRS模塊，通過串口與服務器連接，模塊內(nèi)安裝一張SIM卡?，F(xiàn)場每個測控終端內(nèi)有GPRS模塊，模塊內(nèi)安裝一張SIM卡。中心和現(xiàn)場的GPRS模塊都能登陸移動公司的GPRS-VPN專網(wǎng)，在網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)。

VPN是一門網(wǎng)絡新技術，為人們提供了一種通過公用網(wǎng)絡安全地對企業(yè)內(nèi)部專用網(wǎng)絡進行遠程訪問的連接方式。一個網(wǎng)絡連接通常由3個部分組成：客戶機、傳輸介質和服務器。同樣也由這3部分組成，不同的是VPN連接使用隧道作為傳輸通道，這個隧道是建立在公共網(wǎng)絡或專用網(wǎng)絡基礎之上的，如Internet或Intranet。GPRS-VPN專網(wǎng)系統(tǒng)采用中國移動分配的專門的APN進行無線網(wǎng)絡接入，在網(wǎng)絡側對SIM卡和APN進行綁定，只有屬于指定APN的SIM卡才能訪問此專用APN。利用SIM卡的唯一性，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍，可以有效避免非法入侵。企業(yè)通過專線和移動公司GPRS網(wǎng)的GGSN相連，在移動GGSN網(wǎng)元上為企業(yè)設置一個專用的接入APN點，從而在企業(yè)使用的移動設備和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡之間構成一條無線虛擬專網(wǎng)（VPN）通道，解決了企業(yè)提出的內(nèi)部網(wǎng)絡安全性及數(shù)據(jù)私密性的要求。無線終端在進行GPRS附著時，SGSN首先向HLR查詢移動終端所允許使用的APN，然后通過DNS將APN解析成相應的IP地址。專用的APN在GGSN上將體現(xiàn)為專用的網(wǎng)絡地址段。由于企業(yè)通過專線和移動公司連接，此時無線終端已通過此種方式通過GPRS相接到企業(yè)專網(wǎng)。

2.3監(jiān)控子站

各泵站設監(jiān)控子站一座，由遠程測控終端及GPRS無線通信模塊組成，遠程測控終端通過GPRS無線通信模塊接入移動GPRS網(wǎng)絡，同監(jiān)控中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時交換，并接收監(jiān)控中心控制指令，控制子站設備啟停運行。各泵站設備的運行不依賴于監(jiān)控中心，可獨立運行，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性。

遠程測控終端是一套完整的PLC控制系統(tǒng)，由相應的CPU模塊、通信模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量模塊、UPS不間斷電源組成。遠程測控終端實時采集各水泵及閥門運行狀態(tài)、水泵電流、調蓄池水位、供水壓力、供水流量等，通信模塊同GPRS模塊相連，通過GPRS模塊內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡，實現(xiàn)向監(jiān)控中心數(shù)據(jù)傳遞，并接收監(jiān)控中心控制指令，實現(xiàn)泵站遠程監(jiān)控調度。

3系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1自動控制

自動控制顯示各水泵運行狀態(tài)、運行電流、水池水位及電動閥門開度等，當泵站就地系統(tǒng)選擇集控時，可對設備進行自動或手動控制，并實現(xiàn)了水位和水泵的自動控制。

3.2實時監(jiān)控報警

實時監(jiān)控為該系統(tǒng)提供了集成、靈活、易用的開發(fā)環(huán)境和廣泛的功能，能夠快速建立、測試和部署自動化應用，來連接、傳遞和記錄實時信息，使用戶可以實時查看和控制工業(yè)生產(chǎn)過程，圖2是系統(tǒng)運行的實時曲線。

圖2 泵站無線監(jiān)控系統(tǒng)實時曲線

4結語

該泵站運用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)設計實現(xiàn)了無線通信，自動控制和實時報警等功能。通過實踐證明該系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了自動控制的作用，還達到節(jié)能降耗、合理調配的目的。

參考文獻：

[1]羅鍵光.泵站監(jiān)控系統(tǒng)自動化設計[J].建筑與文化，2013.

[2]趙洪亮，王加奎等.基于西門子PLC的煤礦井下自動化監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].煤礦機械，2012，33.