企業(yè)供水管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

朱彥

中國(guó)航空工業(yè)成都飛機(jī)公司 四川成都 610091

所謂SACADA技術(shù)，實(shí)際是指遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，這一技術(shù)中結(jié)合了多個(gè)領(lǐng)域知識(shí)內(nèi)容，比如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、測(cè)量技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了多種技術(shù)的一體化，借助這些技術(shù)所組成的我們成為SCADA系統(tǒng)，這一系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)采集、無(wú)線監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸、分布式管理等功能，針對(duì)一些需要監(jiān)控設(shè)備分布面較廣的情況十分適用，在這一監(jiān)控工作中，想要實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的傳輸往往難以借助傳統(tǒng)有效方式實(shí)現(xiàn)[1]。現(xiàn)階段在我國(guó)城鎮(zhèn)、企業(yè)供水管網(wǎng)的監(jiān)視控制、數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制等工作中逐漸開(kāi)展了相關(guān)研究工作，并且逐漸得到了廣泛應(yīng)用。在本次研究中主要是分析某一實(shí)際工程設(shè)計(jì)，從而對(duì)企業(yè)供水管網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)進(jìn)行全面介紹

1 工程概況

在某大型高科技制造企業(yè)，本文中稱其為G企業(yè)，在G企業(yè)的管網(wǎng)系統(tǒng)中具有280多千米的供水管道長(zhǎng)度，擁有190多千米的排水管道長(zhǎng)度，并且在企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模逐漸加大，地方政府對(duì)地下水水源進(jìn)行了封停保護(hù)，并陸續(xù)實(shí)施了涵養(yǎng)地下水政策，在G企業(yè)中將水源轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂檬姓詠?lái)水，并將深井水源作為備用，用于處理突發(fā)事故。同時(shí)，在G企業(yè)中還遵循了增產(chǎn)不，增水的原則，改造和優(yōu)化了供水和排水管網(wǎng)。在管網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)優(yōu)化改造以后，可以實(shí)現(xiàn)分質(zhì)供水、分質(zhì)排水等功能。

在現(xiàn)階段所使用的管理技術(shù)和措施缺乏完善和更新，長(zhǎng)期以來(lái)一直沒(méi)有實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃，在實(shí)際設(shè)計(jì)和擴(kuò)建改造工作開(kāi)展前，沒(méi)有是科學(xué)計(jì)算和優(yōu)化水力，并且缺乏足夠的資金投入量，從而造成了長(zhǎng)期處于不經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下實(shí)施部分管道的工作，沒(méi)有合理分布管網(wǎng)的流量和水壓，并且難以有效滿足用水量、水壓、水質(zhì)等方面要求，還存在能量和水資源等方面的浪費(fèi)現(xiàn)象，在部分管道中還存在嚴(yán)重的老化問(wèn)題，表現(xiàn)出了較高的爆管率和水源漏失率，難以實(shí)現(xiàn)可靠高質(zhì)的供水。

在當(dāng)前G企業(yè)發(fā)展中，針對(duì)供水管網(wǎng)在信息化管理、自動(dòng)化控制等方面要求也相應(yīng)有所提升。首先，在調(diào)度室內(nèi)部需要實(shí)現(xiàn)集中檢測(cè)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的工藝參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示、持續(xù)檢測(cè)、自動(dòng)記錄等功能，對(duì)供水進(jìn)行合理調(diào)度從而實(shí)現(xiàn)更高可靠性，避免水資源浪費(fèi)并實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。其次，需要具備更快的檢測(cè)速度，在事故風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)后需要在幾秒鐘內(nèi)完成報(bào)警，及時(shí)給出處理反應(yīng)以避免事故的發(fā)生。再者，可以代替人力執(zhí)行設(shè)備檢查、抄表等工作，從而為自動(dòng)化操作的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。在G企業(yè)中為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，針對(duì)企業(yè)供水管網(wǎng)采用了SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[2]。

2 供水SCADA 技術(shù)方案

2.1 GPRS 技術(shù)方案

這一方案屬于通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)，將GPRS技術(shù)方案作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)供水管網(wǎng)系統(tǒng)，借助GSM/GPRS模塊將管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)接入到GSM網(wǎng)中，之后借助電信部門、GPRS服務(wù)器等向國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，然后在項(xiàng)目?jī)?nèi)部借助互聯(lián)網(wǎng)，對(duì)SCADA數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行查看。管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)作為備用方式，可以借助短信息方式借助GSM/GPRS模塊進(jìn)行發(fā)出，借助電信部門提供的SMS服務(wù)器的服務(wù)，向與SCADA數(shù)據(jù)服務(wù)器之間連接的GSM/GPRS模塊進(jìn)行發(fā)送，之后再將這些數(shù)據(jù)向SCADA數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行發(fā)送。

想要使用專用接入點(diǎn)方案，通常需要首先申請(qǐng)固定的專用IP地址，借助這個(gè)地址直接實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)和信息通訊，我們稱這種方式為虛擬專網(wǎng)方式。在包括RTU、PLC等終端設(shè)備中借助這種方式，可以借助工業(yè)級(jí)GPRS模塊實(shí)現(xiàn)與GPRS網(wǎng)絡(luò)的連接，在GPRS網(wǎng)絡(luò)中具有SGSN、GGSN，使用這些功能以TCP/IP方式并借助防火墻實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)服務(wù)器之間的連接。這種方式適用于數(shù)量眾多的終端設(shè)備，通常在一些設(shè)備數(shù)量多且每一個(gè)單一設(shè)備都具有較大通訊流量的情況下最為適用。

在對(duì)CMNET接入點(diǎn)方式進(jìn)行使用時(shí)，在GPRS設(shè)備中對(duì)固定IP地址并沒(méi)有強(qiáng)制需求，不需要實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備之間的直接通訊，而是借助GPRS網(wǎng)絡(luò)中具備的SGSN、GGSN等與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，在這個(gè)過(guò)程中必須使用DASN設(shè)備來(lái)解析地址[3]。在這個(gè)過(guò)程中各個(gè)終端設(shè)備中并沒(méi)有產(chǎn)生較大的數(shù)據(jù)傳輸量，通常適用于一些各個(gè)終端設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸量較低的場(chǎng)景。而企業(yè)官網(wǎng)需求可以借助CMNET接入點(diǎn)方式予以有效滿足。另外，針對(duì)GSM、Interent等公用網(wǎng)具有的數(shù)據(jù)通信作用，加以利用可以對(duì)通信設(shè)備維護(hù)管理工作壓力予以有效緩解，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化水平更高的通信方式，并且具有更高的效率，可以采用蜂窩技術(shù)對(duì)發(fā)射功率予以降低，并實(shí)現(xiàn)帶寬的提高，借助SCADA系統(tǒng)在后續(xù)發(fā)展過(guò)程中可以對(duì)其他區(qū)域進(jìn)行較為方便的擴(kuò)展，并且在公用網(wǎng)技術(shù)水平的提升，系統(tǒng)也會(huì)相應(yīng)更新和升級(jí)，并且按照每個(gè)點(diǎn)以4個(gè)16bit數(shù)據(jù)每分鐘的發(fā)送速度計(jì)算，每個(gè)點(diǎn)一年需要投入的費(fèi)用僅僅為200元。

2.2 無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)方案

相比于GPRS技術(shù)方案，無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)方案中應(yīng)用了無(wú)線通信的方式，通過(guò)在一個(gè)專用頻率點(diǎn)讓無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)進(jìn)行工作，可以是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)之間進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)。在各個(gè)管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)中，借助無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)、定向天線等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的定向發(fā)送，并在調(diào)度中心安裝了全向天線對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，接收數(shù)據(jù)以后，無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)通過(guò)與SCADA數(shù)據(jù)服務(wù)器之間的連接，將接收到的數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行發(fā)送[4]。

2.3 方案比較

在上述兩種設(shè)計(jì)方案中，主要不同在于，在管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和SCADA數(shù)據(jù)服務(wù)器之間采用了不同的通信方式。在將GPRS技術(shù)作為基礎(chǔ)的通信方案中，具有較為顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)階段工業(yè)領(lǐng)域也在逐步普及對(duì)GPRS/CDMA技術(shù)的應(yīng)用，針對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用也逐漸受到了電信部門的重視和支持，GPRS技術(shù)方案在企業(yè)供水系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是更為適用的。

3 結(jié)語(yǔ)

為了保證安全穩(wěn)定運(yùn)行給排水設(shè)備，并促進(jìn)運(yùn)行效率的提升，保證管網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定保持在最佳狀態(tài)，就需要對(duì)企業(yè)供水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化和改進(jìn)。而在現(xiàn)階段企業(yè)供水管網(wǎng)系統(tǒng)中則逐漸采用了SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且取得了一定成效。