水廠自控上的GPRS無線通訊模塊

對(duì)于一個(gè)城市自來水企業(yè)來說，為了滿足對(duì)生產(chǎn)過程的調(diào)度和指揮，就需要一個(gè)可靠的SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)。它一般由企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度指揮中心、分廠測(cè)控站、管網(wǎng)測(cè)壓點(diǎn)等組成。它所具有的功能一般包括：數(shù)據(jù)采集控制功能，數(shù)據(jù)傳輸功能，數(shù)據(jù)顯示及分析功能，報(bào)警功能，歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索、查詢功能，報(bào)表顯示及打印功能，遙控功能，網(wǎng)絡(luò)功能等。

水廠監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)的主要目的是解決自來水公司對(duì)供水各環(huán)節(jié)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。該系統(tǒng)由監(jiān)控中心和各個(gè)水源監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成。各個(gè)水源監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集終端RTU（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)。采集的數(shù)據(jù)供控制中心及有關(guān)部門分析和決策，從而以達(dá)到提高工作效率，保證供水質(zhì)量，滿足日益增產(chǎn)的用水量的需求。

結(jié)構(gòu)示意圖如下：

水廠監(jiān)控中心對(duì)水廠的生產(chǎn)及各站點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，它是系統(tǒng)的信息采集和控制中心。水廠監(jiān)控中心采集各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行存儲(chǔ)、分析匯總或打印等處理。通過數(shù)據(jù)分析，及時(shí)給出報(bào)警信息或向站點(diǎn)發(fā)出控制命令，控制站點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)行。在水廠內(nèi)部根據(jù)生產(chǎn)管理的要求、生產(chǎn)工藝流程的復(fù)雜程度、信息量的大小和控制設(shè)備的多少來劃分水廠監(jiān)控分站，如：取水泵房分站、反應(yīng)沉淀池分站、濾站、送水泵房分站或水廠配電室分站等。每一個(gè)監(jiān)控分站采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息并上傳至水廠監(jiān)控中心，同時(shí)接受水廠監(jiān)控中心發(fā)出的控制命令，控制現(xiàn)場(chǎng)的各種工業(yè)設(shè)備。除此之外，每一個(gè)監(jiān)控分站都具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)，它們即可由水廠分控中心控制，也可獨(dú)立工作脫離系統(tǒng)運(yùn)行。系統(tǒng)的取水和供水管網(wǎng)監(jiān)控站點(diǎn)也是如此。由于系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)信息的逐級(jí)傳輸和系統(tǒng)的逐級(jí)控制，各個(gè)站點(diǎn)又具有獨(dú)立的工作能力，因此系統(tǒng)的靈活性和可靠性將大大提高。同時(shí)這種方式也適合于自來水行業(yè)現(xiàn)行的管理模式。

SCADA系統(tǒng)一般采用無線傳輸方式來完成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和傳輸，使用的設(shè)備為GPRS無線通信模塊。無線傳輸一般采用具有SCADA功能的主從應(yīng)答方式，即主站利用無線網(wǎng)絡(luò)下達(dá)命令，從站接收到命令后，執(zhí)行相應(yīng)操作，產(chǎn)生回應(yīng)。回應(yīng)可以為數(shù)據(jù)，也可以為系統(tǒng)信息。

如前所述，自來水廠生產(chǎn)過程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）包括：水廠控制中心、多個(gè)水源井臨測(cè)站、多個(gè)加壓站和測(cè)壓站、多個(gè)管網(wǎng)監(jiān)測(cè)站等。水廠內(nèi)各監(jiān)控分站較為集中，但同時(shí)也有其它監(jiān)控站點(diǎn)均散布在城市的各個(gè)區(qū)域。因此通訊系統(tǒng)應(yīng)考慮城市地形、地貌的影響。正是由于自來水SCADA系統(tǒng)既有集中，又有分散的特點(diǎn)，我們把水廠監(jiān)控中心設(shè)為通信控制中心；水廠內(nèi)部各監(jiān)控站點(diǎn)與水廠監(jiān)控中心距離比較近的，可以采用有線通信方式；離監(jiān)控中心比較遠(yuǎn)的，例如：水廠管轄下的取水、供水管網(wǎng)監(jiān)控站點(diǎn)通常都與水廠監(jiān)控中心距離比較遠(yuǎn)，所以這類站點(diǎn)均采用GPRS無線通信模塊。

系統(tǒng)示意圖如下：

本系統(tǒng)采用一對(duì)多組網(wǎng)；半雙工協(xié)議透明傳輸。中心監(jiān)控室設(shè)在水廠辦公大樓頂層，中心監(jiān)控室與各監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用GPRS無線通信模塊點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信。無線通訊采用具有SCADA功能的主從通訊協(xié)議，RTU(PLC)通過其標(biāo)準(zhǔn)EIA-232接口或485接口與GPRS無線通信模塊相連實(shí)現(xiàn)無線通信，信道速率為9600bps。

中心監(jiān)控室功能：在監(jiān)控室計(jì)算機(jī)利用軟件讀取水廠參數(shù)（供水壓力、流量、pH值、余氯，水泵開、停、故障狀態(tài)等少量參數(shù)）和管網(wǎng)壓力數(shù)據(jù)；上位機(jī)監(jiān)控軟件，用于監(jiān)視水廠生產(chǎn)過程和管網(wǎng)壓力，實(shí)現(xiàn)供水合理調(diào)度。在監(jiān)控室計(jì)算機(jī)可通過畫面和曲線實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)。供水調(diào)度人員可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行水廠的生產(chǎn)調(diào)度和指揮，還可打印各種報(bào)表。

RTU(PLC)根據(jù)其不同用途分別放置在壓力、流量、液位等需要監(jiān)控的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。負(fù)責(zé)壓力、流量、液位等各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集和依據(jù)中心調(diào)度室指令實(shí)行管網(wǎng)的各項(xiàng)控制功能。 RTU(PLC)通過GPRS無線通信模塊接收來自中心調(diào)度室的各項(xiàng)指令，并依據(jù)指令向中心調(diào)度室傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或進(jìn)行各項(xiàng)控制功能。