摘要: 本文介紹了組態王通過GPRS網絡對供水管網壓力、水質遠程測控調度以及小區泵站進行監控和管理。介紹了自動化控制技術如何實現對供水管網調度的有效管理，采用自動化控制方式極大提高相關部門的管理水平和工作效率。

　　一、概述

　　隨著近年來我國城市發展建設速度的加快，供水管網越來越龐大、分散。供水管網作為城市極為重要的基礎設施和經濟與社會發展的源泉，加強對供水管網調度的信息化建設具有相當重要意義。利用計算機信息技術、通信技術和自動控制技術對整個供水管網運行過程的主要參數、管網信息、設備運狀況進行動態監測、實時調度和自動化控制，實現自動化信息管理，并將監測點信息用組態畫面顯示，直觀表達管網運行狀況和監控點狀態，再結合預測、統計、數學模型、空間分析等手段，根據經濟、技術指標和實際情況，進行優化控制反饋，完成對供水管網調度各個環節的合理配置。供水管網調度與輔助決策問題，成為保障供水管網經濟、可靠運行關鍵所在。目前利用SCADA系統技術結合GPRS無線通訊網絡技術設計的供水管網遠程監控系統，在對管網的快速、準確監控、安全維護、管網合理設計、搶修施工等方面具有非常重要的意義。

　　城市供水管網調度監控系統的主要目的是解決自來水公司對供水各環節監測點的數據采集和監控。該系統由監控中心和各個水源監測點組成，各個水源監測點的數據采集終端(RTU或PLC)可監視和采集水位、壓力、流量、濁度、余氯、泵頻等各種數據，供控制中心及有關部門分析和決策取用，提高工作效率，保證供水質量，滿足日益增產的用水量的需求。

　　城市供水管網調度需要對各個自來水廠進行管理，包括自來水公司控制中心、水廠分控中心、管網加壓站和水源監控站等。城市供水調度系統一般包括：水司控制中心、多個水廠分控中心、多個水廠監控分站、多個水源井監控站、多個管網加壓站和多個管網測壓站。

　　城市供水管網調度監控系統可以對遠程現場的運行設備進行監視和控制，以實現管道壓力、水流量的數據傳送及閥門開關的自動控制，降低了故障率和提高了對系統的反應時間。便于及時迅速的了解及控制遠端管道及閥門，低故障率和檢修的時間，減少停水次數。各水源監測點的數據采集終端可自動采集管道壓力、水流量的實時數據與開關狀態等數據，信息傳輸到自來水公司的監控中心，監控中心通過對傳輸回的數據進行分析，可找到出故障的地點，從而當一個遠端出現故障時，能在最短的時間內解決問題，恢復供水，提高了整體的服務水平，從而實現了城市供水的信息化、現代化。

　　本文以廈門水務集團供水管網遠程測控調度系統及小區泵站運行監測系統(GPRS)為例，具體介紹一下供水管網系統設計方案的應用，以及組態王如何實現系統設計目標。

　　二、系統構成與配置

　　1、系統構成

　　廈門水務集團供水管網壓力、水質遠程測控調度系統及小區泵站運行監測系統(GPRS)由供水管網壓力、水質遠程測控調度和小區泵站運行監測系統兩個子系統組成。

　　1> 供水管網遠程測控調度系統由調度中心、GPRS 網絡APN專線、無線GPRS網絡、遠程終端單元(RTU)幾個部分組成，如圖1所示。

　　遠程終端單元RTU：分散地分布在廈門各區市政供水管網的70多個遙測點上，采用西門子S7-200系列PLC與現場設備的開關量、模擬量信號相連，能提供4路4-20mA模擬輸入、14路開關量輸入、10路開關量輸出。遠程終端可以自行進行數據采集、處理并通過GPRS網絡響應各監控中心發出的查詢請求，將實時時刻或歷史時刻的數據發給調度中心。

　　無線GPRS網絡：采用中國移動GPRS網絡的專用APN形式入網，每個SIM卡綁定固定移動內部IP，擁有獨立上網APN名，網內分配專用的APN名，普通用戶不得申請該APN 。用于GPRS專網的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN，也限制網外SIM卡使用專網APN。

　　GPRS網絡APN專線：通過與廈門移動通信有限公司的光纖專線，無線GPRS網絡中的DTU模塊可以直接訪問到水務集團內部的主機。使用APN專線通信穩定，不會有撥號時經常出現的斷線及假在線情況;通信帶寬大，可以允許同時采集多個DTU數據;通信更快，節省采集時間。

　　調度中心：由兩套配有上位機監控系統的PC及GPRS光纖專線和GPRS模塊撥號組成雙機備份系統，平時由主系統工作，主系統故障時，起用備用系統，主備系統設置于公司調度中心，通過網絡與公司內部網連接，調度中心PC驅動GPRS通信模塊向RTU下發配置信息、控制信息，及接收下位機上報的數據及告警信息，定時巡測、手動巡測、隨機抽測、分組巡測數據，同時對采集的數據進行管理，具有查詢、統計、報表等功能。

　　2> 小區泵站運行監測系統由泵站監控中心、無線GPRS網絡、泵站終端組成，其結構示意圖如圖2所示。

　　泵站終端:設置于各小區加壓泵站，由研華工控機(包括板卡)控制加壓泵站進行自動供水，其控制通過組態王軟件來實現，并通過GPRS模塊與泵站監控中心的聯網。

　　泵站監控中心：由PC及GPRS模塊組成系統，設置于泵站監控中心，通過網絡與公司內部網連接。泵站監控中心PC驅動GPRS通信模塊向泵站終端下發控制信息和接收下位機上報的數據及告警信息，能動態地顯示與現行各泵站運行界面類似的工藝模擬圖，同時對采集的數據進行管理，具有查詢、統計、報表打印等功能。

　　2、系統軟硬件配置

　　1> 軟件配置

　　操作系統：Win2000/WinNT4.0(補丁6)/Win XP簡體中文版。

　　應用軟件：組態王6.52。

　　該系統軟件采用北京亞控科技發展有限公司的最新產品組態王6.52(Kingview 6.52)，上位監控界面具有畫面友好，功能齊全，操作方便，穩定性好等特點。監控系統配置兩臺監測計算機，監控界面功能完全相同，進行雙機熱備，保障了系統的安全可靠的運行。

　　2> 系統硬件配置：

　　主機：奔騰PIII 500以上IBM PC 或兼容機

　　內存：最少128MB，推薦256MB

　　網卡：10/100M網卡一張

　　顯示器： Windows系統支持的顯示器，可顯示16位以上，分辨率1024×768

　　鼠標：任何PC兼容鼠標

　　鍵盤：任何PC兼容鍵盤

　　通訊：RS-232C COM 口1個

　　并行口：用于插入組態王加密鎖

　　三、系統功能

　　1、功能概述

　　本系統將所有測點數據(66個測點、分為56個壓力量、16個水質量、6個原水量)在一個主畫面上全部顯示出來，并且能快捷的觀察到各點數據、在線情況及進行相關操作。調度中心PC能驅動GPRS通信模塊向測點下發配置信息、控制信息，及接收下位機上報的數據及告警信息，同時對采集的數據進行管理，具有查詢、統計、報表等功能。

　　2、系統具體功能如下：

　　向RTU下發組態信息、控制命令;

　　RTU發送來的數據自動進入數據庫、數據庫具備一定的安全措施;

　　處理RTU的報警信息;

　　數據遙測功能：定時巡測、手動巡測、隨機抽測、分組召測;

　　遙控功能：控制RTU開關量輸出點的開、關狀態、遙信開關狀態;

　　參數狀態管理功能：設置修改各測量數據上、下限值、量程、通訊參數(包括RTU端的站點號、IP地址等參數的設定);

　　在線組態功能：新增RTU數據采集點等參數通過組態定義即可完成;

　　數據庫管理功能：對測得的數據建庫，對數據進行處理，查詢歷史數據，報表打印功能;

　　具有數據顯示功能： 能顯示測量的各種數據、遙信開關狀態、各種系統圖形等。

　　數據共享功能：在主機上運行組態王及WEB服務軟件，使水務集團公司寬帶內部網的工作站只通過WEB瀏覽器就可以登陸查看所有監控點的實時數據和存儲的任意時間段的歷史數據。通過用戶身份認證授權方式控制該用戶可訪問那些監控點的數據。

　　3、典型功能詳述

　　管網測點數據畫面：本GPRS數據監控系統最主要的監控界面為“管網測點數據畫面”，此畫面中可以查看到所有管網測點數據的實時值，各測點GPRS信號在線情況，及含有手動采集、報表曲線、參數設置、各分類數據查看等功能。

　　如圖3所示，該畫面可以反映測定的實時數據，反映GPRS數據狀態，并顯示各數據是否發生越限報警，使工作人員一目了然，方便直觀的掌握最及時的信息。另外，由畫面可以跳轉到詳細數據監控畫面，包括同安數據、杏林數據、集美數據、海滄數據，并對水質數據、流量數據、泵站數據進行分類監控，系統具有強大的報表功能作為數據分析的依據、以及報警自定義功能，方便可為客戶提供定制服務，自定義報警上下限。

　　小區泵站數據監控畫面：該畫面包括泵站數據情況表以及各泵站的設備監控畫面，如圖4、圖5所示。泵站數據情況表可以對各個泵站的數據實現數據一覽的作用，并具有單條曲線或分組曲線顯示數據的功能，這樣可以方便的對數據進行監控和分析，另外通過畫面的連接可以調出各個泵站的設備監控畫面，即如圖5所示，直觀地對現場設備進行監控，畫面美觀形象，人機界面良好，能夠清晰的反映出設備運行狀況和報警信息，更方便工作人員的操作。

　　Web技術在系統中的應用：該監控系統除在調度中心兩臺可以直接操作監控的界面外，還向集團內部網絡提供一個WEB網頁訪問功能，只要與調度中心的GPRS監控系統主機網絡相連的計算機都能訪問到，其實時數據視圖如圖6所示。在web頁面中，提供了與調度中心同樣的監控畫面、提供顯示實時管網及泵站監控數據及曲線功能，并且可以對管網及泵站監控數據任意時刻和任意時段的歷史數據、歷史曲線進行查詢，具有用戶權限管理功能。

　　四、結語

　　本系統采用組態軟件結合GPRS構建供水調度監控系統系統，對于用戶來說，由于通信費用較低，享受到了實惠。另外，由于接入設備可以移動，當管網監控點搬遷時設備可隨之遷移并可繼續使用，可以保護用戶原有投資，適合于供水調度監控工作的特點，能很好地滿足供水調監控的需求。對于組態王來說，可以實現用戶對數據實時監控的目的，并且可以完成其他輔助功能，如強大的報表功能、數據曲線分析功能，都為供水管網系統提供了可靠的數據，大大提高了工作效率，保證供水質量，滿足日益增產的用水量的需求。

　　綜上所述，采用組態王軟件結合GPRS網絡的自來水供水管網GPRS遠程測控系統具有顯著的社會效益和經濟效益，其先進性、實用性、擴充性、安全性、可靠性，使其必將在供水行業越來越廣泛地推廣應用，為供水行業的發展做出更大的貢獻。