供水综合调度系统的设计

任长江，李国强

大庆油田供水公司，黑龙江 大庆 163451

1 供水综合调度系统设计的背景

综合调度的目的对全供水公司的生产进行优化调度，保证用户对水量、水压和水质的要求，尽可能高地追求管网运行的经济效益。

2 无线方案设计与产品选型原则

系统设计时充分考虑到系统的先进性、实用性、可扩充性和可维护性，保证系统运行的可靠与安全保密，建立经济合理、资源优化的系统。本次采用新型系统、基于GPRS的热门应用系统，技术成熟，应用普遍，也是今后无线控制系统的发展方向，该采用以色列Alvarion公司的DS.1111Mbps无线局域网产品。

3 无线系统配置

3.1 DS.11系统的配置情况

DS.11系列无线网桥产品采用分体式的结构设计，分为室内单元和室外单元两个部分。室内单元实际上是一个电源调制模块，上有2个标准的RJ-45接口：一个接口为10BaseT的局域网接口，用来连接本地的网络交换机提供网络通讯接口；另一个是Radio接口，用来和室外单元相连，在传输网络信号的同时，也将室内模块调制的直流电源通过基带电缆，为室外模块提供电源供电。

室外模块是一个射频调制模块，它将室内模块送来的网络信号调制成2.4GHz的射频信号。在室外单元上有一个标准的N型射频接口，可以直接和各种标准的外接天线相连。这样的好处是可以做到基本没有射频衰减。

3.2 无线网络方案

大庆市及市辖区共有11个水厂，分布距离远近差别较大。所以针对这种地理分布，采用了全向与定向相结合的拓扑结构。根据实际的距离和分布情况在西水源、中引水厂、前进水源3个水厂分别安装3个中心定向天线，在控制中心安装架设一套Alvarion AU-DS.11D无线基站，外接一套覆盖360度的12dBi全向天线，用来覆盖3个水厂。

其它水厂实际的距离较远而且分布不集中，我们采取点对点的无线链路，而且还可以提高中心的这个系统容量，8个水厂各架设一套SU-DS.11D无线网桥系统，外接一套24dBi的定向天线。并且将定向天线的方向指向各自相应的中心定向天线，这样每个水厂就可以接入到整个无线网络系统。

4 管网测压点方案设计

4.1 环境介绍

大庆供水调度控制系统的主要目的，是解决供水公司对供水各环节监测点的数据采集和控制。该系统由控制中心和各个水源监测点组成，各个水源监测点的数据采集终端（RTU或PLC）可监视和采集水位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等各种数据，供控制中心及有关部门分析和决策取用。

4.2 方案选择

经过分析，选择中国移动的GPRS系统，作为城市供水调度控制系统的数据通信平台。目前，GSM网络经过电信部门的多年建设，覆盖范围不断扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络，特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GSM/GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建自来水供水调度控制系统，实现管网控制点的无线数据传输具，有可充分利用现有网络、缩短建设周期、降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。

4.3 解决方案介绍

由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，控制中心计算机主机配置固定的IP地址，各个端站的GPRS模块和该主机进行通信。

4.3.1 系统组成

1）管网控制点：

管网控制点：各控制点通过数据采集模块，采集如压力、流量等数据，通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连，通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器，对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络。

2）控制中心：

服务器申请配置固定IP地址，采用省移动通信公司提供的DDN专线，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当管网控制点数量增加，中心不用扩容即可满足需求。

控制中心RADIUS服务器接收到GPRS网络传来的数据后先进行AAA认证，后传送到控制中心计算机主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理。

3）GPRS/GSM移动数据传输网络：

现场控制点采集的数据经GSM网络空中接口功能模块，同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输，最终传送到控制中心IP地址

4.3.2 系统实现

各水厂数据采集点使用移动通信公司统一的STK卡，同时控制中心对各点进行登记，保存相关资料以便识别和维护处理。各信息采集点运行控制系统软件，支持24小时实时在线，实现信息采集点24小时传送采集的信息数据。

5 控制中心数据处理

首先，通过PLC把11个水厂的数据采集上来，再通过无线网络传到中心控制室数据采集工作站上，并把数据写到服务器SQL数据库里，供数据分析。

其次，通过GPRS系统把管网压力点的数据采集到另个数据工作站上，并把数据写到SQL数据库里，供数据分析。

在中心控制室安装有一台HPml370服务器、两台工控机、一套通信机柜等。这里是全水厂的控制管理中心，可以对全厂的工艺流程状况、生产设备进行监测和优化调度操作，并完成与中心调度室数据远程传送的任务。

5.1 中心控制室内HPml370服务器

该服务器负责整个系统的数据存储、数据交换和控制任务保存，包括: 水源、厂的深井工作状态、外输泵参数、外输管道压力参数、各水罐液位参数、出厂水质参数和流量参数的监测及相关PLC上的参数。

5.2 控制操作站

控制操作站是该自动控制系统的核心，22″宽屏液晶显示器和一台工控机，它通过以太网线和数据服务器传送数据。实现功能：操作控制功能、状态显示功能、多媒体报警功能、参数曲线显示功能、报表输出/打印功能、数据处理和管理功能 。

6 系统优点

1）系统组成简单、可靠、经济、实用。采用工业界应用最广泛的RS485总线和以太网线，来连接整个系统进行数据传输，也便于将来的扩展开发；

2）系统选型采用技术成熟、标准化的产品。上位机操作系统采用Windows SERVER，提供了一个先进可靠的平台。可靠性好，性能价格比高；

3）中心控制室可以对全厂的生产过程进行控制、监视和管理，以实现各区域工作站的无人执守。大大提高了自动化水平，降低了运行成本和能耗，减少了操作和维修人员。

[1]栗玉霞，徐建政，刘爱兵.GPRS技术在自动抄表系统中的应用[J].电力自动化设备，2003(12).

[2]秦勇.基于GPRS的无线数据采集在环境自动监测中的应用[D].北京：中国地质大学，2006.