基于无线网桥的水厂监控系统

郑勇峰 赵勇 （天津渤海职业技术学院 天津300402）

基于无线网桥的水厂监控系统

郑勇峰 赵勇 （天津渤海职业技术学院 天津300402）

采用“主站＋无线网桥+子站”建立水源地井群微机远程控制系统，采用无线通讯方式，使之能够监测井泵出水口流量，监控井泵的启停状态等。建立水源地井群及水厂安防监控系统，以无线网桥的通讯方式，监视水厂及深水泵房内外设备等。

无线网桥 PLC 监控

0 引言

供水设施是社会稳定和经济发展的基础。随着现代社会的发展，尤其是工业的发展，对水的需求越来越大，如何建立一个高效、功能强大的供水监控系统引发了越来越多人的重视。[1]在水源地距离水厂较远的地方，建立一套具有远程通信、监视、控制的供水监控系统是非常必要的。[2]本文介绍了广西某县县城的供水系统建立的一个基于无线网桥的监控系统，该系统经过实际运行，收到了良好的效果。

1 方案要求

广西某县老城区供水管网改造工程，水源地有23口水井，采用潜水泵抽取地下水，其中13口深水泵房抽取的地下水进入一水厂水池，另外10台深水泵房抽取的地下水进入二水厂水池，最后通过自流形式送入管网。水厂水池水位与消防用水水位相互连锁。水厂监控中心实时监控各个水井的压力、流量、电压、电流、泵的启停以及水井房的视频信号。23口冷水井的位置分布为：其中13口水井分布在一水厂周围，半径为3 km的近似圆弧上面；另外10口水井分布于二水厂周围，在长轴为3 km，短轴为2 km的近似椭圆弧上面。当地雨雪天气较多。

常见的远程控制有无线网桥、光纤传输、无线电台、GPRS通信方式等4种，它们的传输特点如下：

1.1 无线网桥

抛弃了传统的铜线或光纤，利用无线通讯技术，以空气作为媒介进行网络数据传输，达到连接不同的网段的目的。其优点是：能够完成许多相距较远的建筑物之间的相互通信。其缺点是：设备价格较高，数据传输易受外界电磁干扰；微波信号为直线传输，中间不能有山体、建筑物遮挡。

1.2 光纤传输

常见的有模拟光端机和数字光端机，是解决几十甚至几百公里数据传输的最佳解决方式，通过把数据及控制信号转换为光信号在光纤中传输。其优点是：传输距离远，衰减小，抗干扰性能最好，适合远距离传输。其缺点是：对于几公里内监控信号传输不够经济；光熔接及维护需专业技术人员及设备操作处理，维护技术要求高，不易升级扩容。

1.3 无线电台

采用调频调制或调幅调制的办法，将图像搭载到高频载波上，转换为高频电磁波在空中传输。其优点是：省去布线及线缆维护费用，可动态实时传输广播级图像。其缺点是：传输环境是开放的空间很容易受外界电磁干扰；微波信号为直线传输，中间不能有山体、建筑物遮挡；波段受天气影响较为严重，尤其是雨雪天气会有严重雨衰。

1.4 GPRS通信

GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新的数据承载业务,支持TCP/IP协议，可以与分组数据网（Internet等）直接互通。优点是：通信距离远，成本费用较低。缺点是：通信方式受3G信号的强度大小影响，并且传送的数据只能是数字量和模拟量信号，不适合传送图像、视频信号以及同时传送大量的数据。

2 方案实施

根据水厂的自动化控制要求，结合他们的需求：距离较远，舍去光纤传输的方式；因为传输的信号有视频信号，因此去掉GPRS通信方式；当地雨雪天气较多，去掉无线电台的方式。因此本通信方案选定为无线网桥的通信方式。一水厂控制结构图如图1所示。

二水厂控制方式与一水厂相同，两个水厂之间通过网线连接。水厂控制采用“主站＋无线网桥+子站”方式的水厂供水工程微机远程系统。无线网桥采用以色列奥维通系列产品。操作员站采用ifix5.1运行版组态软件，主站采用三菱系列PLC进行取水、供水等过程控制。水源地冷水井井群控制采用无线网桥的无线通讯形式与水厂控制中心进行无线通讯。水源地泵房采用三菱系列PLC，与水厂控制中心进行无线通讯，上传井口出水流量、井泵电量等信息及井泵运行状态信号，接受控制中心对井泵的启停控制。

本系统自动控制分为三级控制，第一级为就地手动控制（低压控制柜面板操作），它的优先级是最高的，在有紧急情况的时候可无视自动系统对其进行手动控制；第二级为上位（工控机）手动控制，可以通过工控机对每台深水井泵及电动阀门进行手动控制；第三级为自动控制，只需要对上位机进行一键操作（启动系统），即可完成整条流水线的联动运行。PLC将自动发出指令对各个设备进行控制。它的优先级为最低。

水厂监视中心采用“前端部分+无线网桥+液晶电脑显示”方式的水厂供水工程安防监控系统。通过该系统的图像管理服务器能够在监控中心对远处的深水泵房内设备进行实时监视。图像管理服务器采用“NDVision视频软件平台”，它为客户提供通用视频监控管理平台及最佳应用解决方案。NDVision视频软件平台是基于C/S架构，可无限扩容的网络视频监控系统。支持DVR、DVS、IP Camera多种设备接入。监控系统在运作效能及管理的便利性上有了大幅的提升。

整个控制系统设两台操作员站。两个水厂各自一台操作员站，操作员站同时具有工程师工作站的功能，用于PLC-HMI控制程序编辑、修改、下装，即可在就地控制室进行在线或离线的上下位控制程序修改。根据需求设计操作员站的功能为：通过控制中心能够远程监控各井泵启停，实现统一指挥、统一调度，保障系统运行不间断；在画面上显示通讯站号、通讯速率、通讯口信息，当和某一井泵房通讯出现故障时，画面上会出现信息提示；控制中心的值班人员可以根据各井泵房的实际运行状况在监控室对各井泵房进行相应控制操作，各井泵房可完全实现24小时无人值守作业；当井泵出水口压力、井泵电机故障等达到报警状态时，控制中心自动发出声光报警，及时通知工作人员处理，同时显示报警信息并存储该报警信息；控制中心把各个井泵房传输上来的数据按要求存入历史数据库，可以通过查询历史数据或曲线查询各井泵房某一段时间的运行情况。

3 结论

本水厂项目历时10个月，其中安装调试时间为3个月，项目核心部件无线网桥部分更是经过反复的测试，对于部分信号传输差的地方，增加了大功率天线。系统运行一年，控制操作简单可靠，数字信号、模拟信号以及视频信号传输迅速，响应及时，达到了预定的目标。■

[1]黄志强，韩月霞，周茂.基于G PRS-Internet的城市路灯远程监控实现［J］．微计算机信息，2007（1）:50-52.

[2]夏海芳.我国城市供水管制改革研究[J].科技信息，2008（27）：490-491.

2012-07-09