数传电台技术在拦河橡胶坝中的应用

苏建

摘 要：文章依据实际工程，总结了数传电台技术在城市橡胶坝远程监控的应用，实现对不同地点的橡胶坝设备状态及液位状态数据的传输，进行远程控制，降低了橡胶坝的安全隐患，提升了城市水务设施管理、建设的自动化水平。

关键词：通讯模块；数传电台；数据中心

内蒙古阿荣旗地处呼伦贝尔市，旗西面靠阿伦河。根据城市发展规划，阿荣旗水务局在阿伦河上2011年建了5个拦河橡胶坝，目的是拦河蓄水服务农业，打造城市景观，改善区域生态环境。

橡胶坝相邻平均1公里，每个坝站分别有3台45KW充水泵，目的是给橡胶坝充、放水，两用一备；2台11KW排污泵，目的是保证坝站泵房不能有积水，一用一备；每个坝站靠近坝的端部一侧有块3米宽4米高的液压闸板，目的是快速泄洪，通过坝站设备间液压系统对其进行控制；同时在坝袋的前后2米位置放置一台液位计实时监控橡胶坝前后水位情况，在坝袋充水管道上安装了压力计监测坝袋压力；在坝站设备间外面放置一台雨量计实时监控雨量。每个坝站的设备状态、液位、压力和雨量都要通过无线通讯形式远传给数据中心，这个数据中心在水务局河道监控中心。

哪种通讯方式可行？架设光纤的费用太高，租用或安装电信宽带或采用GPRS虽然可行，但线路敷设困难，费用高。因数据中心与最远坝站距离7公里且中间没有高的建筑物，处于平坦地区，故采用数传电台通讯的方式比较合适。实现步骤如下：

1 系统硬件配置

每個坝站配置1台配电柜，1台液压柜，1台水泵控制柜，1台PLC柜，1台雨量计。其中PLC柜内置1套西门子S7-300系列的PLC系统，1台深圳泰达鑫通信TDX-868A无线数传电台。PLC柜采集水泵控制柜和液压柜内元器件状态，包括：运行、停止、故障、手动、自动；坝袋前后液位，坝袋压力和雨量计雨量信号，直接传输给PLC模块，PLC输出信号对液压系统、水泵和电动阀进行自动控制；数传电台模块每个坝站各1块，数据中心1块。

（1） PLC柜配置。CPU模块：312C，带集成的数字量输入输出；电源模块：307，为机架上的模块提供DC24V电源；数字量输入模块：SM 321，32入；数字量输出模块：SM 322，16出；模拟量输入模块：SM 331，8入；通讯模块型号：CP341，支持TCP/IP协议，RJ45接口；接口模块：IM360，用于连接扩展机架。

（2）TDX-868A无线数传电台。提供RS-232，RS-485 通讯接口；发射功率5W，DC12V电源；通过拨码开关设置工作频率；传输距离≤15KM；可提供语音信号或数据信号的透明传输。

（3）数据中心配1台TDX-868A无线数传电台与上位机串连，上位机连接交换机，通过互联网实现不同地域间的数据共享。

2 组网形式介绍

根据工程环境及用户对数据传输的实际要求选用点对多点的组网形式，这是一种最常用的组网形式。数据采集方式可采用巡检的方式。

2.1 原理介绍

巡检的方式适用于分站少的系统，这条与本工程相符。每个站点的数传电台使用不同增益的天线；系统在巡检的工作状态下，通过数据中心上位机的组态软件设置相应的巡检时间对分站实现监制。巡检的工作过程如下：

中心站按照设定的时间依次向系统内各个分站发出主控信号；并监视各分站发回的坝袋压力，坝袋前后液位，设备运行状态数据。通常中心站开始运行后，首先向1#站以广播方式发出主控指令，然后中心站返回到接收状态，1#站的接收部分收到该指令后，通过PLC解出与1#相一致的地址码，1#回传相应的从站信息到中心站的监控系统，同步控制1#从站设备的开停。同样如需取样1#从站的相关信息参数，中心站的控制信号立即打开1#站模块发射部分，将1#站所采集的数据流同地址码一起发送到中心站，然后1#站模块返回接收状态；中心站收到1#站的数据后，经过处理，在计算机的显示屏上显示出来，同时将数据储存起来。中心站便依次以这种方式向其他站发出指令，同时接收、处理发回的各种数据。

当巡检工作结束后，若发现某一终端站未向中心站发回数据，会自动向该站发出指令；若依然没有信息返回，则中心站即判断该站已发生故障，同时发出告警信号立即处理。

2.2 站点硬件组成介绍

2.2.1 中心站

中心站由5W无线数传电台（含全向天线）、计算机、打印机和UPS电源组成。中心站是系统的控制中心，通过无线数传电台接收各分站发回的数据，通过RS232串口连接计算机，经组态软件汇总、打印。UPS电源为系统的应急电源，保证中心站采集信息工作的正常。

2.2.2 分站

分站是由5W无线数传电台（含天线）、PLC模块和二次仪表组成。分站是系统的执行部分，它一方面通过无线数传电台将采集的数据发回中心站，另一方面通过无线数传电台接收中心站发来的控制指令通过PLC控制现场设备。

3 上位机软件介绍

软件有八个菜单，分别介绍如下：

（1）通电后，首先出现“用户登录”界面，选择“用户名”，输入登录密码，点击“确定”，进入“状态监控”界面。

（2）“状态监控”分为5个子界面，每个子界面内容都包括4部分：实时数据，设备状态，系统状态，系统控制。

（3）“流程画面”分为5个子界面，每个子界面对应每个坝站的工艺流程。

（4）“故障报警”反应坝站设备出现故障情况，压力、液位是否到限值。

（5）“数据管理”有三个子菜单：实时趋势图，历史趋势图，数据分析。a.“实时趋势图”实时反应每个坝站坝袋压力和坝袋前后液位。b.“历史趋势图”以曲线的形式反映出每个坝站坝袋压力和坝袋前后液位的历史存储数据。c.“数据分析”根据坝袋压力历史数据分析出坝袋常年承受压力情况，间接反应坝袋寿命情况。

（6）“参数设定”分为三类参数：压力和液位限值，雨量计雨量限值，备用泵启动周期。

（7）“数据打印”可对历史数据以表格的形式进行打印。

（8）“帮助”对系统功能进行文字阐述，对系统故障进行文字说明。

4 结束语

通过数传电台在拦河橡胶坝工程的成功应用，降低了用户人工成本、设备故障率，延长了坝站设备的寿命，提高了坝站设备自动化水平；这种方式对将来坝站的增建扩容提供了无限空间。

参考文献

[1]无线通讯信息手册[M].北京：人民邮电出版社，2000.

[2]方彦军.数传电台与MCGS工控组态软件通信研究[J].电力自动化设备，2005.