基于GPRS通訊的燃氣管網SCADA系統(tǒng)設計

許參 馮健

【摘要】通過GPRS的通訊系統(tǒng)，進一步保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性與準確性，進一步完成系統(tǒng)的管理調度與實時監(jiān)控。GPRS這種通訊模式具有良好的性能與優(yōu)越的價格，在相關SCADA系統(tǒng)中具有廣泛的應用空間。本篇文章以無線傳輸?shù)腉PRS通訊作為前提，針對擁有更廣泛應用空間的SCADA系統(tǒng)進行探討。

【關鍵詞】GPRS通訊；燃氣管網；SCADA系統(tǒng)；設計；探討

一、調度中心

（一）SCADA系統(tǒng)的服務器

在SCADA的相關系統(tǒng)設計過程中，不同服務器所承擔的任務是各不相同的。運用相關的網絡連接，使得各個服務器都可以達到單獨運行的目的。不但能夠把單臺服務器的工作負擔減輕，還可以實現(xiàn)讓各個功能分開的效果，進一步保障整體系統(tǒng)不會因為其中某一個服務器發(fā)生故障而癱瘓。SCADA服務器包括下面幾種。

（1）Web服務器。Web服務器承擔著Web網絡任務發(fā)布的重要責任，可以有效地把公司各個系統(tǒng)的應用情況與數(shù)據(jù)發(fā)布在相關網絡上。

（2）通信處理機。在SCADA系統(tǒng)當中，調度中心的外網與局域網的網關都是經由通信處理機來負責的，運用GPRS相關通信平臺和遠程的終端進行通信，達到對系統(tǒng)通信進行優(yōu)化管理與集中相關數(shù)據(jù)的目的。通信處理機的位置設置在機柜中，其與服務器同用一個顯示器。

（3）數(shù)據(jù)服務器。在SCADA系統(tǒng)中，共配置了兩臺進行雙機冗余冷備的數(shù)據(jù)處理器，其負責對歷史數(shù)據(jù)及實時數(shù)據(jù)進行處理。其中實時處理是針對系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)流進行有效處理，運用實時處理機進行實時數(shù)據(jù)的接收，并把其放入相應的數(shù)據(jù)庫中，以進一步為網絡工作站提供準確的實時數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的實時處理包括：網絡的管理、協(xié)議的轉換以及與RTU通信的鏈接等。與此同時，數(shù)據(jù)服務器還擔負著整個系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)轉換任務，以有利于對不同現(xiàn)場的儀表參數(shù)單位以及量程產生的差異進行監(jiān)控，有效提供給系統(tǒng)以更加規(guī)范、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式。

（二）工作站

SCADA系統(tǒng)的工作站一般有兩臺同時運行，操作員站是運用歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)以及局域網等做通信操作，針對采集數(shù)據(jù)運用工藝圖及曲線等方式向用戶進行傳遞。并通過直觀的用戶界面來對管網的運行情況進行實時展現(xiàn)，對用戶的數(shù)據(jù)、信息查詢、圖表的分析以及輸出報表等操作任務有效接收。

工程師的工作站是工程師進行操作的平臺，工程師可以運用這個操作平臺實現(xiàn)對監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的修改與維護。

二、監(jiān)控的終端站

SCADA系統(tǒng)的終端站可以有效完成對于本地數(shù)據(jù)的控制、采集以及連鎖保護等，并且通過相關的通信網絡把數(shù)據(jù)向調度中心進行上傳，接收并執(zhí)行調度指令，實現(xiàn)對本地監(jiān)測站運行狀態(tài)管理與監(jiān)督的目的。一旦調度中心和監(jiān)測站發(fā)生通信中斷的現(xiàn)象，終端站可以對站內進行獨立的監(jiān)控，保障生產處于安全運行狀態(tài)。確保終端站系統(tǒng)產生故障時也不會對整體的SCADA系統(tǒng)工作產生影響。

SCADA系統(tǒng)運用RTU為數(shù)據(jù)的采集單元，RTU能夠與本地很多設備進行連接，如PLC、流量計算機、流量計與色譜儀等。RTU主要采集現(xiàn)場儀表與流量計等設備上的數(shù)據(jù)，并且對這些數(shù)據(jù)進行處理。采集的主要參數(shù)有：溫度、壓力、閥狀態(tài)及流量等。站控系統(tǒng)運用DTU進行監(jiān)控數(shù)據(jù)的發(fā)送，SCADA系統(tǒng)的遠程終端監(jiān)控站的GPRS通訊模塊運用無線的DDN通信終端產品（DTU），可以提供持續(xù)在線、高速透明的專用通信網絡給用戶，DTU對一些如金融、交通、工業(yè)的監(jiān)控以及電力自動化部門進行應用，運用GPRS網絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸，并根據(jù)各個應用部門組網的相關需求，在網絡的結構上構建虛擬的數(shù)據(jù)專用網絡。尤其適用于對一些多點分散的中小數(shù)據(jù)進行傳輸操作。運用GPRS相關服務網絡對調度中心的處理軟件進行解析與計算之后展現(xiàn)給相關調度人員。另外，針對一些特殊用戶的要求，監(jiān)控的終端還設立了防雷與UPS電源等，使得SCADA系統(tǒng)在斷電或者天氣惡劣時也可以正常運行。

三、通訊系統(tǒng)

調度中心與站點運用GPRS通信平臺達到數(shù)據(jù)交換的目的，GRPS通信有“持續(xù)在線及按流量進行計費”等特點，對SCADA的實時性需要進行了有效滿足，擁有很高的性價比。GPRS的無線通信摒棄了傳統(tǒng)無線電臺投入費用高、容易受到氣候、人為及周邊建筑干擾等因素，以及無法多點同時通信的弊端，因而被廣泛地應用在SCADA系統(tǒng)當中。調度中心GPRS的通信處理軟件可以實現(xiàn)通信平臺管理通信與集中數(shù)據(jù)。GPRS的無線DDN網絡是以移動的GSM/GPRSO 為網絡平臺，運用SMS、GPRS等不同方式，通過DTU的終端，為用戶提供無線數(shù)據(jù)傳輸相關業(yè)務。遠程的終端站運用DTU來選擇APN與CMNET等兩個接入點，CMNET大多數(shù)都是運用在公眾用戶的網絡接入上；APN一般是相關行業(yè)的用戶進行使用。并且APN用戶一般在一個組內，要設計相應的用戶名與密碼，因而擁有更高的安全性。調度中心接入方式有很多種，結合GPRS網絡承載特點與其應用的要求做組網操作。其組網的形式一般由業(yè)務量、可靠性、時長及數(shù)據(jù)保密性、網絡是否穩(wěn)定等決定。SCADA的系統(tǒng)其調度中心一般會運用專線的方式進行接入。企業(yè)運用專線接入到中國移動路由器，由其為用戶設定一個公用或者移動的專屬IP。這種形式的網絡具有安全可靠、穩(wěn)定性好等特點，并且傳輸?shù)难舆t較小。監(jiān)控數(shù)據(jù)運用終端站DTU進行發(fā)送，通過GPRS的服務網絡對調度中心的通信軟件進行有效處理，展現(xiàn)給數(shù)據(jù)庫與工作站的相關生產調度人員。

參考文獻

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