SCADA系統在現代智能樓宇應用中的開發與實現

摘 ?要：在過程監控系統和工業自動化中，SCADA系統得到了廣泛的應用。本文以SCADA系統硬件設計和軟件設計為基礎，設計出了滿足設計要求、界面更加清晰的生產調度自動化控制體系。在智能化操控實現過程中，視頻監控系統發揮著重要作用，通過對監控系統中的軟件和硬件設備進行科學的使用，使SCADA系統數據信息與別的應用軟件實現完美的交換。

關鍵詞：現代智能樓宇;SCADA系統;開發與實現

中圖分類號：TP273 ???文獻標識碼：A ???文章編號：2096-6903（2019）02-0000-00

數據監控系統和數據采集系統統稱為SCADA系統，借助電腦實現對電力自動化系統的科學監管，從而使SCADA系統的使用范圍得到不斷擴展。使用SCADA系統可以對能源配置過程進行有效的監管，從而使自動化控制和統一調度得以實現。將自動化監控系統安裝在樓宇中以后，可以使整個樓宇的安全性得到顯著提高，同時能夠隨時地對整個樓宇進行全面監控，從而使樓宇環境變得更加安全、可靠。所以，對樓宇使用SCADA系統進行仔細的分析具有深遠的意義。

1 SCADA系統在智能樓宇中的使用優勢

將SCADA系統使用到樓宇自動化監控體系中，電腦可以對所有的設備進行科學、高效的監管，因此自動化控制體系的優勢比較明顯，具有體現為：（1）樓宇中所有的子系統全部實現優化管理;（2）使樓宇的環境得到根本的改變;（3）樓宇的能量損耗得到有效的降低;（4）自動化控制系統使工作效率得到顯著提高，使操作人員的各項費用支出得到有效降低。系統故障報警和問題分析、報表核算、運行信息處理、實時監控設備狀態、監控用電負荷分配情況、監控BAS系統和全過程監管等得以全面實現，給設備運行工作人員提供設備維護信息、系統運行操作指南和給生產管理信息系統提供數據等，使設備的全過程管理要求得到滿足，使系統安全運行得到保證。

2 SCADA系統總體設計與體系結構

SCADA系統的組成部分主要包括自動控制站、監控中心和網絡系統等，網絡連接主要是借助以太網和現場總線連接實現的，以太網運行平穩，其運行速度快，具有超強的兼容性。監控中心借助服務器和客戶端形成了上位監控平臺體系、客戶端管理平臺和客戶端運行界面，無人工作站是服務器的主要形式。自動控制體系可以使現場設備的自動化程度得到不斷提高，使用Honeywell的混合控制器HC900對本地設置控制柜、空調系統、現場無人值守、安裝自動/手動遠程本地切換按鈕、報警指示燈和控制柜面板安裝系統運行狀態等進行科學管控。信息采集體系的主要內容包括MOXA串口服務器和智能儀表等。工業總線RS-485總線是PLC與MOXA串口服務器和智能儀表通訊的核心構件，工業以太網主要是由RS-485通訊在串口服務器的作用下轉換而來的，以太網將所有的數據傳輸到監控中心。

以太網MODBUS/TCP協議可以使通信體系的數據傳輸得到全面的提升，空調系統主要是通過使用以太網通訊MODBUS/TCP協議實現有效的通訊。Modicon公司研發的Modbus是Modbus/TCP應用層協議的主要組成成分，具有較強的透明性和開放性，因此得到了普遍的使用。在對不同的網絡形式進行高效連接的時候，可以借助網絡層協議IP得以實現，同時也可以借助傳輸層協議TCP得以實現，所以該技術在底層通訊的范疇中得到了全面的應用。以太網的物理層和鏈路層是Modbus/TCP中數據的主要來源，在絕大多數的通用網絡部件中通用，其他體系的核心組成內容就是RS-485總線。該總線的優勢主要體現為具有超強接口兼容性，而且其投入成本也比較低。如今比較流行使用的布網方式就是RS-485總線，其主要特征為兼容性較強，操作便利，RS-485通信在九成以上的控制器中都適用。以太網的主要特點為上層兼容性、擴展能力和穩定性都比較強，因此，RS-485通信和以太網在自動化體系中得到了大范圍使用，值得進行全面的推廣。

計算機和網絡設備是中心站的主要組成部分，中心站的所有自動化系統全部借助以太網進行連接，可以對自動化體系的運行情況和信息傳輸情況進行全面的搜集，數據信息被系統處理好以后，實時數據庫對這些信息進行永久存儲。星型結構是中心站網絡的主要形式，所有的計算機中都有以太網卡，交換機將其構成本地局域網絡，局域網的核心構成材質為超5類雙絞線，網絡協議主要是借助網絡層協議IP和傳輸層協議TCP以實現的。計算機的核心配置為分布式多微機的局域網，服務器是最為核心的部分，機構的主要組成部分為服務器和客戶端。客戶端的主要任務為報表管理、系統監控和界面瀏覽，屬于操作員操作站。中心站一定要配備UPS電源，一旦出現停電等問題時，保證數據接收設備、交換機、工作站和服務器能夠正常運行，使系統數據的傳輸和儲存得到保障。

3 組成與實現

3.1系統組成

依據組建形式可以將系統劃分成為軟件部分和硬件部分兩個功能模塊，軟件部分包括的內容由日志模塊、硬件設備配置及管理模塊等多個模塊組成;硬件部分包括的內容由鍵盤、分配器和管理服務器等多個模塊組成。

3.2功能實現

中心控制儀器和前端使用的設備組成了監控體系，中心控制儀器包含的內容比較多，例如錄像機、監視器、分配器等等;前端設備主要包括射燈、報警探頭、解碼器、支架、防護罩、云臺、鏡頭和攝像機等;按照功能的不同可以將中心控制設備劃分成為報警系統、矩陣控制系統和硬盤錄像系統等幾個部分。創建能夠進行全區監控信息匯總的指揮中心，前端的視頻信號可以借助視頻網絡快速的傳輸到監控中心，監控中心可以對前端視頻進行及時的訪問，也可以對歷史信息進行有效的訪問，從而實現宏觀調控。第一，信息共享與視頻監控系統。監控中心可以將發現的所有問題通過資源共享功能傳輸到上級主管領導的桌面上，使領導與監控中心實現信息資源的共享，領導依據事情的發展情況來進行及時的處理，從而使一切工作得以順利開展。第二，雙屏顯示。將視頻信息和電子圖顯示在兩個大屏幕上，工作間根據現實的情況將所有的信息上傳至視頻監控中心，借助此平臺實現對以后系統的有效擴展。如果想要使信息檢索變得更加及時，就要確保視頻和電子地圖實現分布關聯信息，這樣就可以在最短的時間之內實現視頻信息的快速檢索，促使二者實現積極的互動，對視頻圖標進行點擊就可以對所有的信息進行閱覽。第三，信息轉發。視頻監控系統中包含大量的信息，例如人員流動狀態、儀表數據、巡檢情況和設備狀態等等，這些信息在處理的時候，可能會與多個部門實現交叉，因此有些信息會有多個部門的領導共同審閱，使得信息傳輸資源占用存在著非常緊張的現象，有時候也會出現設備共享承載力不足的情況，因此監控中心一定要合理化分配信息單元，使多人共享信息得到有效實現，使網絡更加的暢通。第四，系統管理。大型監控系統的主要特征為地域分布廣、硬件設備數量大和信息共享用戶多等，通過采取遠程控制和集中管理的方法，使系統運行和信息安全得到保證。第五，桌面終端。相關部門的負責人和主管領導通過桌面終端實現對信息的快捷檢索，桌面終端使信息共享得以實現。通過對桌面終端的有效利用，負責人和主管不用到現場就可以對這個過程進行有效的監管，確保所有的工作得到順利的執行，因此降低了投入的成本，工作效率得到了有效的提升。

4 結論

SCADA系統在樓宇機電設備監控系統中得到了廣泛使用，通過對SCADA系統的硬件配置和軟件配置的有效分析，使接口程序中的軟件得到了高效研發。在進行通信網絡設計的時候，使用GPRS技術可以使設計效率得到明顯提高，使現場測控系統實現全面的應用。

參考文獻

[1]陳玉亮.手機終端的智能樓宇管理平臺的研究[J].決策探索（中），2019（03）：89.

[2]張津瑞.現代物聯網中智能樓宇的發展趨勢及概況[J].電子世界，2018（17）：18-20.

[3]李非.智能樓宇監控系統整體設計分析[J].電子測試，2017（14）：56+58.

收稿日期：2019-05-07

作者簡介：江行飛（1988—），男，河南柘城人，碩士研究生，工程師，研究方向：機電工程。

The Development and Realization of SCADA System in the Application of Modern Intelligent Building

JIANG Xingfei

（China Communications Electrical and Mechanical Engineering Bureau co.， LTD. Beijing ?100088）

Abstract：?In process monitoring system and industrial automation， SCADA system has been widely used.Based on the hardware design and software design of SCADA system， this paper designs a production scheduling automation control system that meets the design requirements and has a clearer interface.In the process of realizing intelligent control， video monitoring system plays an important role， which enables the software and hardware equipment in the monitoring system to be used scientifically and enables the perfect exchange of SCADA system data and information with other application software.

Keywords： Modern intelligent building; SCADA system; Development and implementation