企業供水管網SCADA系統的設計研究

朱彥

中國航空工業成都飛機公司 四川成都 610091

所謂SACADA技術，實際是指遠程監控和數據采集技術，這一技術中結合了多個領域知識內容，比如計算機網絡技術、通訊技術、測量技術等，實現了多種技術的一體化，借助這些技術所組成的我們成為SCADA系統，這一系統可以實現針對現場實施遠距離數據采集、無線監控、數據傳輸、分布式管理等功能，針對一些需要監控設備分布面較廣的情況十分適用，在這一監控工作中，想要實現信號數據的傳輸往往難以借助傳統有效方式實現[1]?，F階段在我國城鎮、企業供水管網的監視控制、數據采集、過程控制等工作中逐漸開展了相關研究工作，并且逐漸得到了廣泛應用。在本次研究中主要是分析某一實際工程設計，從而對企業供水管網的SCADA系統進行全面介紹

1 工程概況

在某大型高科技制造企業，本文中稱其為G企業，在G企業的管網系統中具有280多千米的供水管道長度，擁有190多千米的排水管道長度，并且在企業生產規模逐漸加大，地方政府對地下水水源進行了封停保護，并陸續實施了涵養地下水政策，在G企業中將水源轉變為使用市政自來水，并將深井水源作為備用，用于處理突發事故。同時，在G企業中還遵循了增產不，增水的原則，改造和優化了供水和排水管網。在管網系統經過優化改造以后，可以實現分質供水、分質排水等功能。

在現階段所使用的管理技術和措施缺乏完善和更新，長期以來一直沒有實施統一規劃，在實際設計和擴建改造工作開展前，沒有是科學計算和優化水力，并且缺乏足夠的資金投入量，從而造成了長期處于不經濟狀態下實施部分管道的工作，沒有合理分布管網的流量和水壓，并且難以有效滿足用水量、水壓、水質等方面要求，還存在能量和水資源等方面的浪費現象，在部分管道中還存在嚴重的老化問題，表現出了較高的爆管率和水源漏失率，難以實現可靠高質的供水。

在當前G企業發展中，針對供水管網在信息化管理、自動化控制等方面要求也相應有所提升。首先，在調度室內部需要實現集中檢測各個測點的工藝參數，并實現數字顯示、持續檢測、自動記錄等功能，對供水進行合理調度從而實現更高可靠性，避免水資源浪費并實現節能目標。其次，需要具備更快的檢測速度，在事故風險出現后需要在幾秒鐘內完成報警，及時給出處理反應以避免事故的發生。再者，可以代替人力執行設備檢查、抄表等工作，從而為自動化操作的實現打下基礎。在G企業中為了實現上述目標，針對企業供水管網采用了SCADA系統的設計[2]。

2 供水SCADA 技術方案

2.1 GPRS 技術方案

這一方案屬于通用無線分組業務，將GPRS技術方案作為基礎設計供水管網系統，借助GSM/GPRS模塊將管網監控點的數據接入到GSM網中，之后借助電信部門、GPRS服務器等向國際互聯網傳輸數據，然后在項目內部借助互聯網，對SCADA數據服務器進行查看。管網監測點的數據作為備用方式，可以借助短信息方式借助GSM/GPRS模塊進行發出，借助電信部門提供的SMS服務器的服務，向與SCADA數據服務器之間連接的GSM/GPRS模塊進行發送，之后再將這些數據向SCADA數據服務器進行發送。

想要使用專用接入點方案，通常需要首先申請固定的專用IP地址，借助這個地址直接實現各個設備之間的數據和信息通訊，我們稱這種方式為虛擬專網方式。在包括RTU、PLC等終端設備中借助這種方式，可以借助工業級GPRS模塊實現與GPRS網絡的連接，在GPRS網絡中具有SGSN、GGSN，使用這些功能以TCP/IP方式并借助防火墻實現與數據服務器之間的連接。這種方式適用于數量眾多的終端設備，通常在一些設備數量多且每一個單一設備都具有較大通訊流量的情況下最為適用。

在對CMNET接入點方式進行使用時，在GPRS設備中對固定IP地址并沒有強制需求，不需要實現各個設備之間的直接通訊，而是借助GPRS網絡中具備的SGSN、GGSN等與互聯網進行連接，在這個過程中必須使用DASN設備來解析地址[3]。在這個過程中各個終端設備中并沒有產生較大的數據傳輸量，通常適用于一些各個終端設備數據傳輸量較低的場景。而企業官網需求可以借助CMNET接入點方式予以有效滿足。另外，針對GSM、Interent等公用網具有的數據通信作用，加以利用可以對通信設備維護管理工作壓力予以有效緩解，實現標準化水平更高的通信方式，并且具有更高的效率，可以采用蜂窩技術對發射功率予以降低，并實現帶寬的提高，借助SCADA系統在后續發展過程中可以對其他區域進行較為方便的擴展，并且在公用網技術水平的提升，系統也會相應更新和升級，并且按照每個點以4個16bit數據每分鐘的發送速度計算，每個點一年需要投入的費用僅僅為200元。

2.2 無線數傳電臺方案

相比于GPRS技術方案，無線數傳電臺方案中應用了無線通信的方式，通過在一個專用頻率點讓無線數傳電臺進行工作，可以是點對點、點對多點之間進行傳輸數據。在各個管網監控點中，借助無線數傳電臺、定向天線等實現數據的定向發送，并在調度中心安裝了全向天線對這些數據進行接收，接收數據以后，無線數傳電臺通過與SCADA數據服務器之間的連接，將接收到的數據向數據服務器進行發送[4]。

2.3 方案比較

在上述兩種設計方案中，主要不同在于，在管網監測點和SCADA數據服務器之間采用了不同的通信方式。在將GPRS技術作為基礎的通信方案中，具有較為顯著的應用優勢，在現階段工業領域也在逐步普及對GPRS/CDMA技術的應用，針對這項技術的應用也逐漸受到了電信部門的重視和支持，GPRS技術方案在企業供水系統SCADA系統設計中是更為適用的。

3 結語

為了保證安全穩定運行給排水設備，并促進運行效率的提升，保證管網設備的運行長期穩定保持在最佳狀態，就需要對企業供水管網系統進行不斷優化和改進。而在現階段企業供水管網系統中則逐漸采用了SCADA系統設計，并且取得了一定成效。