供水调度（共9篇）
供水调度 篇1
1 供水综合调度系统设计的背景
综合调度的目的对全供水公司的生产进行优化调度, 保证用户对水量、水压和水质的要求, 尽可能高地追求管网运行的经济效益。
2 无线方案设计与产品选型原则
系统设计时充分考虑到系统的先进性、实用性、可扩充性和可维护性, 保证系统运行的可靠与安全保密, 建立经济合理、资源优化的系统。本次采用新型系统、基于GPRS的热门应用系统, 技术成熟, 应用普遍, 也是今后无线控制系统的发展方向, 该采用以色列Alvarion公司的DS.11 11Mbps无线局域网产品。
3 无线系统配置
3.1 DS.11系统的配置情况
DS.11系列无线网桥产品采用分体式的结构设计, 分为室内单元和室外单元两个部分。室内单元实际上是一个电源调制模块, 上有2个标准的RJ-45接口:一个接口为10Base T的局域网接口, 用来连接本地的网络交换机提供网络通讯接口;另一个是Radio接口, 用来和室外单元相连, 在传输网络信号的同时, 也将室内模块调制的直流电源通过基带电缆, 为室外模块提供电源供电。
室外模块是一个射频调制模块, 它将室内模块送来的网络信号调制成2.4GHz的射频信号。在室外单元上有一个标准的N型射频接口, 可以直接和各种标准的外接天线相连。这样的好处是可以做到基本没有射频衰减。
3.2 无线网络方案
大庆市及市辖区共有11个水厂, 分布距离远近差别较大。所以针对这种地理分布, 采用了全向与定向相结合的拓扑结构。根据实际的距离和分布情况在西水源、中引水厂、前进水源3个水厂分别安装3个中心定向天线, 在控制中心安装架设一套Alvarion AU-DS.11D无线基站, 外接一套覆盖360度的12d Bi全向天线, 用来覆盖3个水厂。
其它水厂实际的距离较远而且分布不集中, 我们采取点对点的无线链路, 而且还可以提高中心的这个系统容量, 8个水厂各架设一套SU-DS.11D无线网桥系统, 外接一套24d Bi的定向天线。并且将定向天线的方向指向各自相应的中心定向天线, 这样每个水厂就可以接入到整个无线网络系统。
4 管网测压点方案设计
4.1 环境介绍
大庆供水调度控制系统的主要目的, 是解决供水公司对供水各环节监测点的数据采集和控制。该系统由控制中心和各个水源监测点组成, 各个水源监测点的数据采集终端 (RTU或PLC) 可监视和采集水位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等各种数据, 供控制中心及有关部门分析和决策取用。
4.2 方案选择
经过分析, 选择中国移动的GPRS系统, 作为城市供水调度控制系统的数据通信平台。目前, GSM网络经过电信部门的多年建设, 覆盖范围不断扩大, 已成为成熟、稳定、可靠的通信网络, 特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GSM/GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建自来水供水调度控制系统, 实现管网控制点的无线数据传输具, 有可充分利用现有网络、缩短建设周期、降低建设成本的优点, 而且设备安装方便、维护简单。
4.3 解决方案介绍
由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络, 控制中心计算机主机配置固定的IP地址, 各个端站的GPRS模块和该主机进行通信。
4.3.1 系统组成
1) 管网控制点:
管网控制点:各控制点通过数据采集模块, 采集如压力、流量等数据, 通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连, 通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器, 对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络。
2) 控制中心:
服务器申请配置固定IP地址, 采用省移动通信公司提供的DDN专线, 与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽, 当管网控制点数量增加, 中心不用扩容即可满足需求。
控制中心RADIUS服务器接收到GPRS网络传来的数据后先进行AAA认证, 后传送到控制中心计算机主机, 通过系统软件对数据进行还原显示, 并进行数据处理。
3) GPRS/GSM移动数据传输网络:
现场控制点采集的数据经GSM网络空中接口功能模块, 同时对数据进行解码处理, 转换成在公网数据传送的格式, 通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输, 最终传送到控制中心IP地址
4.3.2 系统实现
各水厂数据采集点使用移动通信公司统一的STK卡, 同时控制中心对各点进行登记, 保存相关资料以便识别和维护处理。各信息采集点运行控制系统软件, 支持24小时实时在线, 实现信息采集点24小时传送采集的信息数据。
5 控制中心数据处理
首先, 通过PLC把11个水厂的数据采集上来, 再通过无线网络传到中心控制室数据采集工作站上, 并把数据写到服务器SQL数据库里, 供数据分析。
其次, 通过GPRS系统把管网压力点的数据采集到另个数据工作站上, 并把数据写到SQL数据库里, 供数据分析。
在中心控制室安装有一台HP ML370服务器、两台工控机、一套通信机柜等。这里是全水厂的控制管理中心, 可以对全厂的工艺流程状况、生产设备进行监测和优化调度操作, 并完成与中心调度室数据远程传送的任务。
5.1 中心控制室内HP ML370服务器
该服务器负责整个系统的数据存储、数据交换和控制任务保存, 包括:水源、厂的深井工作状态、外输泵参数、外输管道压力参数、各水罐液位参数、出厂水质参数和流量参数的监测及相关PLC上的参数。
5.2 控制操作站
控制操作站是该自动控制系统的核心, 22″宽屏液晶显示器和一台工控机, 它通过以太网线和数据服务器传送数据。实现功能:操作控制功能、状态显示功能、多媒体报警功能、参数曲线显示功能、报表输出/打印功能、数据处理和管理功能。
6 系统优点
1) 系统组成简单、可靠、经济、实用。采用工业界应用最广泛的RS485总线和以太网线, 来连接整个系统进行数据传输, 也便于将来的扩展开发;
2) 系统选型采用技术成熟、标准化的产品。上位机操作系统采用Windows SERVER, 提供了一个先进可靠的平台。可靠性好, 性能价格比高;
3) 中心控制室可以对全厂的生产过程进行控制、监视和管理, 以实现各区域工作站的无人执守。大大提高了自动化水平, 降低了运行成本和能耗, 减少了操作和维修人员。
摘要：本文针对大庆油田供水地域分散现状, 给出了基于GPRS供水调度系统的设计方案, 从系统结构组成及实现原理方面做了介绍, 并概括了系统的实现功能及优点。
关键词：供水,调度系统,GPRS
参考文献
[1]栗玉霞, 徐建政, 刘爱兵.GPRS技术在自动抄表系统中的应用[J].电力自动化设备, 2003 (12) .
[2]秦勇.基于GPRS的无线数据采集在环境自动监测中的应用[D].北京:中国地质大学, 2006.
供水调度 篇2
一、项目背景
城市供水调度监控系统的主要目的是解决自来水公司对供水各环节监测点的数据采集和监控。该系统由监控中心和各个水源监测点组成，各个水源监测点的数据采集终端（RTU或PLC）可监视和采集水位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等各种数据，供控制中心及有关部门分析和决策取用，提高工作效率，保证供水质量，满足日益增产的用水量的需求。
城市供水调度需要对各个自来水厂进行管理，包括自来水公司控制中心、水厂分控中心、管网加压站和水源监控站等。城市供水调度系统一般包括：水司控制中心、多个水厂分控中心、多个水厂监控分站、多个水源井监控站、多个管网加压站和多个管网测压站。
城市供水调度监控系统可以对远程现场的运行设备进行监视和控制，以实现管道压力、水流量的数据传送及阀门开关的自动控制，降低了故障率和提高了对系统的反应时间。便于及时迅速的了解及控制远端管道及阀门，低故障率和检修的时间，减少停水次数。各水源监测点的数据采集终端可自动采集管道压力、水流量的实时数据与开关状态等数据，信息传输到自来水公司的监控中心，监控中心通过对传输回的数据进行分析，可找到出故障的地点，从而当一个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题，恢复供水，提高了整体的服务水平，从而实现了城市供水的信息化、现代化。
目前，自来水供水调度监控系统中采用的数据通信可简单分为有线和无线两大类，其中有线通信主要包括架设光缆、电缆或租用电信电话线、X.25、DDN、ADSL等，而无线则包括超短波通信、扩频通信、卫星通信、GSM 短信/GPRS通信等。
在城市供水调度监控系统中，由于各管网监控点分布范围广、数量多、距离远，个别点还地处偏僻，因此架设光缆、铺设电缆难度大、不切合实际，向电信部门租用专用电话线又要申请很多电话线，而且有些监控点线路难以到达，况且采用电话线路时需要等待漫长的电话拨号过程，速度慢，运营成本较高，总之监控系统采用有线通信方式建设周期长、工作难度大、运行费用高，不便于大规模使用；与之相比，无线通信方式则显得非常灵活，它具有投资较少、建设周期短、运行维护简单、性价比高等优点。
在监控系统中，无线通信方式主要包括：超短波（230MHz）无线数传、扩频、卫星通信、GSM数字蜂窝通信系统等，其中卫星通信由于通信费用昂贵，只在一些特殊的领域下使用，未得以普及；而扩频通信技术虽然速率高，但只能在视距范围内传输，应用也受到限制。采用超短波数传电台作为传输信道具有组网灵活、扩展容易、维修方便、运行费用低等优点，但由于系统工作于230MHz且多采用普通间接调制的数传电台，这就造成系统易受外界干扰、通信速率低、误码率高、数据传送量不大、信号覆盖范围小等缺点。
二、方案选择
经过比较分析，我们选择中国移动的GPRS系统作为城市供水调度监控系统的数据通信平台。目前，GSM网络经过电信部门的多年建设，覆盖范围不断扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络，特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GSM/GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建自来水供水调度监控系统，实现管网监控点的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。
GPRS供水调度监控系统具备如下特点：
1、可靠性高：
与SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向连接的TCP协议通信，避免了数据包丢失的现象，保证数据可靠传输。中心可以与多个监测点同时进行数据传输，互不干扰。GPRS网络本身具备完善的频分复用机制，并具备极强的抗干扰性能，完全避免了传统数传电台的多机频段“碰撞”现象。
2、实时性强：
GPRS具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点同时传输，因此GPRS监测数据中心可以多个管网监控点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。目前GPRS实际数据传输速率在30Kbps左右，完全能满足系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。
3、监控范围广：
GPRS网络已经实现全国范围内覆盖，并且扩容无限制，接入地点无限制，能满足城市、乡镇和跨地区的接入需求。由于监控点数量众多，分布在全省范围内，而且位置分散。因此采用GPRS网络是其理想的选择。
4、系统建设成本低：
由于采用GPRS公网平台，无需建设网络，只需安装设备就即可，建设成本低；也免去了网络维护费用。
5、系统运营成本低：
采用GPRS公网通信，全国范围内均按统一费率计费，省去昂贵的漫游费用, GPRS网络可按数据实际通信流量计费，(1分-3分/1K字节)，也可以按包月不限流量收费，从而实现了系统的低成本通信。
6、可对各监测点仪器设备进行远程控制：
通过GPRS双向系统还可实现对仪器设备进行反向控制，如：时间校正、状态报告、开关等控制功能，并可进行系统远程在线升级。
7、系统的传输容量，扩容性能好：
调度监控中心要和每一个监控点实现实时连接。由于监控点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要；由于系统采用成熟的TCP/IP通信架构，具备良好的扩展性能，一个监测中心可轻松支持几千个现场监控点的通信接入。
8、GPRS传输功耗小，适合野外供电环境：
虽然与远在千里的数据中心进行双向通信，GPRS数传设备在工作时却只需与附近的移动基站通信即可,其整体功耗与一台普通GSM手机相当,平均功耗仅为200毫瓦左右，比传统数传电台小得多。因此GPRS传输方式非常适合在野外使用太阳能供电或蓄电池供电的场合下使用。
三、解决方案介绍：
由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，因此监测中心计算机需要一个固定的IP地址或固定的域名，各管网监控采用GPRS模块通过IP地址或域名来访问该主机，从而进行数据通信。
（一）系统组成1、管网监控点：
管网监控点：各监控点通过数据采集模块采集如压力、流量等数据，通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连，通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络。
2、管网监控调度中心：
a）公网接入方案
服务器采用公网方式接入Internet，如ADSL拨号/电信专线宽带上网等，申请公网固定IP地址；可以实现中小容量的管网监控应用。
b）专网接入方案
服务器采用省移动通信公司提供的DDN专线, 申请配置固定IP地址，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当管网监控点数量增加，中心不用扩容即可满足需求，可实现大容量数据采集应用。
监控中心RADIUS服务器接受到GPRS网络传来的数据后先进行AAA认证，后传送到监控中心计算机主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理，这样进一步增强了系统数据通信安全性能。
3、GPRS/GSM移动数据传输网络：
管网监控点采集的数据经GPRS/GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输，最终传送到监控中心IP地址。
（二）系统方案
各监控点使用成都众山科技有限公司的ZSD3120 GPRS DTU透明数据传输终端，通过移动GPRS网络与监控中心相连。各监控点使用移动通信公司的GPRS普通数据卡或APN专用数据卡，同时监控中心对各点GPRS终端编号进行登记, 并与监控点信息进行关联，以便识别和维护处理。信息采集中心运行监控调度系统软件，实时采集信息数据。
凡自来水公司授权的信息采集点均可以使用本系统：
1、管网监控点GPRS DTU设备使用移动统一的APN卡，用户使用本卡只能用于与监控调度中心通信。
2、终端设备使用成都众山科技有限公司提供的GPRS移动数据通信终端。
3、用户登记：符合自来水公司的规定。
（三）产品特性
系统采用ZSD3120 GPRS DTU无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的GPRS网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准RS232/RS485接口, 可直接与PC、单片机系统、RTU测控终端、PLC、GPS接收机、数据集中器等连接，具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站点之间的数据采集和控制。
1、内置TCP/IP协议栈，针对GPRS网络优化
2、提供GPRS无线数据双向传输功能
3、提供RS232/RS485/RS422接口
4、符合ETSI GSM Phase 2+标准
5、支持自动心跳，保持永久在线
6、透明数据传输：为用户的数据设备提供双向100K大容量数据缓冲区，支持大数据包传输
7、自动拨号连接：DTU上电自动拨号上网、连接网络，支持用户端发起命令连接或远程唤醒连接
8、提供短信通道，内置Unicode国际编码转换表
9、支持远程短信/电话唤醒
10、实时监测网络连接情况，掉线自动重拨功能
11、支持中心为固定IP或动态域名
12、心跳报告时间间隔用户可设定
13、支持点对点、点对多点、多点对多点对等数据传输
14、支持APN数据专网业务
15、安装灵活、使用方便、可靠
16、支持多数据中心，自动切换
17、适应低温和高温工作环境
18、EMC抗干扰设计，适合电磁恶劣环境应用
19、复合式看门狗技术，永不当机
20、整机低功耗技术，在线待机电流<20mA
（四）安全措施
由于供水调度监控系统的特殊性，本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。
数据中心可通过公网接入,或者到移动专网接入，采用公网接入方式成本比较低，企业不用租用专线，而使用数据专线接入时，GPRS数据传输设备要经过Radius服务器的认证, 整个数据传送过程得到了加密保护，安全性比较高，可充分保障速度和网络服务质量。
1、APN数据专网模式：企业内部网络中配置APN服务器，移动终端使用APN数据专网，由于采用数据专网,服务器与公网Internet隔离,可以有效避免非法入侵。
2、用SIM卡的唯一性，对用户SIM卡手机号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围,只有属于指定行业的SIM卡手机号才能访问专用APN，移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，普通手机的SIM卡号无法呼叫专门的APN。
3、可以为每个GPRS数据传设备单独配置 DTU ID号和密码，通过数据中心在其登陆时进行应用层认证，其他没有数据中心分配的DTU ID号和密码的GPRS的设备将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。
四、结论
数据中心采用有线方式，租用静态IP目前费用约800~1500元/月。采集点采用GPRS无线方式，流量费用目前有包月制和按数据量两种收费方式，按流量计算0.01元-0.03元/KB，而包月制20元/月有1024KB流量，可满足目前监控系统的实际数据量，估计日后其费用会逐步降低。
对于用户来说，由于通信费用较低，享受到了实惠。另外，由于接入设备可以移动，当管网监控点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用，可以保护用户原有投资，适合于供水调度监控工作的特点。
供水调度辅助决策系统初探 篇3
近年来,随着城市建设的迅猛发展,供水管网纵横交错,管网变更速度不断加快,管理的复杂程度也逐年增加,传统的供水管网的管理模式已经远远满足不了城市供水的现代化管理要求,加强对它的管理十分重要。我国大部分供水调度系统采用人工方式或旧式三遥系统进行指挥,采用人工方式存在数据采集慢、不准确的憋端;旧式三遥系统采用CMOS集成电路为主,故障率高,可用性及维护性较差,不适合于未来的扩展和与第三方系统的集成。
针对这一现状,邯郸市自来水公司设计研发出新一代供水调度辅助决策系统,该系统通过利用先进的3G网络采集设备对水厂、加压站生产运行参数和设备状况、管网测压点、水质监测点的压力、水质等信息进行采集、测控,并把整个管网(包括泵站)数字化、模型化后通过理论计算及计算机模拟后自动生成辅助调度预案,使整个调度过程更加科学化,降低操作对调度员的工作经验的依赖,控制过程具备一致性和连续性,能够在保证供水服务质量的前提下节约大量的成本。
辅助调度决策系统应用现代信息技术对影响配水全过程各环节的主要设备、运行参数进行实时监测、分析,辅助给水调度人员及时掌握水源、各净水厂送水量、配水管网特征点运行状态,提出调度控制依据或实施参考方案,根据预定配水需求计划方案进行生产调度。
系统主要由采集及监控SCADA系统和中央信息处理系统组成。其中,采集及监控SCADA系统由远程终端(RTU),一级或数级控制站点及相应的通信设备和外部设备组成,担负着监控设备本地数据读取、检测,并接受远程遥测命令等重要任务;中央信息处理系统是以采集到的供水管网实时动态信息为基础,考虑不同时段、不同气候条件及不同经济约束条件下的用水量模式对用水量进行预测,并把整个管网(包括水厂、水源厂、加压站等)数字化、模型化后通过理论计算及计算机模拟后自动生成辅助调度预案。
1 主要创新点
(1)系统提出了一种基于神经网络BP算法、管网宏观模型和一级调度算法的供水优化调度理论模型,结合传统经验调度理论,较好地解决了供水优化调度难题,形成科学调度,调度效果良好,效益显著。
例如,在对城市的用水量进行预测时,应当考虑历史数据、温度因素和价格因数对用水量的影响。根据城市每天的用水量的历史数据分析图具有时间序列关系,因此可以引进时间序列模型对用水量的历史数据因数进行预测。
数据横向预测。对于数据的预测,应先考虑利用历史数据进行时间序列分析,横向只有7个数据,可以采用一次指数平滑法,公式如下:
公式(1)中,初值影响较大,根据一般经验,可令n=3;α=0.5;t=2,3,…,7,进行求解。
纵向数据预测。然后考虑通过纵向数据进行预测,根据数据分析,季节变动法是纵向数据预测有效方法,可考虑使用季节指数平滑法进行预测,预测步骤如下。
步骤1:假定各季度用水量呈直线趋势变化,根据最小二乘法建立直线趋势预测模型。
步骤2:根据直线趋势预测模型计算各期趋势值,并计算各期趋势比率。
步骤3:计算季节指数,并预测结果。
(2)基于上述供水优化调度理论模型,成功开发出用水预测子系统和辅助调度方案自动生成系统软件模块,通过理论计算和计算机模拟,自动生成辅助调度预案,同时允许结合调度人员的经验调度及企业领导特殊需求的强制调度,从而实现及时、合理、科学的调度,以尽可能地节省电耗、药耗,并协助公司及水厂领导决策。
(3)系统设计了强大的实时数据采集模块、系统监测模块(融合了已投入使用的大表流量系统、管网测压系统和GIS系统,把以上系统的变化因素和用水量的历史数据等因素综合考虑在一起,为优化水量调节提供参考依据)、数据查询与统计模块、数据库管理模块、系统报警及日志模块、组态功能模块、用水预测模块、辅助调度方案生成模块、权限管理模块等,实现了制水与供水的管、控、监一体化,即实现了企业级的一级调度、水厂DCS二级调度、管网SCADA系统和生产监视系统的全方位信息集成,填补国内空白。
(4)系统采用基于数据挖掘分层设计思路及分布式计算,将传统的只有2层设计模式,扩展到设备层、驱动层、中央控制层、实时监控层、Web服务层、数据层、Web综合查询统计应用层7个层次,从而实现系统功能的有效分隔,资源数据共享,避免信息孤岛,易于扩展。
(5)系统采用基于B/S和C/S相结合的程序设计模式,将业务逻辑大部分设置在服务器端,服务器提供若干个业务逻辑操作方法和数据库访问类,通过它们可以比较自由地组合业务逻辑关系,从而达到未来业务逻辑变化后,高速快捷地为用户进行个性化定制工作流程的目的。
(6)系统设计并实现了5层安全体系结构,包括制造单元级的安全、网络级安全、系统级安全、应用级安全和企业级安全,确保了信息的安全。整个系统运行稳定可靠,可用性强。安全权限可控制粒度达到监测点级别、分钟级别。系统结构如图1所示。
2 系统的主要性能指标
系统无故障运行时间MTBF大于8 760 h (1年);系统可用率≥99.8%;数据正确率>99.9%;综合误差≤0.2%;实时数据更新时间≤5 s,报警响应时间≤3 s,一般要求查询响应时间≤5 s,指令响应时间≤3 s;热备系统的切换时间≤30 s,计算机画面的切换时间≤0.5 s;监测系统可用率大于99%;提高输配水的安全可靠性,减少爆管次数,降低漏损率2%;与水厂DCS结合制水矾、氯单耗分别减少10%和15%;降低制水直接人工成本30%。
3 系统建成的意义
通过调度系统优化调度工作,达到以下目标。
(1)保障安全供水。管网正常运行时,调度系统以管网情况和生产实际情况为基础,产生满足用水需求的日常调度方案。管网发生事故时,调度系统可以产生应急方案,通过启停水泵或启闭阀门等措施,保障用户所需要的水量、水压和水质,避免重大经济损失。
(2)降低供水成本。在保证安全供水的前提下,调度系统可以通过用水量的预测、管网的水力模拟,并结合系统监测的数据,产生一系列方案。这些方案通过评估体系进行分级筛选,用目标函数和约束条件来控制整体经济上的最优,从而有效地降低供水成本。
(3)应对突发事件。在管网检修、管网施工等正常工作情况下,调度系统由事件方案模块提前生成预备方案,可及时通知有关用户停水的地区和停水的时间。如果遇到爆管事故、局部临时停电、水源故障、管网水质故障、供水设备严重故障、火灾等突发事件等,调度系统可以生成应急方案。如果调度系统自身发生严重故障,可立即切换为完全人工经验调度。
(4)采用标准接口开放信息,实现了信息共享,数据传递迅速、及时且更加准确、完备。本系统是自来水行业系统中的生产子系统,它可以为行业内其他子系统的查询、分析和统计提供最基本、真实的生产数据。
摘要：生产调度管理是企业生产经营管理的中心环节,是公司生产的指挥中心。如何运用科学的生产调度手段,实现优化调度措施,保障安全生产,确保调度指令贯彻落实。开发生产调度辅助决策系统,并在实际生产应用中不断完善,是实现这一目标的有效途径。
城市供水无线调度监控系统 篇4
1方案背景
城市供水调度监控系统的主要目的是解决自来水公司对供水各环节监测点的数据采集和监控。该系统可以监视和采集水位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等各种数据，供控制中心及有关部门分析和决策取用，提高工作效率，保证供水质量，满足日益增产的用水量的需求。
2系统设计方案优势
城市供水调度监控系统可以对远程现场的运行设备进行监视和控制，以实现管道压力、水流量的数据传送及阀门开关的自动控制，降低了故障率并提高了对系统的反应时间。便于及时迅速的了解及控制远端管道及阀门，低故障率和检修的时间，减少停水次数。各水源监测点的数据采集终端可自动采集管道压力、水流量的实时数据与开关状态等数据，信息传输到自来水公司的监控中心，监控中心通过对传输回的数据进行分析，可找到出故障的地点，从而当一个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题，恢复供水，提高了整体的服务水平，从而实现了城市供水的信息化、现代化。而且利用GPRS无线监控系统组成的城市供水调度监控系统还有这些优势：良好的实时响应与处理能力。与短消息服务比较，由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，系统能够同时实时收取、处理多个/所有监测点的各种数据，无需轮巡就可以同步监测点的时钟可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
远程仪器设备控制：由于采用GPRS双向传输系统，监控中心可以反向实现对仪器设备的时间校正、状态报告、开关以及其他监测、控制等功能；
建设成本低：可充分利用现有GPRS网络，设备安装即接通，而采用超短波通信时需要充分考虑现场环境，还需要配备天线铁架等附属设备。
安装调试简单，建设周期短：利用现有成熟GPRS网络，系统投入运行时基本不需要调试，安装简捷。采用超短波通信时安装调试工作量大，要先进行现场信号测试，天线铁架架设，天线方向角度调试等工作。
覆盖范围广。构建供水调度监控系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。
由于管网监控点数量众多，分布在全市范围内，部分管网监控点位于偏僻地区，而且地理位置分散。采用超短波通讯方式，覆盖范围只有30多公里；而采用GPRS方式，理论上在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以实现监控。
数据传输速率高。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，实际应用时数据传输速率在40Kbps左右，而目前一般的超短波数传电台传送速率多为2.4kbit/s或更低。
系统的传输容量大。监控中心站要和每一个管网监控点实现实时连接。由于管网监控点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。
通信费用低。由于GPRS采用包月计费的方式，运营维护成本低。3系统方案介绍
各监控点使用GPRS透明数据传输终端，通过移动的GPRS网络与监控中心相连。
各污染源数据采集点使用移动通信公司统一的STK卡，同时监控中心对各点进行登记，保存相关资料以便识别和维护处理。各信息采集点运行监控系统软件，支持24小时实时在线，实现信息采集点24小时传送采集的信息数据。凡自来水公司授权的信息采集点均可以使用本系统：
1、管网监控点必须使用移动统一的STK卡，用户使用本卡只能用于与监控中心数据通信功能。
2、终端设备使用北京东方讯科技发展有限公司提供的GPRS移动数据通信终端。
3、用户登记：符合自来水公司的规定。
4产品特性
系统采用北京东方讯科技发展有限公司EIC系列GPRS无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的GPRS网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准232数据口可直接与计算机、RTU、PLC、GPS接收机、数码相机、数据终端等连接，传输速率达171Kbps，具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站之间的数据采集和控制。
支持900／1800／1900MHz三频GSM/GPRS.接口：RS232、RS485、RS422.系统理论传输速率171Kbps，实际传输速率40Kbps.支持Windows95/98/200/XP、LINUX操作系统。
支持透明数据传输与协议转换。
安装灵活、使用方便、可靠。
5系统方案组成1、管网监控点：管网监控点：各监控点通过数据采集模块采集如压力、流量等数据，通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连，通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络。
2、监控中心：服务器申请配置固定IP地址，采用移动通信公司提供的DDN专线，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当管网监控点数量增加，中心不用扩容即可满足需求。
监控中心RADIUS服务器接受到GPRS网络传来的数据后先进行AAA认证，后传送到监控中心计算机主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理。
3、GPRS/GSM移动数据传输网络：现场监控点采集的数据经GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输，最终传送到监控中心IP地址。6结论
供水调度辅助系统的设计与建设 篇5
供水调度是供水企业的重要管理决策环节, 直接关系到企业的社会效益和经济技术效益, 加强对供水调度的信息化建设具有相当重要的现实意义。桂林市自来水公司一直以来非常重视供水调度系统的信息化建设, 拥有完善的SCADA系统, 能够将水厂、加压站和管网数据终端的各种生产工艺数据实时上传到调度中心, 为调度决策提供数据支持。然而, 调度工作曾一度沿用传统的工作方式, 即通过人工抄写的方式来纸质记录调度日志, 用电话通信的方式来发布和反馈调度指令。传统调度方式存在生产数据利用方式单一, 调度员记录工作繁琐, 调度信息检索麻烦, 系统运行成本较高, 调度方案的编制和预案管理不够简洁直观, 优秀调度方案不易进行总结和共享等诸多值得改进的地方。针对以上存在的问题, 利用信息化技术开发供水调度辅助系统, 同时与SCADA系统进行数据整合, 对SCADA系统中的数据进行进一步挖掘利用。
2 需求分析
通过前期对调度业务流程、工作特点和管理制度的调研和整理, 结合系统信息化建设的目标, 供水调度辅助系统需实现以下几项基本功能。
(1) 通过网络发布和反馈调度指令信息, 实现调度指令的全过程化管理。
(2) 通过人机界面将调度日志写入数据库中, 并提供便捷的查询汇总功能, 实现调度日志无纸化管理。
(3) 建立与SCADA系统间的数据接口, 能集中显示调度信息, 或将历史信息导出作为调度方案, 为调度管理提供丰富的数据支持。
(4) 具有灵活管理调度方案和预案的功能, 能够采用图形化的方式编辑调度方案, 而且能方便将各类调度预案和优秀调度方案作为经验积累提取保存下来, 有助于分享和总结。
(5) 提供系统配置工具, 能根据管理需求和工况变化对系统应用进行更改。同时, 还要求系统运行稳定可靠, 界面简明友好, 操作简单便捷。
3 功能结构
将系统按功能的区分划分为若干个功能模块来实现。系统的模块结构和主要功能如图1所示。每个功能模块对应一个独立的应用程序, 根据业务职能的不同, 为各部门部署所需要的功能模块, 让他们只需关注与自身业务相关的信息, 系统上保证分工明确, 职责清晰。模块化的结构还便于今后对系统进行扩展更新, 也易于系统局部维护和升级。
4 数据流转过程
供水调度辅助系统处理的数据类型包括调度数据、功能数据、用户数据和配置数据等, 其中调度数据与调度业务直接相关, 这里讨论的是调度数据的流转过程。调度数据由方案信息、方案数据及指令数据三个部分构成。方案信息反应的是一些静态数据, 用来描述方案的基本状态。方案数据是带时间戳的动态数据, 记录每个调度对象各时间点的状态。指令数据存储了操作调度对象的具体过程信息, 可以触发一系列相关操作。完整的指令数据记录了指令发布和响应的闭环过程。调度数据流转过程如图2所示。初步方案信息可由以下三种方式生成:手动编辑, 通过SCADA数据接口导入历史运行数据, 或者直接调用成型的方案或预案数据。系统读取方案数据后, 将方案转化为指令适时弹出以供参考。调度员可根据实际工况对指令的发布进行调整。当所有的指令都完成了闭环过程后, 当天的方案也就完整确定下来了, 成为历史方案被记录。成熟、典型、有针对性的方案数据还可保存到预案库中, 方便参考和使用。
5 硬件连接
借助于公司局域网, 将供水调度辅助系统数据库、SCADA系统数据库、调度客户端和厂站客户端连接起来, 采用计算机网络通讯的方式实现调度数据的传输和管理, 系统硬件连接如图3所示。供水调度辅助系统数据库是系统的核心部件, 它存储和管理所有的系统数据, 并为各种数据请求提供服务。而且它还通过数据接口, 将SCADA系统数据库中用户关心的数据抽取和发布出来, 实现跨库数据的整合共享。调度客户端配置两台工控机, 将管理方案和预案的模块与指令操作的模块分开安装, 方便不同调度工作人员的使用。各厂站客户端只需安装指令接收模块即可, 用于调度指令的交互和查询。
6 软件结构
系统软件采用分层体系结构, 从下至上可具体划分为核心数据交互层、业务逻辑功能层和应用展示平台层。系统软件结构如图4所示, 图中还列出了各层所包含的典型组件。核心数据交互层进行数据资源的管理, 直接操作数据库中的数据, 完成插入、删除、修改等数据管理工作。业务逻辑功能层关注于业务流程实现、逻辑处理和数据传递。它作为连接上下两层的桥梁, 是系统软件的核心。这里它主要用于实现调度对象的定义和组织, 调度数据的处理和流转, 系统功能逻辑的控制等。应用展示平台层为用户提供交互式操作的界面, 用于调度信息展现, 接受调度数据和配置数据的输入。层与层之间是自上而下的依赖关系, 上层发出业务请求, 下层则响应这些请求。这样分层是为了保证系统软件的可装配性, 每一层都是标准件, 只要层间符合标准件的接口定义, 就可方便组合配置。
7 系统配置
系统软件提供了一个通用的辅助调度工作平台, 还需要针对实际的生产情况、管理规定
和操作要求对系统进行配置后才能上线使用。通过系统配置模块可以方便地实施配置工作, 增强系统的适应性和灵活性。配置内容包括以下三个部分。
7.1 调度对象的配置
调度对象是系统进行监控的基本单位, 通过设置属性的方式对其进行管理。各种对象包含不同的属性, 归纳起来主要有对象基本信息、数值设置边界、控制状态类别等几种属性类型。系统已经定义好了不同类型调度对象的模板, 在创建时需根据实际情况编辑对象属性的内容, 使其与现实实体相对应。涉及配置的调度对象包括水泵、流量、压力、水位、频率等。
7.2 管理配置
在启用系统各功能模块前, 先要进行数据库连接的配置。要求正确录入服务器地址、验证方式、用户名和密码等信息。在用户配置中, 系统将调度客户端分作调度主任和调度员两种角色, 厂站客户端分作厂长、技术员和班组几种角色来分别创建用户, 并针对不用部门和职能的用户分配系统权限。在进行班次配置时, 可将各厂站的具体班组运行模式分时间段设置好, 用户在登录时系统就会自动提示班次信息, 并将交接班情况录入到日志中。
7.3 应用配置
可以对曲线样式、系统提示音、工具栏位置和信息显示布局等内容进行个性化配置, 增强系统的亲和力, 使系统应用更符合使用者的操作习惯。
8 系统测试和改善
在供水调度辅助系统正式上线启用之前, 还需将其与硬件外设、支撑软件平台、工作环境和用户等元素结合到一起, 在实际运行环境下进行一系列测试, 验证它是否能满足实际工作的要求。系统测试包括以下几项内容:
(1) 功能性测试。检查系统各功能模块能否实现预期功能, 各模块间的协同工作是否正常, 与SCADA系统间的数据接口能否正确导出需要的生产数据。
(2) 性能性测试。通过测试确认调度指令收发响应和SCADA数据导入速度是否达到迅速、准确和稳定的目标。根据程序执行时占用系统资源的情况, 来分析它是否会对其他应用程序的运行产生影响。
(3) 易用性测试。收集用户使用情况的反馈, 对系统的易学性和易操作性进行评估。
(4) 可维护性测试。考察系统的配置功能是否齐全直观, 使系统能灵活应对不同的变更要求。通过设计好的故障运行环境来检验系统的故障提示信息是否有助于故障的排查。
根据系统测试后整理出的问题, 进一步对系统做了以下改善:
(1) 改正系统错误, 确保所有模块的各种功能都能满足预期要求, 加强系统的健壮性、可靠性和稳定性。
(2) 通过变更或增强系统某些模块的功能, 将现有的成功管理经验和成熟管理方式融入到系统应用当中, 使系统更加贴合生产实际的需要, 给调度管理工作提供更大的支撑力。在具体实施的时候主要对调度日志分类规则、日志查询优化、事件时限提醒、权限控制、管网测点分级等功能进行了调整。
(3) 针对系统易用性进行的改善。需要在深入开发的过程中站在用户的角度思考, 更多照顾到用户的操作习惯, 让他们能容易地上手使用。这方面改进涉及指令发送模式、界面显示、应用配置、消息提醒等方面的内容。
9 结语
本系统自正式投入使用以来, 工作正常, 性能稳定, 达到了预期目标。系统通过将生产数据的整合利用、网络化的信息通信和无纸化的工作流程综合实施到一个应用平台上, 降低了调度工作的运营成本, 实现了调度运行的信息化、规范化和流程化, 使得企业的运转效率和管理水平上了一个新台阶。
参考文献
[1]史嘉权.数据库系统概论[M].北京:清华大学出版社, 2006.
[2]陶幸辉, 宋志刚.软件系统测试类型及测试用例设计[J].科技经济市场, 2011 (6) :3-5.
供水调度 篇6
关键词：供水能力,优化调度,浅析
长春市是一个水资源贫乏的城市, 水资源一直是困扰城市社会经济发展的主要问题。长春市城区用水随着城市规模的不断扩大而不断增加, 城市供水量由20世纪70年代初的日供水量16万吨, 增加到现在的日供水量81万吨。
目前, 用于长春市城区居民生活和工业供水水源主要有新立城水库水源、石头口门水库水源、引松入长供水水源、净月水库水源、地下水供水水源、中水回用水源, 这就形成了长春市城区的多水源、多用户的供水格局。另外, 当发生连续丰、枯水年份时, 如何合理配置与调度好各种水源;如何把节水工作贯穿于我市经济发展和群众生活的全过程, 促进节水型社会不断向纵深开展, 真正实现水资源的优化配置和节约使用, 使其发挥出应有的效益, 保证供水安全, 是民生十分关注的问题, 也是我们必须解决的问题。
1 新立城水库概况
1.1 流域及工程概况
伊通河是饮马河在长春市境内的最大支流, 新立城水库位于吉林省长春市南郊距市区20公里的伊通河上, 属于多年调节水库, 河流全长28km, 流域面积7515km2, 坝址以上河长为9 0.2 k m, 控制流域面积1970km2, 水库设计洪水位为220.48m, 校核洪水位为222.64m, 兴利水位为218.83m, 兴利库容为2.75亿m3, 死水位为210.80m, 死库容为0.15亿m3, 总库容为5.92亿m3, 是一座以防洪除涝、供水、旅游、养鱼为一体的综合利用的大型水库。
1.2 水库来水特性分析
1.2.1 新立城水库资料基本情况
本专题以新立城水库1960年至2009年的实际逐月入库流量为基础, 深入研究新立城水库来水规律, 作出定量分析, 为水库调度提供科学依据, 资料样本已经做了代表性, 可靠性与一致性分析, 由于资料系列是实测成果, 已经去除损耗, 故不对资料做蒸发渗漏计算。因为本文主要分析新立城水库生态、城市供水, 故只研究枯水问题, 设计保证率>50%。
根据新立城水库年径流量频率计算, 水库多年平均来水量为16900万m3。
1.2.2 确定新立城水库运用情况
根据计算结果, 最后确定新立城水库供水期为10月份至次年5月份, 蓄水期为7、8月份, 6、9月份为不供不蓄期;新立城水库水利年为7月份至次年6月份。
1.2.3 新立城水库不同保证率来水过程
新立城水库设计年月来水过程采用与多年平均月入库水量倍比缩放法计算;6、9月份为不蓄不供期, 按照天然来水量引用, 根据新立城水库实际供水任务, 用试算法确定水库调节库容, 以确定最合理的运行方式。
经过计算, 新立城水库枯水年平均年供水能力为4000×104m3, 现状供水条件下, 最大连续枯水年为3年, 需要多年调节库容1 8 7 0 8×10 4m3, 需要年调节库容1600×104m3, 共计20308×104m3, 根据新立城水库现有兴利库容, 在连续枯水年依靠多年调节库容能够满足其现状供水任;在非连续枯水年, 新立城水库在97%供水保证率条件下, 平均缺水6174×104m3, 通过多年调节库容可以得到补充。
2 新立城水库供水任务及存在的问题
2.1 供水任务
2.1.1 长春市供水
新立城水库距长春市中心16km, 是长春市居民生活饮水重要水源地之一, 通过位于南环城路杨家屯的第三净水厂 (建于1996年, 生产规模为22×104m3/d, 实际供水能力为18×104m3/d。) 由2条输水管线给汽车厂、大成玉米、高新区等区域供水, 设计年供水量约8800×104m3。
2.1.2 农安县应急供水支线工程
农安应急供水支线工程引自新立城水库, 是吉林省中部城市引松供水工程的主要组成部分, 该工程从新立城水库修暗管103km, 将新立城水库的水直接引入农安县两家子水库, 年供水能力将达到3635×104m3。为了满足近期农安县生产和居民生活用水的需要, 农安支线每年供水量为1441×104m3, 属于暂时借用水量, 待中部城市引水工程运行后, 再还给新立城水库。
2.1.3 生态补水
根据已经有规划, 新立城水库每年向长春市供水8800×104m3;向伊通河、南胡、柴户张生态补水400×104m3;向农安应急支线供水1440×104m3, 共计10640×104m3
2.2 供水存在的问题
新立城水库兴利库容达2.75亿m3, 尽管水库调节能力较大, 但近年来由于工程配套设施、径流的减少和上游地区用水的增加等种种原因, 水库向长春市的年供水量只有8800×104m3;下游的河流生态补给也没有得到保障, 只能等到中部城市引水工程竣工后, 水库才能还给下游河道生态补水量。由于2000年至2003年连年干旱, 致使水库库容连续4年处于死库容以下, 年平均来水量只有2600×104m3, 来水量最少的年份只有1600×104m3, ;而遇到丰水年份时水库汛期还要弃水, 这就出现了连续枯水年水库蓄水量严重不足, 不能保证长春市城市供水, 遇到丰水年份时弃水量很大的尴尬局面。
3 水库优化调度方案
3.1 正常年份供水预案
正常年份新立城水库年入库水量为4430×104m3~13400×104m3, 水库可向长春市供水8800×104m3, 向农安应急支线供水1440×104m3;长春市区现状年总用水量为26452×104m3。
3.2 干旱年份供水预案
连续枯水的年份, 新立城水库年供水能力不到5000×104m3, 应该压缩供水。根据不同区域, 按照先生活后生产的原则, 限定供水时间, 限定使用数量。
3.3 特殊情况供水应急预案
当新立城水库出现水质事故不能使用时, 其向长春市的供水任务由其它供水工程承担。
4 结语
供水调度 篇7
随着计算机信息技术和通讯技术的迅速发展，原有调度管理手段已不适能应企业信息化、网络化的需要，且供水区域将逐步扩大，供水体制也将发生较大变化，现有的监控系统已不能满足发展的需求。因此，建立新的较高科技含量的监控系统势在必行。城市供水调度监控系统的主要目的是解决自来水公司对供水各环节监测点的数据采集和监控，供控制中心及有关部门分析和决策取用，提高工作效率，保证供水质量，满足日益增长的用水量需求。
2 项目背景
目前城市供水调度需要对各个自来水厂进行管理，包括自来水公司控制中心、水厂分控中心、管网加压站和水源监控站等。城市供水调度系统一般包括：水司调度控制中心、多个水厂分控中心、多个水厂监控分站、多个水源井监控站、多个管网加压站和多个管网测压站。
城市供水调度监控系统可以对远程现场的运行设备进行监视和管理，以实现管道压力、水流量的数据传送及阀门开关的自动控制，降低了故障率和提高了对系统的反应时间。便于及时迅速的了解及控制远端管道及阀门，低故障率和检修的时间，减少停水次数。各水源监测点的数据采集终端可自动采集管道压力、水流量的实时数据与开关状态等数据，信息传输到自来水公司的监控中心，监控中心通过对传输回的数据进行分析，可找到出故障的地点，从而当一个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题，恢复供水，提高整体服务水平，从而实现城市供水的信息化、现代化。
自来水供水调度监控系统中采用的数据通信可简单分为有线和无线两大类，其中有线通信主要包括架设电缆或租用网通电话线、ADSL等，而无线则包括超短波通信、GSM短信/GPRS通信等。
在城市供水调度监控系统中，由于各管网监控点分布范围广、数量多、距离远，个别点位置偏僻，因此铺设电缆难度大、不切合实际，向网通部门租用专用电话线又要申请很多电话线，而且有些监控点线路难以到达，况且，速度慢，运营成本较高。总体来讲，监控系统采用有线通信方式建设周期长、工作难度大、运行费用高，不便于大规模使用。与之相比，无线通信方式则显得非常灵活，它具有投资较少、建设周期短、运行维护简单、性价比高等优点。在监控系统中，无线通信方式主要包括：无线数传、GSM数字蜂窝通信系统等，采用超短波数传电台作为传输信道具有组网灵活、扩展容易、维修方便、运行费用低等优点，但由于系统工作于230MHz且多采用普通间接调制的数传电台，这就造成系统易受外界干扰、通信速率低、误码率高、数据传送量不大、信号覆盖范围小等缺点。
3 方案选择
经过以上的比较分析，我们选择中国移动的GPRS系统作为城市供水调度监控系统的数据通信平台。目前，GSM网络经过移动部门的多年建设，覆盖范围不断扩大，已经成为可靠、稳定的通信网络，特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GSM/GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建自来水供水调度监控系统，有缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。GPRS无线监控系统具备如下特点：
1)覆盖范围广。构建供水调度监控系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制远程仪器设备控制：由于采用GPRS双向传输系统控制，监控中心可以反向实现对仪器设备的时间校正、状态报告、开关以及其他监测、控制等功能;
2)良好的实时响应与处理能力。系统无延时，系统能够同时实时收取、处理多个或所有监测点的各种数据，无需轮巡就可以同步监测点的时钟，可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求;
3)建设成本低：可充分利用现有GSM网络，设备安装即接通;
4)安装调试简单，建设周期短：利用现有成熟GSM网络，系统投入运行时基本不需要调试，安装简捷。
4 系统解决方案介绍
4.1 系统组成
1)管网监控点：各监控点通过数据采集模块采集如压力、流量等数据，通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连，通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络;
2)监控中心：服务器申请配置固定IP地址，采用省移动通信公司提供的ADSL专线，与GPRS网络相连。由于ADSL专线可提供较高的带宽，当管网监控点数量增加，中心不用扩容即可满足需求。监控中心RADIUS服务器接受到GPRS网络传来的数据后先进行AAA认证，后传送到监控中心计算机主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理;
3)GPRS/GSM移动数据传输网络：现场监控点采集的数据经GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输，最终传送到监控中心IP地址。
4.2 系统方案
各监控点使用GPRS透明数据传输终端，通过移动的GPRS网络与监控中心相连。各数据采集点使用移动通信公司统一的STK卡，同时监控中心对各点进行登记，保存相关资料以便识别和维护处理。各信息采集点运行监控系统软件，支持24小时实时在线，实现信息采集点24小时传送采集的信息数据。凡自来水公司授权的信息采集点均可以使用本系统：
1)管网监控点必须使用移动统一的STK卡，用户使用本卡只能用于与监控中心数据通信功能;
2)终端设备使用深圳月光科技有限公司提供的GPRS移动数据通信终端。
3)用户登记：符合自来水公司的规定。
4.3 产品特性
系统采用DN1000系列GPRS无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的GPRS网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准232数据口可直接与计算机、RTU、PLC、GPS接收机、数码相机、数据终端等连接，传输速率达171Kbps，具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站之间的数据采集和控制。
1)支持900/1800/1900MHz三频GSM/GPRS;
2)接口：RS232、RS485、TTL;
3)系统理论传输速率171Kbps，实际传输速率40Kbps;
4)支持Windows95/98/2000/XP/LINUX操作系统;
5)透明数据传输：DN1000-DTU内嵌TCP/IP协议，为用户的数据设备提供透明传输通道;
6)自动拨号连接：DN1000-DTU可配置上电自动拨号上网、连接网络，同时支持用户端发起命令连接或远程唤醒连接;
7)短信息远程维护功能;
8)实时监测网络连接情况，掉线自动重拨功能;
9)提供主副IP及动态域名解析;
10)心跳报告时间间隔用户可设定;
11)数据通信帧长度用户可设定;
12)支持VPN安全功能。
4.4 安全措施
由于供水调度监控系统的特殊性，本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。
数据中心可通过公网使用ADSL接入到移动GPRS网，采用ADSL方式成本比较低，企业不用租用专线，还可以使用原有的ADSL设备，连接ADSL认证整个数据传送过程得到了加密保护，安全性比较高，可充分保障速度和网络服务质量。
5 结论
采用GPRS构建供水调度监控系统，目前有包月制和按数据量两种收费方式，按流量计算0.03元/kbyte，而包月制5元/月有20000 k流量，可满足目前监控系统的实际数据量，估计日后其费用会逐步降低。对于用户来说，由于通信费用较低，享受到了实惠。另外，由于接入设备可以移动，当管网监控点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用，可以保护用户原有投资，适合于供水调度监控工作的特点，能很好地满足供水调监控的需求，提高了整体的服务水平，从而实现了城市供水调度管理的信息化、现代化。
摘要：采用GPRS构建供水调度监控系统系统,利用其高速、低成本、安装简单的特性,解决供水调度中各环节的数据采集、监测、管理。适应企业信息化、网络化的需要。
关键词：GPRS,数据,供水,监控
参考文献
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[2]林艳,杨建华,等.集中供热监控系统的设计[J].控制工程,2003(6):539-541.
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供水调度 篇8
供水系统的规模是按城市的最大需水量进行设计和配置,其通常工作在非满负荷状态,这种“静态”设计和“动态”运行的特点,容易造成以下情况:在需水量大的时候,系统的供给能力不足,造成缺水;而在需水量少的时候,供给能力过剩造成浪费。特别是在输配水环节中,矛盾更加突出。调度自动化是解决矛盾的有效手段。“动态”与“静态”的差距越大,自动化的效果就越明显。
1 城市供水系统的工艺特点
城市给水系统一般由取水设施、净水厂、送水泵站(配水泵站)和配水管网构成。给水系统从水源地取水,送入净水厂进行净化处理,经泵站加压,将符合国家水质标准的清洁水通过配水管网送至用户。城市给水系统通常是由若干座净水厂向配水管网供水。每座净水厂的送(配)水泵站设有数台水泵(包括调速水泵),根据需水量进行调配。此外,某些给水区域内的地形和地势对配水压力影响较大时,在配水管网上可设有增压泵站、调蓄泵站或高位水池等调压设施,以保证为用户安全可靠低成本地供水。
城市给水系统的调度工作主要是及时掌握各净水厂送水量、配水管网特征点运行状态,根据预定配水需求计划方案进行生产调度,并且进行给水需求趋势预测和管网压力分布预期估算与调控、水厂运行宏观调控等。
城市供水系统具有调度模式多样化、地域分布广、水源的关联性高、实时性强以及现场环境复杂等工艺特点。这些特点对供水调度的自动化提出了很高的要求。因此,建立起一个能全面监测和管理供水管网,并且使其科学运行的管网调度系统是十分必要的,更是必不可少的。
2 MOSCAD系统的组成及特点
MOSCAD系统是摩托罗拉公司设计、生产的最新一代SCADA系统,它将先进的计算机技术、工业控制技术、显示技术、通信技术(有线通信、无线通信和微波通信等等)紧密地结合在一起,采用先进的计算机网络体系结构——客户机/服务器,利用先进的网络设备和网络互联技术设计而成。该SCADA系统具有合理的网络结构、较好的扩展能力和升级能力,为用户提供了长期的投资保护。
MOSCAD系统集中了PLC系统的现场测控功能强和组网通信能力强这两大优点,其信道既可配有线通信系统又可配无线通信系统,性价比高,而无线通信系统尤为适合于地域广阔的应用环境。
MOSCAD产品的核心是32位CPU和32位数字协处理器,具有极强的运算处理能力。它集完备的本地测控功能和完善的网络通信功能于一体,其独特的网络通信协议(MDLC)能保证在极其恶劣的电磁环境中十分可靠地通信。其环境适应性、系统可靠性皆按军标要求设计,代表着SCADA系统的发展方向。
2.1 MOSCAD系统的组成
一般说来,MOSCAD系统由SCADA监控中心、通信网络(有线、无线、光纤、扩频、微波、卫星等)和远程终端单元(RTU)3部分组成,如图1所示。
中心站是一个网络化的调度平台,RTU是MOSCAD系统最基本的一级控制系统,所有被监控的现场都配有一套RT U。监控中心(站控中心)通过R TU从现场测量装置采集所有参数、信息和对现场设备进行控制和调整。根据需要将采集的参数和信息传送至监控中心(和站控计算机),同时接受来自监控中心的远程控制指令对站场进行控制。R T U具有独立的运行能力,当R T U与监控中心通信中断时,不影响R T U的数据采集和控制功能,当计算机发生故障时,R T U也能独立完成全部功能。
监控中心与R T U的通信采用异步轮询结合突发上报方式,轮询周期可调。同时,也可以通过监控中心的MCP-T,利用MOTOROLA的编程工具箱对RTU远程诊断,组态和编程。
2.2 MDLC协议的特点
MDLC协议是摩托罗拉公司优化设计用于SCADA系统的一种数据通信协议。SCADA系统工作于无线、有线、本地网等各种通信媒体,为了在这些不同的媒体中都能获得可靠和高效的通信效果,MDLC协议被设计成符合国际标准化组织(ISO)的开放系统互联(OSI)七层模型的通信协议,它优化了主计算机和R T U之间在无线及其它通信媒介上的数据传输。
MDLC协议有如下特点:
(1)存储/转发功能:RTU接收其它R T U发来的信息,将它们存储在自己的RAM中,等信道空闲时向其它RTU或中心站转发出去,转发路径由程序设定。对于那些中心站无线覆盖不到的RTU,可以借助其它RTU实现与中心站的可靠通信。
(2)远距离数据上装/下载及诊断:可在中心站或RTU对系统中的任何RTU进行定义组态软件和应用软件的下载,并可对其进行软、硬件诊断。
(3)在同一物理媒介上允许有多个逻辑信道,因而可以保证高效的数据传输,允许同时主-RTU、RTU-主及RTU-RTU的会话,减少了通信媒介的负担。
(4)MDLC协议支持RTU数量达65 000个。在数据传输过程中,能根据传输质量的好坏实现变帧长传输。
(5)CRC校验使得数据通信误码率小于10-6。
2.3 通信网络的功能
(1)轮循:中心站MCP-T定时循环查询所有的RTU。轮循周期可根据需要设定,也可由SCADA界面实时修改。
(2)突发传输:RTU在检测到异常数据或异常状态时,不需要等待中心站的轮循,主动用突发传输的方式及时将数据或状态上报中心站。
(3)存储转发:当系统中某些RTU由于各种原因(如距离太远、高大物体遮挡等等)不能直接与中心站进行通信时,可通过其他测点的R T U将数据转发给中心站而不影响其本身的功能。这种转发无须使用另一频率,是MOSCAD系统独有的特点之一。
(4)数据补全功能:终端具备数据补全功能,即在终端掉电的情况下能够依靠本身的备用电源采集数据并保存起来,保存期不低于48 h。在恢复供电之后应将保存的数据尽快送回主站保存并补齐所欠缺的有关数据。
(5)随机点测:在中心站,用户可随机点测任一RTU的实时数据。
(6)RTU之间的数据传输功能:能实现从一个RTU到其他RTU之间的信息通信。
2.4 MOSCAD系统的主要特点
(1)RTU及通信网关的本地智能化、模块化、标准化:以MOTOROLA 68302为基础的多协议处理器,备有多种通信接口;支持多CPU、I/O、RTU的冗余配置,支持复杂运算,如PID调节、AGA计算等;I/O模块均有光隔离、电激励、磁锁存继电保护,且输入、输出端子均经过防雷击、防爆、防浪涌处理;符合欧洲、北美等工业标准,如ISO、IEC、IEEE、EIA、ISA、FM,且符合美国军标(-30~+60℃),IP65防护标准,可直接安装在野外恶劣环境中;供电系统完备,支持电源的冗余配置——蓄电池或供电网络和3 V锂电池;工艺严谨,采用门阵列技术、SMD元件,无跳线、无螺钉,嵌入式模块化设计,平均无故障时间超过225000h。
(2)系统采用基于OSI模型的MDL C数据链通信协议:保证系统能进行轮询和争用、存贮转发、中继等通信方式;通信误码率小于10-6。
(3)利用编程工具箱,可方便地进行本地和远距编程、诊断、上/下装载:可进行协议分析、网络优化配置,使无线通信效率达到9 4%;支持远程系统维护,如故障诊断、系统升级。
3 MOSCAD系统的性能
3.1 可靠性
系统具有很高的可靠性。MOSCAD RTU的平均无故障工作时间MTBF≥225000h,外壳防护满足IP65标准,中心站采用双机热备方式,从而保证系统的可用率大于99.9%;同时通信协议MDLC是专为无线通信设计,采用了变帧长传输、错误帧重发、CRC校验等纠错技术,使系统无线通信这一薄弱环节也能可靠地工作。
3.2 实时性
本系统配置的MDLC通信协议,除了支持通常的轮询方式外,还支持R T U向中心站的突发传输方式(burst)。系统在正常时由中心站按设定的周期轮询各RTU,一旦发生紧急情况,RTU会打断正常的轮询,立刻将信息突发给中心站。本系统的最大时延可以做到小于3s。
3.3 开放性
本系统的通信协议MDLC符合ISO的OSI七层协议模型,通过网关MCP/T可以实现MDLC与TCP/IP的无缝连接;RTU的通信接口均配有标准的第三方接口通信协议,可以直接与大多数的PLC系统交换信息,真正实现SCADA与PLC系统的互联。
3.4 可维护性
MOSCAD RTU采用模块式的插槽结构,模块的更换非常容易;利用编程软件包Toolbox可对系统进行诊断和调试,特别是在通信协议MDL C的支持下,系统工程师可以在中心站或任一节点对其他RTU进行软件的下载、调试和硬件的诊断,实现“远程维护”。大大缩短了系统的平均维修时间MTTR。
3.5 可扩展性
系统的扩展包括增加功能和扩大规模2方面。中心站采用开放的组态软件,系统的二次开发工作是系统的组态和配置,所有的配置和源程序都对用户的系统工程师开放,可以很方便地增加系统的功能和增加R T U的数量,满足调度业务不断发展的要求。
3.6 灵活性
本系统的通信协议MDLC具有存储转发功能,任一RTU都可以兼任同频转发的任务。无论现在还是将来,如果由于距离或阻隔等原因造成R T U不能直接与中心站通信,则可利用另一RTU进行“中继”,而无须另行选点重新安装,给通信组网带来很大的灵活性。
4 结论
MOSCAD系统中从芯片到通信机等所有部件皆由摩托罗拉公司生产,从整体上保证了系统的完整性,较之于由多家设备拼装而成的系统具有更高的可靠性,系统的升级、维护、扩容更有保障。另外,MDL C无线通信协议又为整个系统的无线通信及数据传输提供了坚强有力的保障。综上所述,以MOSCAD建立的供水调度SCADA系统,具有很高的性价比,完全能满足供水调度业务的需要,为企业带来更高的经济和社会效益。
参考文献
[1]朱永建,周力尤,周虹.基于MOSCAD的城市给水计算机辅助调度系统[J].测控技术,2005
[2]吴铮,周剑利,申彦春.供水厂SCADA系统设计方案的研究[J].河北工业科技,2007
[3]周力尤,程光等.MOSCAD监控系统在大型直抽式输水泵站的应用[J].测控技术,2002
供水调度 篇9
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) 系统, 即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制, 以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。SCADA系统主要由位于调度中心的服务器/计算机、位于各现场监控站的远程终端单元 (RTU/PLC) 、以及连接它们的通讯系统组成。
调度控制中心是整个SCADA系统的调度指挥中心, 在正常情况下操作人员在调度控制中心通过计算机系统即可完成对整个生产过程的监控和运行管理等任务。
2 供水调度SCADA系统在汉沽水厂中的应用
供水调度SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition Systems) 系统是供水自动化系统的中枢部分, 负责对下一级子系统 (水厂监控系统和各供水站终端系统) 的数据信息进行采集、汇总, 然后传送到计算机和大模拟屏上, 实现数据的实时微机管理和模拟屏动态显示。
汉沽水厂供水调度中心SCADA系统主要由微机监测、无线通信、模拟屏三部分组成。
2.1 微机监测部分主程序选用工业控制软件设计, 能在Win95&win98&winNT等环境下运行, 软件具有如下特点
(l) 作图功能完善, 图形逼真; (2) 有数据报警、速率报警和偏差报警等多种报警设施及报警画面提示; (3) 有实时曲线图、历史趋势曲线等; (4) 多种用户数据输入、查询、链接方式; (5) 系统扩展方便, 组态方式灵活。
2.2 监测的数据
水厂的主要参数量:进厂流量、原水池液位、溶药池液位、水塔液位、平流沉淀池进口流量、四阀滤池液位及状态、清水池液位、各监控点供水压力、流量、出厂余氯、出厂浊度、出厂流量、出厂压力、各工段泵组开启情况、阀门开启情况等。
2.3 模拟屏通过RS-232通讯口接收上位机传送过来的实时数据, 实现水厂及各监控点供水压力、流量的实时显示等
模拟屏上显示的数据信息有以下几点。
水厂的主要调度数据量:进厂流量、原水池液位、溶药池液位、水塔液位、平流沉淀池进口流量、清水池液位、出厂压力、出厂流量、出厂浊度、出厂余氯等。
各供水监控点的主要调度数据量:压力、流量。
各工段泵组开启状态、阀门开启状态。在屏上依靠不同颜色的标记块区分, 块中心的信号灯指示不同颜色显示其不同状态, 其中绿灯表示开、红灯表示停状态、红灯闪烁表示事故报警。
监测画面和模拟屏上所有的数据信息都是从水厂监控系统和供水监控点终端系统中采集, 并经有线数据通讯ADSL送到供水中心站SCADA系统, 同时由上位机将数据又传送到模拟屏。
3 汉沽水厂供水调度SCADA系统目前可实现的功能有
数据的实时监测与处理功能。系统能把各检测参数在相应画面和报表中显示出来, 并根据需要对数据进行诸如最大值、最小值、平均值、累加值、定时值等的计算处理, 并分类进行存储, 接受各种形式的查询。
图形处理功能。能根据数据库绘制实时曲线图和历史趋势曲线图, 自动报表生成功能。能根据需要按不同的时间周期如日、周、月、年等自动生成各种报表。
历史档案数据存储功能。能通过打印报表、磁盘备份和读写光盘等多种方式存储历史数据、历史曲线等。
多方式的通讯功能。能根据需要对系统进行点测、巡测、定时巡测 (时间可调) 、实时通讯帧监测等。
自动超限报警功能。系统能根据预先设置的报警限值, 在实测值超限时发出报警信息, 以便及时采取措施。
输出打印功能。各种查询信息、图形曲线、报表等都能在屏幕上显示和打印机上打印出来。
4 水厂监控系统
水厂监控系统是整个供水自动化系统所不可缺少的一部分。因为它既是一个独立的子系统, 承担了各水厂内部的监测工作, 直接作用于水量分配、水质监测、供水量和水压调整等重要工艺环节, 对运行管理、确保安全、保证水质、降低消耗等方面都具有很大的作用;同时它还负责采集外部相关供水站的数据, 经处理后与厂内有关数据一起送水厂模拟屏实时显示。其上位机系统还负责向水厂供水调度S C A D A系统传递有关信息。
水厂监控系统所选择的计算机主系统结构比较类似于P L C+I P C组成的集散式控制系统, 各系统由上位机系统和下位机系统组成。
上位机系统由双机热备的工业计算机、17"屏幕显示器、水厂模拟屏等组成。上位机除具备显示水厂内部各工艺流程的流程画面、实时数据显示、历史趋势显示、历史记录、超限报警、报表打印等功能外, 还通过有线数据通讯ADSL采集各相关供水监控点的数据, 并负责向水厂供水调度SCADA系统传递信息。
下位机系统分别由PLC (可编程序控制器) 、一次检测仪表、转换器等组成, PLC完成生产过程中的数据采集和逻辑过程控制等功能。
5 供水监控点终端系统
系统主要由有线数据通讯ADSL、检测仪表等组成。其主要功能是对供水监测点供水流量、压力等数据的采集, 实时向水厂供水调度SCADA系统传送数据, 将所采集的有关数据传输到水厂中控室, 同时传送给水厂监控系统。
6 应用效果及前景分析
供水自动化系统, 保证了各行业用水需求的稳定供应。供水中心站通过供水调度SCADA系统对整个供水系统进行统一调度管理, 杜绝了断水情况的发生;通过不同检测点供水压力和流量的异常变动, 能及早发现管网的漏损并进行处理, 减少了水资源的浪费。水厂监控系统也已成为水厂工作可靠和水质合乎要求的必要保证, 同时也是水厂实现降低电耗、药耗所依赖的途径之一。系统所拥有的报警功能, 使水池 (罐) 水位一旦高于或低于警戒水位时即刻报警, 避免了水池 (罐) 溢水或抽空, 既节约了宝贵的水资源, 又保护了设备。