GPRS在城市供水管網(wǎng)遠(yuǎn)程測控調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：介紹GPRS在城市供水管網(wǎng)遠(yuǎn)程測控調(diào)度系統(tǒng)及小區(qū)泵站運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用以及GPRS模塊的性能。隨著GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和日臻完善，無線遠(yuǎn)程測控已成為發(fā)展的必然趨勢，其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣闊。解決了有線數(shù)據(jù)傳輸方式的線路維護(hù)工作量大，投資成本高的問題。
關(guān)鍵詞：GPRS；網(wǎng)絡(luò)；遠(yuǎn)程終端單元；供水管網(wǎng)；調(diào)度中心

0 引言
    本系統(tǒng)主要完成能源數(shù)據(jù)的實時采集，上報的功能。企業(yè)能源管理所需的各種重要狀態(tài)數(shù)據(jù)都要依賴可靠的數(shù)據(jù)采集終端完成。采集系統(tǒng)主要由無線GPRS遠(yuǎn)程終端單元(RTU)及各種不同類型計量儀表、儀器幾個部分組成。遠(yuǎn)程終端單元RTU與現(xiàn)場設(shè)備的開關(guān)量、模擬量信號相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、存儲并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與調(diào)度中心、監(jiān)控分中心通信，向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)，接收并執(zhí)行上位機(jī)的命令。
    系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及功能：
    本系統(tǒng)由供水管網(wǎng)遠(yuǎn)程測控調(diào)度系統(tǒng)和小區(qū)泵站運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)組成。

l 供水管網(wǎng)遠(yuǎn)程測控調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    如圖1所示供水管網(wǎng)遠(yuǎn)程測控調(diào)度系統(tǒng)由現(xiàn)場儀表、遠(yuǎn)程終端單元(RTU)、無線GPRS網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度中心、監(jiān)控分中心幾個部分組成。

1．1 遠(yuǎn)程終端單元(RTU)
    遠(yuǎn)程終端單元RTU分散的分布在供水管網(wǎng)的遙測點上，主要由GPRS智能模塊、電源、天線、PLC的CPU及各種I／0模板及后備電池、機(jī)箱等幾部分組成。遠(yuǎn)程終端單元RTU與現(xiàn)場設(shè)備的開關(guān)量、模擬量信號相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、存儲并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與調(diào)度中心、監(jiān)控分中心通信，向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)，接收并執(zhí)行上位機(jī)的命令。
    遠(yuǎn)程終端單元RTU具體功能如下：
    (1)提供多路4～20mA模擬輸入、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出，無需監(jiān)控中心控制，可自行進(jìn)行測量，并保存累積數(shù)據(jù)系統(tǒng)；
    (2)具有實時時鐘功能(可通過監(jiān)控中心設(shè)定校準(zhǔn))，采集到的數(shù)據(jù)以時間為順序，以5(可調(diào))分鐘／每次的密度，能在RTU端存儲一天的歷史數(shù)據(jù)，程序、參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)具有掉電保護(hù)功能；

    (3)定時上報：把從儀表采集到的數(shù)據(jù)，以定時(整5分鐘報一次)方式上報；
    (4)實現(xiàn)數(shù)據(jù)點播：可以響應(yīng)各監(jiān)控中心發(fā)出的查詢請求，將實時時刻或歷史時刻的數(shù)據(jù)發(fā)給監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)可發(fā)給多個監(jiān)控中心；
    (5)輸入信號損壞時發(fā)出報警信息；
    (6)當(dāng)系統(tǒng)上電復(fù)位，或系統(tǒng)運(yùn)行、通信發(fā)生異常死機(jī)復(fù)位(看門狗復(fù)位)時，系統(tǒng)根據(jù)復(fù)位類型不同進(jìn)行復(fù)位處理，保證系統(tǒng)正常工作；
    (7)可為一次儀表(兩線制，三線制)提供24V電源，具有一次表供電功能。
    GPRS模塊：其核心使用SIMEMS MC35無線模塊，內(nèi)嵌TCP／IP協(xié)議，支持900／1800MHz系統(tǒng)，提供RS-232接口，支持各種非TCP／IP終端設(shè)備數(shù)據(jù)的透明傳輸，可上電即自動撥號上網(wǎng)，一直在線，掉線可自動重?fù)?。調(diào)度中心設(shè)一主一備兩個GPRS模塊(即有一主一備兩個IP地址)，平時RTU端的GPRS模塊只與調(diào)度中心主GPRS模塊(主IP地址)聯(lián)系，當(dāng)主IP地址聯(lián)系不上時，RTU端的GPRS模塊能自動與備用IP地址聯(lián)系，切換到備用系統(tǒng)進(jìn)行工作，當(dāng)主IP地址系統(tǒng)恢復(fù)正常，關(guān)閉備用IP地址系統(tǒng)時，能恢復(fù)到主IP地址系統(tǒng)進(jìn)行工作。
1．2 無線GPRS網(wǎng)絡(luò)
    根據(jù)客戶內(nèi)部網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)安全的特殊要求，決定采用中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)的專用APN形式入網(wǎng)，每個SIM卡綁定固定內(nèi)部IP，擁有獨(dú)立上網(wǎng)APN名，其特點如下：
    網(wǎng)內(nèi)分配專用的APN名，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN，也限制網(wǎng)外SIM卡使用專網(wǎng)APN。
1．3 調(diào)度中心
    如圖3所示，調(diào)度中心由兩套PC及GPRS模塊組成雙機(jī)備份系統(tǒng)，兩臺PC，主用機(jī)選用服務(wù)器，備用機(jī)使用工控機(jī)。設(shè)置于公司調(diào)度中心，通過網(wǎng)絡(luò)與公司內(nèi)部網(wǎng)連接，調(diào)度中心PC驅(qū)動(IPRS通信模塊向RTU下發(fā)配置信息、控制信息，及接收下位機(jī)上報的數(shù)據(jù)及告警信息，同時對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，提供查詢、統(tǒng)計、報表等功能。

    調(diào)度中心的具體功能如下：
    (1)能夠給RTU下發(fā)組態(tài)信息、控制命令，能夠校準(zhǔn)RTU的時鐘；
    (2)RTU發(fā)送來的數(shù)據(jù)自動進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫具備一定的安全措施；
    (3)處理RTU的報警信息；
    (4)數(shù)據(jù)遙測功能：定時巡測、手動巡測、隨機(jī)抽測、分組召測；
    (5)遙控功能：控制RTU開關(guān)量輸出點的開、關(guān)狀態(tài)、遙信開關(guān)狀態(tài)；
    (6)參數(shù)狀態(tài)管理功能：設(shè)置修改各測量數(shù)據(jù)上、下限值，通訊參數(shù)；
    (7)在線組態(tài)功能：新增RTU數(shù)據(jù)采集點等參數(shù)通過組態(tài)定義即可完成；
    (8)數(shù)據(jù)庫管理功能：對測得的數(shù)據(jù)建庫，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，查詢歷史數(shù)據(jù)，報表打??；
    (9)具有數(shù)據(jù)顯示功能：能顯示測量的各種數(shù)據(jù)、遙信開關(guān)狀態(tài)、各種系統(tǒng)圖形等；
    (10)具有圖形功能，模擬顯示管網(wǎng)圖、水廠工藝流程圖等；
    (11)搶修修理、停水、管網(wǎng)沖洗等數(shù)據(jù)錄入及統(tǒng)計；
    (12)數(shù)據(jù)共享功能：應(yīng)提供一個WEB站點，該WEB站點使公司寬帶內(nèi)部網(wǎng)的任意一臺工作站只通過WEB瀏覽器就可以登陸查看所有監(jiān)控點的實時數(shù)據(jù)和存儲的任何時間段的歷史數(shù)據(jù)。WEB站點通過用戶身份認(rèn)證授權(quán)方式控制該用戶可訪問那些監(jiān)控點的實時監(jiān)控數(shù)據(jù)和存儲的任何時間段的歷史數(shù)據(jù)。調(diào)度中心系統(tǒng)管理員能增加、刪除可訪問用戶，并對用戶進(jìn)行不同權(quán)限的授權(quán)。該WEB站點應(yīng)能通過超鏈接方式聯(lián)入公司統(tǒng)一平臺；
    (13)具備一開放的實時數(shù)據(jù)庫，DLP大屏控制器軟件能夠讀取各監(jiān)測點的實時數(shù)據(jù)。
1．4 監(jiān)控分中心
    監(jiān)控分中心設(shè)置于各區(qū)域水廠功能與調(diào)度中心類似，其PC使用工控機(jī)，主要與各自區(qū)域的遙測點RTU聯(lián)系。

2 小區(qū)泵站運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    如圖4所示小區(qū)泵站運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)由泵站監(jiān)控中心、無線GPRS網(wǎng)絡(luò)、泵站終端幾個部分組成。

    (1)泵站終端設(shè)置于各小區(qū)加壓泵站，由工控機(jī)(包括板卡)控制加壓泵站進(jìn)行自動供水，其控制程序由組態(tài)王編寫，設(shè)備現(xiàn)已運(yùn)行。
    主要功能是加入GPRS模塊，編寫與GPRS的通信程序，實現(xiàn)與泵站監(jiān)控中心的聯(lián)網(wǎng)要求。
    (2)泵站監(jiān)控中心
    如圖5，由PC及GPRS模塊組成系統(tǒng)，其PC使用工控機(jī)。設(shè)置于泵站監(jiān)控中心，通過網(wǎng)絡(luò)與公司內(nèi)部網(wǎng)連接，泵站監(jiān)控中心PC驅(qū)動GPRS通信模塊向泵站終端下發(fā)控制信息，及接收下位機(jī)上報的數(shù)據(jù)及告警信息，同時對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，提供查詢、統(tǒng)計、報表打印等功能；數(shù)據(jù)為泵站設(shè)備上的電壓、電流、電度、壓力、流量、液位、機(jī)組開停機(jī)狀況，能完成流量和電度積算。

3 結(jié)論
    綜上所述，GPRS在城市供水管網(wǎng)遠(yuǎn)程測控調(diào)度系統(tǒng)及小區(qū)泵站運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用具有先進(jìn)、實用、安全、可靠、擴(kuò)充性，使得它必將在無線遠(yuǎn)程測控行業(yè)越來越廣泛地推廣應(yīng)用，為遠(yuǎn)程測控行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。