鄭勇峰 趙勇 （天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津300402）

基于無線網(wǎng)橋的水廠監(jiān)控系統(tǒng)

鄭勇峰 趙勇 （天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津300402）

采用“主站＋無線網(wǎng)橋+子站”建立水源地井群微機遠程控制系統(tǒng)，采用無線通訊方式，使之能夠監(jiān)測井泵出水口流量，監(jiān)控井泵的啟停狀態(tài)等。建立水源地井群及水廠安防監(jiān)控系統(tǒng)，以無線網(wǎng)橋的通訊方式，監(jiān)視水廠及深水泵房內(nèi)外設(shè)備等。

無線網(wǎng)橋 PLC 監(jiān)控

0 引言

供水設(shè)施是社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，尤其是工業(yè)的發(fā)展，對水的需求越來越大，如何建立一個高效、功能強大的供水監(jiān)控系統(tǒng)引發(fā)了越來越多人的重視。[1]在水源地距離水廠較遠的地方，建立一套具有遠程通信、監(jiān)視、控制的供水監(jiān)控系統(tǒng)是非常必要的。[2]本文介紹了廣西某縣縣城的供水系統(tǒng)建立的一個基于無線網(wǎng)橋的監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)經(jīng)過實際運行，收到了良好的效果。

1 方案要求

廣西某縣老城區(qū)供水管網(wǎng)改造工程，水源地有23口水井，采用潛水泵抽取地下水，其中13口深水泵房抽取的地下水進入一水廠水池，另外10臺深水泵房抽取的地下水進入二水廠水池，最后通過自流形式送入管網(wǎng)。水廠水池水位與消防用水水位相互連鎖。水廠監(jiān)控中心實時監(jiān)控各個水井的壓力、流量、電壓、電流、泵的啟停以及水井房的視頻信號。23口冷水井的位置分布為：其中13口水井分布在一水廠周圍，半徑為3 km的近似圓弧上面；另外10口水井分布于二水廠周圍，在長軸為3 km，短軸為2 km的近似橢圓弧上面。當(dāng)?shù)赜暄┨鞖廨^多。

常見的遠程控制有無線網(wǎng)橋、光纖傳輸、無線電臺、GPRS通信方式等4種，它們的傳輸特點如下：

1.1 無線網(wǎng)橋

拋棄了傳統(tǒng)的銅線或光纖，利用無線通訊技術(shù)，以空氣作為媒介進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，達到連接不同的網(wǎng)段的目的。其優(yōu)點是：能夠完成許多相距較遠的建筑物之間的相互通信。其缺點是：設(shè)備價格較高，數(shù)據(jù)傳輸易受外界電磁干擾；微波信號為直線傳輸，中間不能有山體、建筑物遮擋。

1.2 光纖傳輸

常見的有模擬光端機和數(shù)字光端機，是解決幾十甚至幾百公里數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴呀鉀Q方式，通過把數(shù)據(jù)及控制信號轉(zhuǎn)換為光信號在光纖中傳輸。其優(yōu)點是：傳輸距離遠，衰減小，抗干擾性能最好，適合遠距離傳輸。其缺點是：對于幾公里內(nèi)監(jiān)控信號傳輸不夠經(jīng)濟；光熔接及維護需專業(yè)技術(shù)人員及設(shè)備操作處理，維護技術(shù)要求高，不易升級擴容。

1.3 無線電臺

采用調(diào)頻調(diào)制或調(diào)幅調(diào)制的辦法，將圖像搭載到高頻載波上，轉(zhuǎn)換為高頻電磁波在空中傳輸。其優(yōu)點是：省去布線及線纜維護費用，可動態(tài)實時傳輸廣播級圖像。其缺點是：傳輸環(huán)境是開放的空間很容易受外界電磁干擾；微波信號為直線傳輸，中間不能有山體、建筑物遮擋；波段受天氣影響較為嚴(yán)重，尤其是雨雪天氣會有嚴(yán)重雨衰。

1.4 GPRS通信

GPRS是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù),支持TCP/IP協(xié)議，可以與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（Internet等）直接互通。優(yōu)點是：通信距離遠，成本費用較低。缺點是：通信方式受3G信號的強度大小影響，并且傳送的數(shù)據(jù)只能是數(shù)字量和模擬量信號，不適合傳送圖像、視頻信號以及同時傳送大量的數(shù)據(jù)。

2 方案實施

根據(jù)水廠的自動化控制要求，結(jié)合他們的需求：距離較遠，舍去光纖傳輸?shù)姆绞剑灰驗閭鬏數(shù)男盘栍幸曨l信號，因此去掉GPRS通信方式；當(dāng)?shù)赜暄┨鞖廨^多，去掉無線電臺的方式。因此本通信方案選定為無線網(wǎng)橋的通信方式。一水廠控制結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

二水廠控制方式與一水廠相同，兩個水廠之間通過網(wǎng)線連接。水廠控制采用“主站＋無線網(wǎng)橋+子站”方式的水廠供水工程微機遠程系統(tǒng)。無線網(wǎng)橋采用以色列奧維通系列產(chǎn)品。操作員站采用ifix5.1運行版組態(tài)軟件，主站采用三菱系列PLC進行取水、供水等過程控制。水源地冷水井井群控制采用無線網(wǎng)橋的無線通訊形式與水廠控制中心進行無線通訊。水源地泵房采用三菱系列PLC，與水廠控制中心進行無線通訊，上傳井口出水流量、井泵電量等信息及井泵運行狀態(tài)信號，接受控制中心對井泵的啟?？刂啤?/p>

本系統(tǒng)自動控制分為三級控制，第一級為就地手動控制（低壓控制柜面板操作），它的優(yōu)先級是最高的，在有緊急情況的時候可無視自動系統(tǒng)對其進行手動控制；第二級為上位（工控機）手動控制，可以通過工控機對每臺深水井泵及電動閥門進行手動控制；第三級為自動控制，只需要對上位機進行一鍵操作（啟動系統(tǒng)），即可完成整條流水線的聯(lián)動運行。PLC將自動發(fā)出指令對各個設(shè)備進行控制。它的優(yōu)先級為最低。

水廠監(jiān)視中心采用“前端部分+無線網(wǎng)橋+液晶電腦顯示”方式的水廠供水工程安防監(jiān)控系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)的圖像管理服務(wù)器能夠在監(jiān)控中心對遠處的深水泵房內(nèi)設(shè)備進行實時監(jiān)視。圖像管理服務(wù)器采用“NDVision視頻軟件平臺”，它為客戶提供通用視頻監(jiān)控管理平臺及最佳應(yīng)用解決方案。NDVision視頻軟件平臺是基于C/S架構(gòu)，可無限擴容的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。支持DVR、DVS、IP Camera多種設(shè)備接入。監(jiān)控系統(tǒng)在運作效能及管理的便利性上有了大幅的提升。

整個控制系統(tǒng)設(shè)兩臺操作員站。兩個水廠各自一臺操作員站，操作員站同時具有工程師工作站的功能，用于PLC-HMI控制程序編輯、修改、下裝，即可在就地控制室進行在線或離線的上下位控制程序修改。根據(jù)需求設(shè)計操作員站的功能為：通過控制中心能夠遠程監(jiān)控各井泵啟停，實現(xiàn)統(tǒng)一指揮、統(tǒng)一調(diào)度，保障系統(tǒng)運行不間斷；在畫面上顯示通訊站號、通訊速率、通訊口信息，當(dāng)和某一井泵房通訊出現(xiàn)故障時，畫面上會出現(xiàn)信息提示；控制中心的值班人員可以根據(jù)各井泵房的實際運行狀況在監(jiān)控室對各井泵房進行相應(yīng)控制操作，各井泵房可完全實現(xiàn)24小時無人值守作業(yè)；當(dāng)井泵出水口壓力、井泵電機故障等達到報警狀態(tài)時，控制中心自動發(fā)出聲光報警，及時通知工作人員處理，同時顯示報警信息并存儲該報警信息；控制中心把各個井泵房傳輸上來的數(shù)據(jù)按要求存入歷史數(shù)據(jù)庫，可以通過查詢歷史數(shù)據(jù)或曲線查詢各井泵房某一段時間的運行情況。

3 結(jié)論

本水廠項目歷時10個月，其中安裝調(diào)試時間為3個月，項目核心部件無線網(wǎng)橋部分更是經(jīng)過反復(fù)的測試，對于部分信號傳輸差的地方，增加了大功率天線。系統(tǒng)運行一年，控制操作簡單可靠，數(shù)字信號、模擬信號以及視頻信號傳輸迅速，響應(yīng)及時，達到了預(yù)定的目標(biāo)。■

[1]黃志強，韓月霞，周茂.基于G PRS-Internet的城市路燈遠程監(jiān)控實現(xiàn)［J］．微計算機信息，2007（1）:50-52.

[2]夏海芳.我國城市供水管制改革研究[J].科技信息，2008（27）：490-491.

2012-07-09