秦皇岛自来水总公司供水管网监控SCADA系统

项目概况

供水管网作为城市供水的基础设施，担负着为城市居民和企、事业单位供水的重要任务，安全、优质、可靠地供水一直是供水人追求的目标。采用计算机等高科技手段对管网的压力进行实时监测早已成为现实，而且已成为现代供水企业调度的一种不可缺少的手段。

近年来由于计算机软硬件技术的发展突飞猛进，对调度系统实时、多任务的性能要求越来越强。秦皇岛自来水总公司综合自动化系统经过多年的运行，原有监测系统的软硬件配置已很难满足生产调度的需要，大部分设备已超过正常使用年限，可靠性、稳定性都不同程度地有所降低，系统维护量增大，为此，需对原系统进行大规模的改造和扩充，以满足现代供水企业发展的需要。从2000 年开始，该公司对其测控系统进行了改造，新系统除兼容原系统所有功能外，主要特点是它工作在网络环境下，通过内部的NT 网络和SQL 数据库平台，使监测到的数据得以共享和发布。另外，新系统还增加了系统组态和后期的数据处理、历史曲线、数据分析等功能。

主要设备说明

研华ADAM4000

ØADAM4500 基于PC的程序控制器，它内置ROM-DOS系统、256K的RAM和256K的ROM、具有标准的RS-232和RS-485通讯接口及看门狗定时器(WDT)等。

ØADAM4017 8通道的模拟量输入模块

ØADAM4520 RS-232到RS-485接口转换模块

MDS2710A

MDS2710A电台是全数字、专业级的数传电台。它的设计采用了DSP芯片，有信道编码，前向纠错功能。它采用了数字调制解调CPFSK、相干解调、均衡软判决等技术，软件处理增益达7dB。生产工艺采用表面焊接技术，产品的稳定性、可靠性、抗干扰性、传输速度远远超过普通数传电台。它的数据吞吐量大，传输距离远，全透明实时传输，使用标准的异步通信协议，无需特别设置及编程。

技术指标

工作频率: 220~240MHz

工作方式: 半双工或单工

传输速率: 9.6kbps

发射功率: 5W

接收灵敏度: -110dBm@10^-6BER

工作温度: -30℃~+60℃

系统方案

Ø系统的构成及功能

秦皇岛自来水总公司供水管网监测系统分为三层结构：调度中心、二级主站和现场RTU。

(1) 调度中心

由测控前端机、美国MDS2710数传电台、四屏显示系统、大屏幕背投、模拟屏、工程师站、报表打印及引青流量接收系统等组成。

(2) 二级主站

山海关公司和北戴河公司，它们具有相对独立的管网和监测系统，与调度中心的数据传输采用无线和有线并存的方式。

(3) 市区测点

分为水厂、测点级两种现场RTU。

①水厂级站RTU由研华IPC-610 工控机、MDS2710 数传电台数据采集卡等构成

②测点级站RTU ，由MDS2710 数传电台、研华ADAM4500 和ADAM4017 模块等构成。

供水管网监测和数据采集系统SCADA主体框图如图1。

图1 SCADA系统主体框图

 水厂级测点和新增测压点RTU 结构如图2、图3所示。

 图2 水厂级测点示意图

图3 新测点级RTU 结构图

Ø系统中软硬件的选择

本次系统改造在软、硬件选择方面，充分考虑了与原系统的兼容性，本着充分发挥原有设备潜力，减少投资的原则，保证了系统建设效益的充分发挥

(1) 软件选择

对于测控软件的选择，首先本着新老系统要平稳过渡的原则，其次注重软件的实用易用和稳定性。设计人员在总结了以往运行经验并彻底分析了原软件及部分商用软件的基础上，决定以Windows98 为系统平台，Visual Basic 6.0 C++Visual C++及部分图形软件为开发工具，开发出适用于本公司的测控系统。

(2) 硬件配置

原系统中的RTU 采用的是DWY-98 型，主要由8098板机和WSW 数传电台构成，电台与单板机接口采用TTL 标准通信。对于原系统的硬件部分，本着节约资金物、尽其用的原则，不做大的改动，只将其中水厂级测点调整为研华IPC-610 工控机、宏拓PC-7488 采集卡和MDS2710数传电台的构成形式，采集卡为32 路光电隔离，电台与工控机采用RS-232 串口通信。新增的4 个测压点RTU 利用研华生产的ADAM4500 作为通讯控制器，ADAM4017 作为数据采集器，美国MDS2710 数传电台作为数据传输通道组成。

新建系统的二级站改造方面，首先对山海关二级站进行了试验，其构成形式为主站、水厂内部小型SCADA 系统和测压点系统。

主站采用研华IPC-610 工控机、MDS2710数传电台、ADAM4520 和天线， 水厂内部SCADA 系统采用RS-485 工业网络，主要由ADAM4017 和ADAM4520 组成，通信协议转换器ADAM4520 完成RS232-RS485 或RS232-RS422 的双向协议转换，具有自动判断处理数据的流向等功能。它与主机串口连接，可通过主机直接向ADAM4017 发布数据采集指令，采集出厂压力、清水池水位和源水流量。山海关区二级站示意图如图4 所示。 

图4 山海关区二级站示意图

(3)调度中心与二级主站的通讯问题

由西南至东北四十余公里范围内分布着秦皇岛市的3个区，总公司所在的海港区居中，山海关公司在东北方15 公里之外，由于距离、方位及山丘建筑物阻挡的关系，直接与山海关通讯存在一定的困难，所以选择距离山海关较近的柳村水厂作为中继站，由它协调调度中心与山海关二级主站的数据接收和传送工作。

结论

这套系统自2000年底投入运行以来，可靠性高，系统运行稳定，成功地实现了技改任务，充分保证了投资的长久性和有效性，给秦皇岛自来水总公司带来了可观的经济效益，同时也为自来水管网监测技术改造提供了可行的经验和技术方案。