天星自来水SCADA监控系统解决方案

天星自来水SCADA监控系统解决方案（共9篇）

篇1：天星自来水SCADA监控系统解决方案

天星自来水SCADA监控系统解决方案

一、概述

自来水是城市经济发展和人民生活水平最基本的保障，是保障城市繁荣发展、人民生活，以及发展国民经济必要的先决条件。我国是一个水资源极度短缺的发展中国家，随着改革开放的不断深入和发展，以及人口的不断增长，还有水资源的严重污染，水越来越成为制约我们的生活和发展的一个重要因素。因此，国家非常重视对水资源的利用和管理，合理利用水资源、节约用水成了我们当前最紧迫的任务，这也促使水工业将成为二十一世纪最有发展前景的工业。城市的发展无论是对自来水从质量上、产量上都提出了更高的要求。这些年政府将投入更多的资金治理水资源，加强水资源的管理和合理的使用。

在城市供水中，对于现代化技术的应用十分迫切。对于生产来说，实现水厂与供水调度系统自动化是保证供水安全、优质的关键，同时又是使供水生产实现科学性、高效性和合理性的有效措施；对于供水管理来说，实现供水企业内部协调一致是供水企业发展的关键，同时又是使供水企业更好地发挥供水作用、保证供水的发展的必不可少的手段。利用当今飞速发展的计算机技术、网络技术、通讯技术、工业控制等先进的技术，把我们的供水现代化生产、管理推向一个新的高度，同时也对我们提出了更加严峻的考验和更高的要求。

二、自来水SCADA监控系统软件

自来水监控SCADA系统软件是在北京天星组态软件有限公司开发生产的《天星组态软件》基础上进行二次开发而完成的。

《天星组态软件》是在PC机上开发的智能型人机接口（MMI）软件系统，它以Windows XP/WIN7/WIN8 中文平台作为其操作系统，全中文界面，并充分利用了Windows的各种便利功能。

《天星组态软件》由开发系统和运行系统组成。开发系统是《天星组态软件》的集成开发环境，软件开发者在这个环境中完成界面的设计、数据库定义、动画连接、硬件设备安装、网络配置、系统配置等。该系统具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，不但能合理地抽象控制对象，而且能非常简单、方便地对数据的报警、趋势曲线、历史数据记录、安全防范等进行操作；开发者利用其丰富的图形控件和自定义图库功能，可以大大减少设计界面的时间；通过简单而实用的编程命令语言，开发者不需要编程经验就可以设计完成实际工程；方便的硬件设备安装向导和全面地支持国内国际工控底层设备，彻底实现工控现场的数据采集和监控功能。

运行系统是《天星组态软件》系统的实时运行环境，用于显示开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与硬件设备的数据交换。运行系统能实时而形象地反映现场的所有参数和实际情况；通过实时数据库管理从工业控制对象采集各种数据；可把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成实时和历史报警、历史数据记录、实时和历史趋势曲线等监控功能；可生成历史数据文件，用于追忆历史事件；灵活方便的组态式报表，可充分满足用户的各种报表需要。

自来水监控SCADA系统软件的主要特点： ● 使用方便，尤其对调度室操作员而言。

● 设置参数方便，包括站点设置、RTU设置、模拟屏设置、报警设置等极为方便。

● 扩充站点方便。

三、自来水SCADA监控主要功能描述

自来水SCADA监控系统主要由厂级站（调度室）、深井站、测压站三部分组成。

下面从全景图、厂平面分布图、配电图三个方面说明本系统的功能。

（一）全景图

功能说明：

1、查看管道直径。

2、通迅状态窗口（可视通迅状态）。

3、泵的开停（通过颜色变化、并可查看每台泵的具体参数值）。

4、实时动态显示液位。

5、主要参数值显示窗口（主参数放置可由用户任意选择）。

6、画面切换窗口（具体画面根据用户要求和屏幕限制放置）。

7、报警指示灯及报警确认。

8、停电指示：

（1）加压站通过改变底色体现。（2）水厂通过封闭管道体现。

（二）厂平面分布图

功能说明：

1、水池的液位动态显示。

2、泵的开停：通过泵变颜色、阀门指示窗口变色、管道有水流状态可同时兼有或根据用户要求选择。

3、实时参数。

4、采用不直接显示。

5、通过单击泵或阀门而显示一幅实时曲线其上兼有实时数据窗口（有层次感）或由用户要求而直接显示。

（三）配电图

功能说明：

1、高压端I、高压端II与低压端I、低压II分别有主要参数值显示框（平均电压、平均电流、平均功率、频率并有其各自分类显示）。

2、线路

①配电：线路自动变成红色并且开关自动闭合； ②无电：线路自动变成暗绿色并且开关自动断开。

3、屏幕直接显示每台泵的平均电流和平均功率并可通过点击该平均参数从而显示该泵的三相电流面切换。

篇2：天星自来水SCADA监控系统解决方案

水利是我国国民经济的支柱产业，而泵站是水利工程的重要组成部分，它们在解决洪涝灾害、干旱缺水、水环境恶化当今三大水资源问题中起着不可替代的作用，承担着区域性的防洪、除涝、灌溉、调水和供水的重任，在我国国民经济可持续发展和全面服务于小康社会的建设中，占有非常重要的地位。泵站又是为水提供势能，解决无自流条件下的排灌、供水和水资源调配问题的水的唯一人工动力来源，是解决洪涝灾害、干旱缺水、工农业生产用水和城乡居民生活用水的重要工程措施，是“生态水利”、“环境水利”、“资源水利”、“现代水利”、“可持续发展水利”的具体体现。构建泵站集控中心监控系统的目的是：

通过SCADA软件实现对泵站庞大的现场数据高性能的数据采集与监视，并且通过SCADA软件实现对各个设备的高可靠性的操控。同时将SCADA系统采集到的信息上传至泵站上一级管理单位，为上层系统实现泵站集中管理和信息化调度提供便利； 将全站泵组、电气系统、公用油、水、气系统、闸门控制系统、励磁系统及直流系统等大型复杂系统实时状态以模拟动画、视频影像、GIS信息高度集成的形式在SCADA画面上显示，形成数据模拟与视频影像、GIS系统无缝集成的监控方式。

充分利用完整的历史数据库和报警事件数据库中数据，基于所存储的历史数据方便的进行分析统计、事故分析和追忆。实现大型泵站的信息化管理。

解决目前大部分泵站自动化水平低，设备运行安全问题较突出，运行管理和技术分析受技术条件限制较大的问题，保证泵站更加安全、可靠、经济地运行。

二、解决方案 1.系统解决要点

-SCADA监控系统对设备操控的实时性、高度正确性与可靠性以及对设备操控的安全性

-对现场设备大量数据的高速数据采集，实时数据处理与展示，保证数据的实时性、准确性与完整性

-动态模拟图形与视频信息、动态趋势、报表等展示方式的高度集成-保证数据库稳定的前提下实现对大点数数据的高速历史存储-历史数据存储应具有高效的存储压缩性能-数据检索应具备快速的响应速度

-提供快捷的分析工具使操作人员可以方便地完成数据存储、查询、分析、统计计算-应支持多客户端并发访问数据而不影响系统性能 2.解决方案架构图

图1 解决方案架构图

三、产品组合

该方案使用亚控科技软件产品包括：-KingSCADA3.0全开发版-KingSCADA3.0运行版-KingHistorian3.0-KingPortal

-KingGraphic+KingCalculation+KingA&E+KingModel

四、方案分析

该方案可分为四个层次，第一层为现场控制层，主要包括现场硬件PLC、仪表等设备；第二层为SCADA监控层，包括中控室SCADA工程师站和操作员站；第三层为数据存储层，主要包括工业历史数据库服务器；第四层是数据应用层，主要包括调度分析平台、web发布服务器、大屏幕展示系统等。

1．高性能的数据采集与高可靠性的设备操控为泵站的安全稳定运行提供保证 在大型水利泵站SCADA系统中，无论是对实时数据和报警信息采集的准确性还是远程操作的可靠性都有极高的要求，因为无论是实时数据中断还是操作命令不能准确下发，都有可能影响整个系统的工作，还有可能造成严重的事故，轻者导致设备的损坏，重者会导致人身安全事故。为了保证系统采集控制的可靠性，该方案采用SCADA操作员站双机热备、双网冗余配置。

图2 冗余功能

方案中SCADA工作站中数据采集软件KingIOServer3.0与监控软件KingSCADA3.0互相独立运行，工业数据库和上层管理单位直接从KingIOServer3.0获取数据，与监控系统不产生干扰。同时KingIOServer3.0具有数据缓存功能，当与工业库或上层网络通讯异常时，KingIOServer3.0会缓存历史数据，当通讯恢复后再将数据上发，保证数据的完整性。

图3 缓存功能

2．画面信息全集成功能实现在SCADA系统上就能对现场情况一目了然 目前泵站现场工作人员主要从事现场设备操控和维护，自动化水平参差不齐并且普遍不高，所以他们所需的是一套画面生动逼真、模拟动画与视频影像和GIS系统相结合、对设备操作简便、报表曲线查询灵活方便、诊断和监视信息完善的SCADA系统。方案中采用的KingSCADA3.0软件，具有丰富的动画效果，可以把现场环境以三维立体效果展现出来。

图4 立体画面效果图

KingSCADA3.0软件的画面全集成功能能够将图形模拟动画、视频影像、GIS系统集成在同一画面显示。

图5 画面全集成

3．基于工业数据库的数据分析与应用实现泵站自动化与信息化结合的先进管理模式 大型泵站的运营管理要求实现水利水情信息、全站泵组、电气系统、公用油、水、气系统、闸门控制系统、励磁系统及直流系统设备运转操作故障等信息进行存储记录，通过所存储的历史数据可以方便生成各种值班报表、操作报表、报警报表以及日月年报表。

图6 抽水机启动流程

图7 抽水机操作记录表

通过对工业数据库中大量历史数据的分析统计，结合以往经验与分析结果总结出泵站运营管理的优化调度方案，提供事故预警机制，防患于未然。为泵站更加可靠、经济运营提供保障。

图8 预警功能

五、方案亮点

-“双机双网”保证系统安全可靠。-柔性结构，灵活部署。

-分析调度，优化性能、降低成本。

六、成功案例

篇3：天星自来水SCADA监控系统解决方案

关键词：城市自来水,监控系统SCADA,自动化控制,提高效率

1 概述

城市自来水厂是城市基础设施的重要组成部分,它关系到人们日常生活的健康、便利及质量。目前,大部分自来水厂的设备设施均为早期设计建造,其效率低下。因此,如何提高供水质量和效率成为城市自来水厂日常工作的当务之急。

随着自动化控制及通信技术的快速发展,企业信息自动化管理是企业的发展趋势,通过现场设备自动控制系统和通信网络的搭建,将企业生产中各个环节的生产控制、数据采集、数据分析、生产等监控功能有效地结合为一个系统,实现生产自动化、数据信息化、监控网络化,大大提高企业的生产质量和运行效率。

2 系统简介

城市自来水厂受场地、设备、成本等因素的限制,不宜进行大规模的改造施工,因此本系统在原有场地和设备的基础上,添加检测仪表、仪器,并对运行设备进行自动化线路改造,以较低成本提高系统的自动化控制水平,从而提高企业的生产质量和效率。

SCADA系统通过现场检测,对各个环节进行水质参数的分析化验,并将检验结果连接到监控系统,监控系统根据工艺处理要求对运行设备进行控制和调节,结合城市管网压力检测系统数据进行智能调度,并通过网络将数据传输到监控中心保存,供控制中心及有关部门分析和决策使用,提高了工作效率,保证了供水质量,满足了日益增长的用水需求。水厂处理

3 系统组成

根据自来水厂的工艺流程,系统可分为厂区设备监控、厂区监测数据监控、城区管网压力监测及远程WEB站(可选)几大部分。

3.1 厂区设备监控

通过在现有设备的基础上进行通信部分硬件与软件的改造,可实现对进水水泵、投药系统、出水泵等运行设备的集中控制,将通信总线与监控中心连接,可实现监控系统对进水泵、投药系统、出水泵等设备的运行、状态监控、轮换工作等控制,并对设备运行时间进行累计保存,减少了人工,提高了效率,并延长了设备的使用寿命。

设备主要包括上位机监控系统、PLC控制柜、现场设备运行柜、现场采集仪表。

(1)上位机监控系统:监控系统采用组态王KINGVIEW或西门子WINCC工业组态软件,此类软件功能强大,不仅有强大的数据处理分析功能,而且界面友好、直观,可实现工艺流程图形化,并有良好的扩展性,可与众多第三方软件进行数据交换。

监控系统对整个自来水厂设备的运行状态、运行数据、运行控制进行全面监控,操作员可根据需要调节控制参数设备。检测数据、运行状态、故障信息等数据均保存在数据库中,生产部门可运用系统生成的各类生产报表、运行曲线、故障信息对生产数据进行分析、统计、改进,做到有依有据,科学管理。存储数据时间可达几十年。

(2) PLC控制柜。PLC控制柜起到枢纽连接作用,它上与监控系统连接,下与现场仪表、设备通过现场总线方式连接,将现场采集到的数据上传至监控系统,并根据监控系统的控制要求对现场设备进行控制调节。PLC程序可实现设备之间的互锁联动、故障保护、自动运行等功能,还能实现常规控制柜不具备的复杂功能,而且PLC程序设计、修改灵活,扩展性高,通过点数通道的预留,可满足日后的升级扩展的需要。

根据水厂的规模大小可设计为几个PLC子站,例如原水泵房PLC站、厂区泵房PLC站、自动投药PLC站、自动排污清洗PLC站、清水恒压供水PLC站等,各PLC站通过总线进行通信,并与上位机监控系统连接。

PLC柜配备有常规中间继电器、隔离器、总线接口等设备,当上位机故障时,可通过配备的触摸屏独立运行。

3.2 厂区监测数据监控

数据监控能为系统运行提供重要依据,监控系统根据分析数据的情况决定如何控制现场设备的运行,因此必须配备检测仪器仪表。

根据水厂的工艺流程,可以增加电磁流量计、pH在线分析仪、COD在线分析仪、浊度在线分析仪、压力传感器等检测仪表设备,通过联网对数据进行采集监控,可实现对进出水流量、pH值、浊度、余氯、COD、水压、液位等项目的监控,上位机监控系统将采集到的数据进行分析、保存,根据需要形成日报、月报、年报等报表数据,以供分析和查询。

此外,可添加电力智能仪表等对水泵电机等设备的工作电流电压进行监控,可实时监控设备的工作情况,合理调节设备的运行时间,有利于及时发现故障,避免出现大的事故,同时将工作数据保存于上位机监控系统中,可进行相关数据的查询和分析。

3.3 城区管网压力监测

水厂目前采用人工读表的方式监测管网压力,读取管网压力不仅费时费力,而且读得的数据也不及时、不准确,缺乏对管网运行状况的全面掌控,难免出现爆管事故,不仅给自来水公司带来巨大的维修成本,造成直接经济损失,还会引起用户投诉,损害自来水公司的企业形象。

无线管网压力监测系统采用无线移动公司先进的网络平台搭建,网络覆盖广,有手机信号的地方就可以进行数据采集,终端压力采集点通过压力变送器采集实时压力信号,并定时(如间隔5 s)发送压力信号到中控服务端,中控服务端可实时查看压力情况,根据实际需要设定上、下压力报警,当压力超限时,系统自动报警,提醒操作员快速处理。

该数据信息可同时通过网络连接到领导办公室,能多点同时查看系统的压力信息,方便领导对水厂运行进行调度。

城区管网压力监测是水厂必须实现的功能,通过远程GPRS联网技术对城市管网的各个供水检测点进行实时监控,不仅实现了水厂对供水管网的实时监控,提高生产效率,而且能快速响应管网维护,实现科学、高效地生产。

该系统可采用太阳能供电方式工作,维护方便。

3.4 远程WEB站(可选)

通过开发远程WEB客户端程序,客户可以随时随地通过Intemet/Intranet实现远程监控,局域网内部如厂长办公可通过电脑浏览器实时浏览生产画面,监控各种工业数据,而且与之相连的任何一台PC机亦具备相同的功能,实现了对客户信息服务的动态性、实时性和交互性管理。

4 工作原理

SCADA是一个全面的监控系统,系统秉承集中管理,分散控制理念,将水厂的各个生产环节统一起来,科学、协调地进行控制,实现生产过程自动化。

系统既可以根据设置好的运行参数进行全方位的自动控别,也可以进行灵活的手动控制。

(1)根据实际情况,设定生产任务,调节原水泵投入,以满足生产需要,水泵投入、停止可由原水泵PLC站进行控制或现场手动控制,通过监测仪表对原水泵的工作电流、电压进行状态分析,当水泵电机出现故障时自动切换备用水泵,保证生产的正常运行,并根据设计的轮换运行时间控制各个机组的轮换工作,达到延长设备工作寿命的目的。

(2)现场监测仪表通过实时在线分析,将原水水质pH浊度、液位、流量、压力数据传输到PLC和上位机监控系统中,操作员通过监控系统可实时了解原水水质的情况,并根据数据调节生产计划和处理工艺。

(3)自动投药系统PLC站对药品的中和搅拌等进行控制并根据采集到的原水水质和控制参数调节药品的投加量,以满足药品投加精度要求。投药系统同时将系统的工作状态、药品使用量等信息反馈给上位机监控系统,通过上位机监控系统可实时监控投药系统的运行状态。

(4)经过投药的原水经过沉淀池、过滤池、吸附池等设备处理,处理成清水并流入清水池,现场监测仪表通过实时在线分析,将水质pH、浊度、液位、流量、压力数据传输到PLC和上位机监控系统,通过数据对比处理结果是否正常。其中,PLC将对处理池的污泥处理过程进行定时自动的处理,并周期性地进行排泥清洗工作,所有数据参数和运行状态均可通过上位机监控系统实时监控。

(5)清水存储于清水池中,并与相关的二氧化氯设备相连接,进行氯的投加,PLC可与二氧化氯设备进行通信,根据余氯检测结果值控制二氧化氯设备的投加量,所有数据参数和运行状态均可通过上位机监控系统实时监控。

(6)清水泵连接清水池,根据出水压力、清水池液位及管网压力检测情况,进行自动恒压变频供水,清水恒压供水PLC站将根据需要的供水压力等参数自动调节变频器的运行频率,自动投入、停止水泵,保证管网压力正常,并根据设定自动轮换水泵的投入。该系统与上位机监控系统连接,所有数据参数和运行状态均可通过上位机监控系统实时监控。

(7)城市管网压力监测系统对管网的压力进行实时监测,并将数据发回监控中心,通过监控中心可对城市各网点的压力进行监控,以此合理安排生产,有效统筹计划生产。

(8)由于所有数据均保存于监控系统的服务器中,监控系统设有各类生产报表可满足日常生产的数据统计分析需要。

5 效果和展望

城市自来水厂自动监控系统SCADA发展至今,已经是非常成熟的现代化自动应用系统,从大量的应用案例中发现,使用自动化监控系统的自来水厂不仅大大优化了处理质量,而且减少了设备的故障率和人工,通过系统能统一管理生产控制、数据采集、数据分析、生产监控等监控功能,实现生产自动化、数据信息化、监控网络化,大大提高了企业的生产质量和运行效率。

参考文献

[1]施仁.自动化仪表与过程控制[M].第5版.北京:电子工业出版社,2011.

篇4：天星自来水SCADA监控系统解决方案

关键词：GIS系统；SCADA系统；集成

中图分类号：TM764

地理信息系统（简称GIS）是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统。GIS系统是管道数字化的基础，其强大的数据管理和分析能力能够为数字管道提供基础的数据入库、管理、显示、更新等功能，更是巡检与线路管理、设备抢维修、应急、完整性管理等应用的基础。

数据采集与监视控制系统（简称SCADA）是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。在天然气管道行业中，SCADA系统应用最广，技术也最成熟。SCADA系统能够进行数据分析、掌握系统运行状态、快速显示出运行故障，已经成为管道运营中非常重要的工具。

1 系统集成意义

GIS系统和SCADA系统的集成进一步提高了GIS系统的应用，将GIS系统提升成为了一个实时系统。各类数据可以在GIS系统上集中整合展现，同时为SCADA系统提供了良好的数据基础。在GIS系统上，还可以用图形、图标等形式来多方式更为直观地表达管道的实时数据、设备状态信息、实际运行状态等。

在天然气管道数字化系统的建设中，GIS系统与SCADA系统的接口建设是非常关键的，接口的优劣将直接影响系统的整体性能。

2 集成技术现状

目前国内外还没有一套完整的GIS与SCADA的接口标准规范，也没有形成国际范围内的行业标准。目前GIS系统与SCADA系统的集成有两种基本方式：一体化方式和接口方式。

2.1 一体化方式

一体化方式是指GIS系统与SCADA系统两者的底层数据、功能分布和界面全部一体化，主要是SCADA系统和GIS系统服务器端相对独立运行，但实时数据库、历史数据库和空间数据库保持唯一性，GIS平台负责客户端的图形定义和管理。一体化的集成方式直接实现GIS系统的地理信息和SCADA系统的实时信息的无缝接入，充分发挥两者的性能。

2.2 接口方式

接口方式是指GIS系统与SCADA系统依旧是两个相对独立的系统，各自独立维护数据，绘制图形，通过数据访问和数据共享让两系统之间的数据进行交互。接口的集成方式具有一体化设计思想，一致的界面风格，不同的应用运行于不同的节点，不同的功能分布配置等特点。

3 两种集成方案对比分析

3.1 一体化集成方案

GIS系统和SCADA系统一体化集成方案最重要的就是数据的共享，突破原有GIS数据格式和SCADA数据格式不一致所带来的屏障。一体化的优势是两个系统在同一个数据源里提取自身需要的信息，用户只需维护同一个数据，就可得到充分的数据共享。这样既能保证数据的一致性，又可极大降低用户工作量，不必重复录入和维护数据。

3.1.1 主要优点

（1）GIS与SCADA集成。保证这两个系统安全、稳定、可靠和高效的运行。GIS系统预留功能接口，将GIS中具体应用功能模块整合成应用功能接口函数，供SCADA直接调用，从而保证SCADA系统通过功能函数接口，直接调用GIS系统应用模块，实现GIS功能。

（2）信息的高度统一。管道模型、图形数据和人机界面等数据全部由GIS系统生成和管理，SCADA的主要图形由GIS生成，线路结构的变动与GIS同步；实时数据全部来自SCADA系统的实时数据库，GIS系统实时数据刷新频率与SCADA一致。

（3）数据保持一致和同步。GIS系统通过采用标准数据库接口方式或TCP方式从SCADA系统实时数据库中读取实时数据，通过ODBC从关系数据库中读取配网历史数据库。通过与SCADA系统进行通信，SCADA数据在GIS系统中显示，从而对管道进行实时监控和管理。

3.1.2 主要缺点

（1）技术要求高。在GIS系统建设之前，SCADA通常已经建设完成投入使用，如果要将GIS与SCADA一体化，对GIS的开发有很高的要求，要求熟悉SCADA内部结构和数据库结构。目前，该技术尚未被广泛研究，因而成熟性差。

（2）开发周期较长。由于技术要求高，因此开发难度较大，建设周期会相对较长。

3.2 接口集成方案分析

接口集成方案是指GIS系统和SCADA系统通过计算机网络在应用层上实现动态数据的共享和交换。GIS和SCADA系统依旧是两个相对独立的系统，各自独立维护数据、绘制图形，只是通过数据的互相访问和数据共享，让两个系统之间进行数据的交互。

GIS系统和SCADA系统的接口方式最关键的是两者之间不直接通信，而是通过中间接口，来实现数据的共享。

3.2.1 主要优点

（1）两个系统基本独立，互不影响，安全性更高。GIS系统不直接读取SCADA系统的实时数据，通过中间数据接口获取数据。

（2）技术难度低、成熟性较高。由于回避了SCADA、GIS复杂的内部结构和数据库结构，接口开发的技术难度较低，开发周期较短，因而成熟性相对较高。

（3）接口更容易维护。GIS通过接口获取SCADA数据，当SCADA改变时，只需要修改接口程序，无需修改GIS中的功能。

3.2.2 主要缺点

（1）数据维护不同步。当出现设备属性数据需要修改、管道变化等情况，则要在两个系统中分别修改。

（2）无法实时展示数据。GIS是通过中间数据接口方式来获取SCADA数据，因此无法获取实时数据，一般会有几秒的延迟时间，如5s、10s。

4 结束语

根据上述两种GIS系统和SCADA系统集成方式的优缺点对比，天然气管道运营单位在建设GIS系统之前已经有成熟运行的SCADA系统，SCADA运行在生产网内，而GIS普遍运行在办公网，GIS需要跨越网络才能获取SCADA数据，GIS系统在建设时，很难与SCADA统一设计，采用SCADA设计工具和图形界面。

鉴于目前天然气管道公司实际情况，GIS与SCADA系统接口集成方式是最佳选择，接口开发方式具有技术难度较小、开发周期较短的特点。一体化集成方式可以作为GIS与SCADA集成的远期发展目标。

参考文献：

[1]黄志龙，邱家驹.配网SCADA和GIS功能的集成[J].电力系统及其自动化学报，2000（08）：36-41.

[2]丁锋，张子仲，丘明德. 配电管理系统中GIS与SCADA系统的结合方法[C].第三届北京输配电技术国际会议论文集，2001.

作者简介：仝晓雯，女，工程师，硕士研究生，2007年毕业于北京科技大学，现就职于管网信息监控中心，从事管道及LNG接收站数字化及管网监控工作。

篇5：天星自来水SCADA监控系统解决方案

1 SCADA基层网络组成与故障分析

1.1 SCADA基层网络组成

SCADA基层网络是由供电段调度中心与辖区各站RTU组成的多个环形拓扑结构。每个车站RTU相当于1个网络的节点, 相邻2站间采用2Mb/s物理通道通过路由器的广域网口链式直连, 每环不超过10个站, 通道采用主备用冗余设计, 引到供电段调度中心构成环形网络。SCADA基层网络拓扑连接如图1所示。

电力SCADA系统基层网络设备主要有设在电力箱变的电力远动终端设备RTU、协议转换器、信号机械室内的协议转换器、交换机和网络防雷等组成。箱变RTU网络设备通过75Ω同轴通信电缆与通信机械室通信设备连接, 通过铁路专用通信通道传输信息。车站通信机械室和箱变RTU物理连接如图2所示。

1.2 故障现象及原因

1.2.1 故障现象

在上海局管内的阜淮线电力SCADA调试期间, 2M通道时断时续, 凤台、潘集和淮南西站的RTU无法拼到合肥供电段调度主站, 有时拼通主站后通信丢包严重, 通过现场的观察和试验分析, 排除了通信设备故障及铁通2M电路问题。通过隐蔽工程验收记录查到通信电缆与电力电缆同沟敷设;联络箱变和通信机械室通信设备的75Ω同轴通信电缆型号为SYV-75-3-1×8型号, 经查相关规范, 此电缆不宜用于室外敷设;在隔离试验过程中, 发现75Ω同轴电缆屏蔽层和信号综合地线存在较大的电压, 接地电阻大于1Ω;由上述现象认定:设计因素、施工工艺、电缆选型和地线等原因是导致通信不稳定的主要原因。

1.2.2 原因分析

(1) 75Ω同轴通信电缆选型错误, 信号箱变RTU协转至通信机械室DDF架之间的电缆是电力远动终端设备厂家提供, 因销售人员不懂通信专业, 为携带方便, 直接订购了SYV-75-3-1×8型号的电缆, 此型号的电缆在室外直埋时易出现受潮、受损、老化等现象, 影响通信传输质量。 (2) 接地电阻设计错误, 设计只考虑电力接地要求, 未考虑通信接地要求, 施工图给出的接地电阻≯4Ω, 不满足通信规范的≯1Ω要求。 (3) 施工工艺错误, 由于电力专业不懂通信专业的施工规范, 未能按规范要求敷设通信电缆, 电缆埋深不够且过路面时未加钢管防护, 致使75Ω同轴电缆受损, 75Ω同轴电缆预留多, 在箱变基础内75Ω同轴通信电缆叠放在一起, 由于电力负荷的变动, 干扰通信质量。2M缆与信号电源电力并排直埋, 在列车进站和出站时, 信号机启动, 电流变化幅度产生较大影响;BNC接头压接质量不高。 (4) RTU未直接接地, 接地是提高电子设备电磁兼容性EMC (Electromagnetic Compatibility) 的有效手段之一。正确的接地, 既能抑制电磁干扰的影响, 又能抑制设备的辐射;而错误的接地, 反而会引入严重的干扰信号, 使RTU通信无法正常工作。RTU的接地可分为保护接地和工作接地, 保护接 (下转279页) (上接72页) 地用于对工作人员的人身安全保护;工作接地是为了使RTU及与之相连的仪表均能可靠运行, 并保证测量和控制精度。 (5) 地环电流影响, RTU设备与铁通2 Mb/s通道之间通过75Ω同轴电缆连接。在电力箱变一侧同轴电缆的屏蔽层接箱变接地极 (保护接地、工作接地合一不大于1Ω) ;在通信机械室一侧, 同轴电缆的屏蔽层接通信工作地线。由于箱变接地线和通信工作地线入地点不同, 不同接地点间存在地电位差, 有电流流过屏蔽层时, 引起地环路电流, 由于电路的非平衡性, 地环路电流导致对电路造成影响的差模干扰电压。机车进场站时, 牵引电流大, 进入大地的杂散电流增大, 地环路电流也将变得更加复杂。

2 解决方案讨论

2.1设计方面, 应考虑RTU通信接地的要求, 接地电阻按不大于1Ω设计, 设置RTU专用接地排, 明确RTU的接地方式及施工要求, 箱变基础图增加通信电缆专用保护管。专业划分时, RTU设备与铁通2Mb/s通道之间通过75Ω同轴电缆工程量列入通信章节, 以专业施工保证通信电缆的施工质量。

2.2施工方面, 严格按照规范施工, 通信电缆与10kV及0.4kV电力电缆的平行距离>300mm, 且分沟敷设, 严禁与电力电缆同管穿过箱变基础, 运输及施工时避免外力损伤75Ω同轴电缆。

2.3监理方面, 认真做好电缆的进场验收, 严格履行监理规范对隐蔽工程的检查验收程序, 把好质量关。

2.4由通信专业在保证系统安全的环境下, 可以通过2个方面解决通信不稳定的问题。一方面, 减小地环路中的电流以减小地环路干扰, 使RTU的通信在正常的可控的误码范围之内。另一方面, 彻底对铁通工作地线和信号工作地完全进行隔离, 隔离的具体方案如下。 (1) 双点接地方式, 接地是抑制干扰的重要方法, 如能将接地和屏蔽正确结合起来, 可解决大部分干扰问题, RTU信号工作频率大于1MHZ, 地线的阻抗大, 此时应考虑双点接地, 实现方法是在箱变和通信机械室将75Ω同轴电缆的屏蔽线可靠接地, 此法施工简单, 能较好地解决通信丢包问题。 (2) 光电隔离方式, 电力箱变RTU与通信机房不共地, 根据铁道部《铁通通信设备雷电综合防护实施指导意见》, 由RTU终端厂家在通信电缆端口进行光电隔离。采取此措施可以切断电路联系, 防止干扰从过程通道进入RTU, 抑制了尖峰脉冲及各种噪声干扰, 同时也减少了对铁通设备的干扰。

结束语

RTU的干扰是一个系统工程, 在选择抗干扰方案时, 应根据现场情况具体分析, 结合形成干扰的原因和工程造价等采取合理有效的抗干扰措施, 才能有效的提高RTU的抗干扰性能, 保障电力远动的运行可靠性。双点接地方式在阜淮线和淮南线上进行了应用, 有效地解决了RTU系统通信丢包问题。

摘要：介绍电力SCADA系统基层网络的构成, 分析基层网络通信数据丢包原因, 并针对RTU通信丢包原因提出设计、施工、双点接地、光电隔离解决方案, 有效的解决由于干扰导致的数据丢包问题。

关键词：SCADA,基层网络,通信丢包,缆线干扰

参考文献

[1]铁路运输通信工程施工质量验收标准, TB10418-2003.

篇6：天星自来水SCADA监控系统解决方案

【关键词】SCADA；双流电力；监控系统；改造

作为当前最为重要的工业能源，电力在现代企业产业中的作用也越来越重要。由于电力供应紧张，全国各地兴建了大量的发电、变电站并在此基础上加快了国家电网的建设改造。而伴随电力行业各式各样的新技术以及各种新产品的推广应用，加之计算机技术水平的提高，使得电力系统的设施、设备能够安全、高效的运行。SCADA双流电力监控的自动化系统在电气运行的正常化中的发挥了不可忽视的重要作用，它不仅减少了工作人员的工作量，而且大大减少该电力设备的维护费用。电力监控的自动化成为了分析判断事故的依据，更以其高效可靠的性能受到广泛的青睐。SCADA双流电力监控的自动化必将为我国的电力行业做出重大贡献。

一、改造的必要性

伴随着双流控制系统使用量的增加，规模的扩大，信息的保护量也日渐复杂。原先的“技术规范书”与“技术协议书”中的配置即双机单网的结构也存在着诸多的隐患。自动化配网的认识不够清楚，应用的过程中也不够明确，这就在一定程度上导致了在其应用的后期没有确定具体的受益者。系统缺乏细致而统一的规划，“盲人摸象”现象也较为突出。配电网架较为薄弱、应用的基础也不够牢固，抵抗恶劣环境的水平也需要提高。供电企业生产管理复杂，自动化过程中体制管理适应性并不強，对于职责的界定也不够清楚，维护工作也很薄弱。因此对原来的间隔层中的总线网通道单一问题的改造就已经是势在必行。为了企业能够正常的运行，广大居民用户实现生活的正常化。我国对原有的电力系统进行了及时的改造，采用基于SCADA系统的电力监控的自动化是历史的必然、时势的选择。

二、SCADA系统的概述

SCADA系统就是数据的采集和监视并进行控制的系统，其关系到计算机生产过程的控制和自动化系统的调节。SCADA双流电力控制系统广泛的应用在了电力系统、石油化工等领域。SCADA系统在电力系统和电气化上也称之为远动系统。它能够对运行设备进行现场监控以及控制，并以此来进行采集数据、数据测量、调节参数和各样的信号报警等。

三、SCADA的双流电力监控系统的设计方案

根据变电站的实际运行状况和实际的需求，运用IP协议，以无线网络作为传输过程的通道，从而构建性能高、安全可靠的监控系统。SCADA双流电力监控系统建立起中心调度监控，其软件包实行实时监控、处理时实行告警联动的方式，支持组态图、地图的编辑。记录数据的详细性、各式的安全权限，可以使查询更加方便。此监控系统可以以短信、语音、电子邮件等形式传送到值班人员或者主管人员的手中，实现了“四遥”功能。在这次改造中，监控厂商特定提供了以下方案来帮助我们加强对SCADA双流电力监控系统进行改进，具体方案如下：

从上图可以看出SCADA双流控制系统还存在一定的问题，需要我们继续进行改造研究，来实现双流控制系统的“三高”。

四、SCADA系统的先进性以及创新的特点

针对我国自动化调配，理念的全新化、技术设计的全新性以全新的视角满足了我国的调配需求。SCADA双流电力系统与其他的系统相比较，有了突出的先进性。软硬件成本低、混合平台精准，硬件配置优，除此之外采用PC系列的微机也成为了它的一大特色。它几乎能够及时有效的规避各种各样的病毒侵害，专用GIS的内嵌式电力系统也使得系统的效率得到整体的提高。开放式的结构也使得其他的常规化应用得到进一步的改善。采用分层管理、实行常规性的时态与非实时时态，使得它的应用功能的范围和应用的形式得到极大的创新。大量的分布式的处理数据功能也确保了该监控系统的高效运行。

五、SCADA双流电力系统的应用

遍观整个电力系统，SCADA双流电力监控系统是应用最为广泛的电力系统，其技术的发展也成为了最成熟最完善的的双流电力系统。它是能量管理系统里面很主要的一个子系统。它不但有着完整的信息而且具备效率高、诊断故障快速的特点，系统的控制安全、性能高也成为了它的一大优势。此改造实现了系统的有机整合、生产信息管理的共享，使它的实用性功能得到更加完善。双流电力监控系统在管理用户的信息、运用高层软件方面迈出了全新的一步。SCADA系统在应用时具备了实时高效计算、方便高效应用的条件。此次改造也完全可以通过遥控进行操作，这样就可以进行更为灵活的调整，使得停送电的时间掌控得到大大的缩短。配电网在运行时即使发生故障也会自动的对故障作出灵活的调整，及时对故障做出判断，实现快速隔离，并通过计算选择合适的方案迅速恢复非故障地段的供电，这也在很大程度上缩短停送电的操作时间。这种SCADA的管理模式的改变，也就使得变电运行各司其职，为自动化系统的调度发展起了很大的作用，从而保证了电网调度的经济性和运行的安全性。

结束语

SCADA系统正在不断的发展完善，也从未停止过追求技术进步的脚步，而国家基于此双流电力监控系统的改造与研究也不断的完善，双流电力系统也将发挥越来越大的作用。结合电力系统的实际情况，实现自动化的电力调度，双流电力监控系统的信息接收与处理的功能为我国的信息自动化提供了必然性。SCADA双流电力监控系统也将会按照高效、高速、节能的方向呈现出更好的发展势头，这势必会为我国电力系统监控的自动化带来更好的影响。展望SCADA双流电力监控系统的未来，其高效、高速、自动化的功能势必会收到更为广泛的关注，受到更多的青睐。

参考文献

篇7：天星自来水SCADA监控系统解决方案

西安市自来水有限公司 (以下简称西安水司) 是一家大型供水企业, 目前日最高供水量为125万m3。客户服务中心的目标是为了给用户提供全面而优质的服务, 已开通了供水客服热线“965113”实现“一点受理, 全程响应”。

客服管理信息系统的发展目标:建立以呼叫中心为中心的分布于全市的基于IP的分布式呼叫中心模式——形成综合性的呼叫中心服务平台, 增加IVR服务功能和其他功能模块;水费查询及催缴、语音留言服务、停水信息的查询及通知等;建立国内省会城市一流的自来水行业特色的客服管理信息系统。

2 系统设计

建设目标:

建立一个统一的、集中受理的、面向客户的综合性服务接入平台。

实现呼叫中心的统一号码接入;达到全面支持多通道客服的目的。

部署邮件和短信高级网关, 实现通知和工作报告功能。

提供用户业务咨询、业务查询、费用查询、投诉受理、建议受理、业务受理等一站化式管理。

建立服务调度处理子系统, 实现人员、工单、供用水信息记录的处理。

建立工单管理和派工子系统。

建立客服一级服务通知单分流处理;实现对服务单进行监控的仪表盘和分流管理处理。

建立服务调度处理子系统, 实现人员、工单、供用水信息记录的处理。

建立知识库子系统、包括常见问答等。

建立工作协同任务管理子系统。

建立服务质量管理子系统, 对延误、变动等进行自动提醒、升级处理等。

与公司运行维护体系相结合, 实现公司内部客户服务化, 将公司内部运行维护工作纳入呼叫中心管理, 实现流程的电子化、精确化。

3 系统组成及功能概述

3.1 系统组成

自来水客服管理系统由以下子系统组成, 子系统间无缝整合, 实现业务流程管理;子系统也可单独应用, 灵活满足企业的需求:

1) 呼叫中心系统;

2) AgentDeskTop坐席客户端软件;

3) 大屏幕显示系统;

4) 自来水客服管理系统客服中心信息处理系统;

5) 多通道网关;

6) 接口。

3.2 系统功能

3.2.1 数字调度交换机功能

数字调度交换系统采用美国AVAYA的s8300调度交换机。该交换机是电信级语音交换平台, 采用国内外技术最先进的通讯系统来构建。是基于呼叫中心和VOIP应用, 以电路交换为基础, 融合VOIP技术, 既有传统交换机的稳定性, 又能满足新需求。

3.2.2 CTI功能

IVR语音导航功能:

1) 排队路由;

2) 呼叫转接;

3) 语音录放;

4) 智能外呼;

5) 多通道网关;

3.2.3 业务处理部分

客户服务中心通过来电、来信、来访等形式接受用户的各种信息。用户信息一般分为六类:主要是报修、咨询、投诉、求助、举报、查询。客户服务中心接报后对其进行信息登录, 然后把这些信息通过计算机网络传送给管辖处理部门。处理人员处理完毕后对处理结果进行登录, 传送到服务中心进行销账, 还可及时地对处理工作进行分析统计汇总。

1) 系统具有用户基本信息数据接口。

2) 系统具有网上Web查询功能。

3) 系统配有公告板系统, 供各有关部门发布和查阅公告信息。

4) 系统配有电脑电话录音系统, 可对服务中心的接线员和用户之间的对话进行全程录音。并可实现实时监听, 局域网网上回放。

5) 系统配置LED大屏幕显示系统, 及时显示公告停水、降压、抢修等信息。

3.2.4 基本功能

1) 报修登记;

2) 业务查询;

3) 信息咨询;

4) 投诉举报;

5) 施工举报。

3.2.5 地图子系统

自来水客服管理系统提供了和地图GIS系统集成的能力。作为一个可选性提供给客户。做客服的过程中, 坐席和调度人员可以选择利用地图进行工作。跟踪和查看现场人员的位置、任务状态和事件发生的地点等。

使用地图具体的功能如下:

1) 查询客户点附近的图片和地理信息;

2) 查找到达客户地点和路线。

3) 查看现场人员的距离。

4) 查看带有GPS的服务车位置。

5) 结合现场人员的智能设备, 做出应急的调度和派遣。

3.2.6 业务处理层

自来水客服业务处理层管理是对自来水客服管理中涉及的要处理的业务进行调度、分派、处理、反馈等, 及时、准确地记录所有业务处理的全过程。

业务处理层管理是对自来水客户业务中涉及的业务进行处理, 及时、准确地记录所有业务处理的全过程, 主要包括调度管理、业务流程管理、人员资源动态管理、派工管理、安装过程管理、维修过程管理、事件流程管理、缺陷管理、用户检查、汇报管理、合规管理等。

3.2.7 业务稽查

对自来水客服管理中办理的业务质量进行稽查, 并对不合格工作进行处理。

3.2.8 大屏幕显示系统

在自来水客服中心建立大屏幕显示系统, 实时的将自来水客服信息动态的显示在屏幕中, 监控人员可以随时了解其它部门的提供的生产信息;可以监控外线的占有率、内线占有率、坐席占有率、及来电排队情况等, 实时了解呼叫中心线路的忙闲与占有情况;监控坐席工作情况、接听状态等;监控目前的接通来电的比率、和等待话务数;监控席可以及时的通过监控掌握全市自来水客服管理系统的工作动态、预测未来业务。

3.2.9 决策支持层

自来水客服工作决策支持层根据客服系统提供的BI商业智能, 对客户服务信息进行挖掘、分析、为决策者提供具有参考价值的决策信息。

3.2.10 综合主题分析

综合分析主要包含呼叫中心运营评估、客户主题分析、业扩主题分析、服务量主题分析、业务推广主题分析、服务费回收主题分析、客户服务主题分析。

3.3 系统接口

通常, 需要与自来水客服系统进行数据交换的系统有营销管理系统、SCADA系统、短信平台、自来水管网GIS管理系统等。

3.3.1 接口设计原则

1) 安全性;

2) 标准化;

3) 扩展性;

4) 开放性。

3.3.2 接口技术体系

接口技术体系主要由接口包和适配器组成。通过适配器, 可以接入不同应用系统 (异构) 进行通讯。接口包则完成消息处理、智能转换、安全验证、操作和事物管理。

3.3.3 与水费系统融合

自来水网客服管理系统与水费系统深入整合, 用户来电再转入坐席之前, 系统会首先提取来电号码, 从水费系统中查找, 判断用户身份。查询水量、水费信息。

3.3.4 与呼叫中心系统的接口

呼叫中心系统是客服部门提供业务受理的重要方式, 而呼叫中心进行客服受理时必须基于客服管理系统中的大量信息。

3.3.5 与短信平台接口

系统实现了短信服务功能, 系统会根据用户信息与故障信息自动将有关信息发给相关责任人, 也就是说用户刚打完电话, 业务负责人员就知道是那个客户打过什么样的报障电话了, 通过以上措施可以大大缩短为用户服务的时限。

3.3.6 与地图子系统接口

自来水客服管理系统提供了和地图子系统集成的能力。作为一个可选性提供给客户。做客服的过程中, 坐席和调度人员可以选择利用地图进行工作。跟踪和查看现场人员的位置、任务状态和事件发生的地点等。

篇8：燃气SCADA系统的分析及建设

一、燃气SCADA系统分析

（一）SCADA系统概述

数据采集与监视控制系统即SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，是一个以计算机为基础的对生产过程进行控制及调度的自动化系统。通过SCADA系统对生产现场设备进行监视和控制，能够实现对生产现场数据的采集、对生产设备的控制、参数的调节以及信号报警等多种功能。

运用已有的网络并依靠数据库技术的辅助和较为完善的开发平台，来开发这一一个管理系统，它具有开放的体系结构，维护与扩充都较易于进行，人机交互界面的燃气调压箱具有较好的运行状态，实现数据的计算机存储，由此大量减少纸质的文件的保存工作量，其差错率也较人力操作大大下降，其快捷方便的特点主要表现在统计、查询功能方面，较燃气控制各种参数查询、统计效率大大提高，不仅控制了成本，也实现了数据共享的最大化。

（二）设置SCADA系统的必要性分析

该系统的建立基础是计算机、通讯系统、控制器、传感器，其结构基本是由中央计算机管理系统、系统中继站、远程控制单元RTU等三级组成。主要包括计算机及其网络系统、RTU及其通信系统等，以此来完成远程控制、站控等功能。如今的城市燃气输配系统是一项较为综合设施，主要有以下几部分组成：

燃气管网，其分为高压、中压、低压等不同压力等级；城市燃气分配站或压气站、多种类型的调压站或者调压装置；储配站；监控与调度中心；维护管理中心。

调度控制中心设有SCADA系统，保证输送管道及各站场的正常输气，并可以全面监视，对全线输气进行自动控制，为确保SCADA系统正常运行，在各站设置站控制系统，它是SCADA系统的远程控制站，SCADA系统的正常运行必须以此为基础。

（三）SCADA系统的功能要求

调度控制中心及后备控制中心的计算机系统、站控制系统SCS、远程终端装置RTU、通信系统构成了SCADA系统。由调度控制中心的统一调度，协调优化运行。

中心控制级系统。计算机控制系统已成为燃气管网运行系统的核心，从现场收集信息实施管理功能，系统的配置必须要能够提供：以多余的结构保证高效率；有多余的服务器用作数据收集和由SQL接口标准支撑的实时数据库；有关历史数据库的服务器

站场控制级系统。站场控制装置包括简单的外部站到远端站（RTUS）不同的种类，有的远端站仅作为收集信息，控制中心得到信息后，通过智能远端站实行地区的控制。简单的外部站站务附加的智能控制能力，只能处理有限数量的过程数据。

就地控制级装置。地控制系统对工艺单体或设备进行手/自动就地控制。当进行设备检修或紧急切断时，可采用就地控制方式。

二、燃气SCADA系统

（一）燃气SCADA系统设计原则

运用先进的计算机软、硬件技术，组成一个SCADA集成应用环境，系统设计时应遵从的是先进性、安全可靠性、开放性、可扩展性、易用性的原则，主要表现在：

先进性：系统建设技术起点高，采用Client/Server主从分布式体系结构，选用统一的软件平台Windows 2000/windows NT操作系统，实现性能价格比的最佳化。

安全可靠性：该系统所选硬件设备有如下的要求，符合现代工业标准，采用双机、双网、双电源，接人双通道等冗余设计结构，故障出现时能够自动切换，使系统的运行保持正常化，

系统软件平台完善，在软件开发上，遵循软件工程的方法，通过全面测试，保证程序运行正常，并方便维护。网络和关键设备应具有双重和多重冗余的特点，数据库分层次，分级授权管理，系统应有备份，以便在系统出现故障的情况发生时，以最快的速度恢复系统的正常运行。

开放性：支撑平台和应用系统体现了开放性的原则，就支撑平台来说，选用标准化的软硬件产品，系统中的设备的通用性也较强，通过对各个厂家的产品的集成，可实现系统的扩充和升级。但就应用系统来说，所应搭建一个一体化的支撑平台，其特点是模块化、网络化、接口标准化，帮助对用户应用软件进行开发，并可以与其它系统互联和无缝集成。

可扩展性：SCADA系統应具有良好的功能可扩展性，系统的建设能够全局规划，分段建设，逐步扩充和升级。

易用性：系统的用户界面应简单易学，操作简便，对操作人员计算机专业知识没有过高的要求，一般都可运用系统软件中的各种功能的模块，将数据库作为核心，在网络的诸多节点上分布，个别模块要用相关硬件除外，一般都可以在任意节点机上运行，实现“即装即用”。

（二）SCADA系统软件结构设置

操作系统。操作系统主要有WINDOWS和UNIX（或LINUX），是为了方便用户，管理和控制计算机软硬件资源的系统软件（或程序集合）。操作系统的基本功能是作业管理、文件管理、存储管理、设备管理和进程管理。

通信与网络软件。SCADA网络和通信做到了系统内的资源共享、信息交换和设备联动，它们是将信号检测、数据传输、处理、存储、计算、控制等设备或系统连接成一个整体，实现多项事务相互协调运转，它是直接与硬件设备和软件连接的信息渠道。在与I/O设备通信进行时，请求方式和主动发送方式是运用最多的。主动发送方式即I/O设备在数据改变时主动报告数据。设备驱动程序可以支持诸多通信模式，协议一般有MODBUS，PROFIBUS等。

实时数据库。在生产装置运行的情况下，实时数据库系统实时采集的运行数据，随时掌握装置的运行情形，监控和分析生产过程中关键的数据，及时处理异常问题，保持生产运行的正常平稳。可以及时反映生产状态出现的变化，运用实时数据库，可根据实时数据和历史数据，对生产的工艺过程进行先进控制、优化控制和在线分析，反映生产的规律，实时调整工艺参数，以此优化状态有效提升经济效益。

组态软件。组态软件提供了各种绘画工具、动画连接手段等，使图、文等与现场的数据相联。画面上图形颜色、位置等随现场数据变化而改变，通过观察画面上的图形文字，即可掌握现场情形。根据过程控制和管理的需求，还可以提供趋势图、报表、报警、脚本工具等。

应用软件。目前常用的软件有如下几种：压缩机故障诊断系统；泄漏检测系统；管道在线或离线仿真系统；地理信息管理系统（GIS）；生产调度指挥系统等。

目前，随着SCADA系统在技术和管理的不断提高，它紧密结合了现代控制理论，比如，专家系统、模糊决策等，同时，还有效地应用了目前发展迅速的网络技术、面向对象技术等，根据目前对先进技术和现场管理精细化的需求，有待于工程技术人员在对SCADA软件的使用中，有效融合更新相关信息技术，取人之长补己之短，趋利避害，不断推出新产品。

[1]张铁军.城市燃气管网SCADA系统设计与实现.[J].石油化工自动化.2012.48

[2]邵士媛、魏 威.计算机自动化SCADA系统在城市燃气中的应用.[J].郑州铁路职业技术学院学报.2009.21

[3]嵇 鹏，周 婷，刘哲纬.城市燃气企业SCADA系统功能分布初探.[J].自动化仪表.[J].2006.27

[4]白庆林，张培山，张林江等.城市燃气SCADA及信息管理系统设计.[J].自动化与仪表.2009.24

篇9：天星自来水SCADA监控系统解决方案

1 建设内容

一般的农村自来水厂建设内容包括3个方面:基于GIS的监测与管理系统、水厂工艺流程监控系统、安全监视系统。具体建设内容见表1。

2 主要功能

(1) 设备基本资料查询。包括每台供水设备的组成, 每个组成部分的技术参数, 如水泵等的型号、功率、安装日期、生产日期、生产厂家等, 每台设备的安装地点, 对设备建立基本情况档案。

(2) 管网基本资料查询。管网的拓扑结构, 供水区域, 设备布置位置, 管道、阀门、计量设施、消防设施、水表等管件的安装地点, 技术参数, 管道设计的基本数据, 如管道设计压力、入口压力、出口压力、设计供水量、埋深、材质、长度、供水范围、设计资料、文本资料、图纸、照片、影音资料等。

(3) 管道压力实时监测。包括供水管总出口的压力和管道末端压力, 间接测量爆管、泄漏, 监督供水质量和管网的安全运行。

(4) 供水量监测。总供水量实时监测, 支管供水量人工计量后录入到计算机, 用于计算水量平衡。

(5) 余氯、浊度监测。实时监测出水余氯、浊度, 计算机自动采集这两个数据, 余氯监测出厂水和末梢水, 浊度监测出厂水, 保证饮水安全。

(6) 管道设计更改, 拓扑关系改变在图形上能够更改和显示。

(7) 管网调度, 根据测压点的压力突变进行爆管预警示。

(8) 水厂工艺流程的自动监控, 在监控计算机大屏幕显示器上显示水厂的生产工艺流程、设备投运情况, 各点的运行参数。

(9) 水厂供水安全监视, 实时监视和记录水厂关键生产环节和外露水处理环节的视频图像。

(10) 在3台计算机上分别显示监控画面、基于GIS的监测画面、监视画面, 直观显示各种图形和数据, 维护和操作简单。

(11) 为数据与上级联网预留接口。

3 系统总体结构

根据监测系统工程的具体情况, 本着先进、可靠、准确、耐用、操作简便的原则设计。采用以计算机为核心的监控监测系统, 完成实时数据采集、数据通信、数据存储、远程控制、安全监视等功能。

系统总体包括3个部分:基于GIS的监测与管理系统、水厂工艺流程监控系统、安全监视系统。

3个部分各需一台计算机运行相应的软件, 计算机安装在水厂监控室的控制台上。

系统结构如图1。

3.1 基于GIS的监测与管理系统

基于GIS的监测与管理系统由传感器、采集终端 (RTU) 、供电单元、通信单元、计算机、线缆组成。传感器包括管道压力传感器、氯传感器 (二氧化氯传感器) 、浊度传感器, 将相应的物理量信号转换为电信号;采集终端 (RTU) 由微处理器和数/模转换芯片组成, 完成传感器信号的采集、处理、短时存储、发送功能;供电单元为信息采集点设备供电, 以太阳能供电为主, 包括太阳能电池板、蓄电池、充放电控制器。余氯和浊度测量单元采用交流供电;通信单元采用GSM的短信方式;本系统中的计算机允许间歇性开机, 可以选用商用计算机。

3.2 水厂工艺流程监控系统

水厂工艺流程监控系统主要由监控计算机、辅助的采集部件、远程控制部件、线缆组成, 取水泵和投药机的本地控制设备由该设备供应商提供, 该设备供应商提供预留接触器辅助触点和控制接口, 本次只做接口部分少量设备和信息采集。监控计算机要求能够全天候运行, 所以选择工业计算机;辅助采集部件包括电压、电流、电能、辅助节点信号的采集设备;远程控制部件包括中间继电器、信令转换设备。

3.3 安全监视系统

安全监视系统主要由摄像机、云台、硬盘录和线缆像机组成。

4 基于GIS的监测与管理系统

4.1 管压监测

根据管网的辐射范围和村组的分布, 本系统选择6个管网水压监测点。

这6个监测点分布于:干管-01入口、干管-02入口、御屏村、琅桥村、官塘村、龙凤村。

监测点由压力传感器、遥测终端 (RTU) 、供电单元、通信单元、机箱、机架、立杆、维修池等组成。

压力传感器选用1MPa的螺口安装的管道压力传感器, 防护等级IP68, 输出信号4~20mA。

RTU是核心设备, 选用高可靠性和适应野外环境工作的设备, 具有4~20mA模拟量信号的采集功能, 采集时间间隔和发送数据的时间间隔可通过短信配置, 可以暂存数据, 低功耗。管网的监测数据在正常情况下会暂存到RTU中, 等到设定的时间到达时一次将数据发送回来, 如果RTU发现采集的数据超限会立即发送数据回来。

供电单元采用太阳能供电, 20 W太阳能电池板, 12 V12Ah蓄电池。

通信采用GSM的短信方式, 采集数据可打包发送, 一次发送多个采集数据。立杆一般选用水泥干 (或钢管) , 7m, 设备安装在机箱内, 信号线通过电线杆的空心穿过, 不外漏, 太阳能板安装在设备机箱的上边, 正对阳光面, 与垂直面呈45°。

维修池视现场情况和管径情况建设, 主要是方便安装和维修压力传感器, 上盖预制板, 防盗、防破坏。

4.2 余氯监测

监测出厂水的余氯量, 出厂水监测厂内清水池, 测量精度0.3mg/L。

主要设备包括余氯传感器、变送器、安装支架、电源、机箱。

出厂水余氯监测设备安装在水厂厂房内, 清水池的水通过水管引至设备处, 设备的排水管接至下水管, 设备安装在机箱内, 避免雨淋、防灰尘, 交流电源加装隔离变压器和防雷器。

4.3 浊度监测

监测清水池水的浊度, 测量精度0.01NTU。

主要设备包括浊度传感器、变送器、安装支架、电源、机箱。

出厂水浊度监测设备安装在水厂厂房内, 清水池的水通过水管引至设备处, 设备的排水管接至下水管, 设备安装在机箱内, 避免雨淋、防灰尘, 交流电源加装隔离变压器和防雷器。

4.4 基于GIS的监测与管理系统软件结构

基于GIS的监测与管理系统软件子系统主要包括:基本资料查询、管网查询、实时数据与报警显示、历史数据查询、运行曲线显示、管网维护、地图管理、打印输出和权限控制。软件总体框架如图4。

(1) 基本资料查询。水厂的基本资料, 包括文本、设计图纸、图像、视频的基本资料。查询镇、村的不安全饮水户数及人口数、已解决的户数及人口数、未解决的户数及人口数。查询各自来水厂解决安全饮水辐射范围。

(2) 管网查询。管线及设备位置查询;管线拓扑结构查询。管线及设备参数查询, 管线埋设、走向, 地面标高、埋深、管径、长度、设计参数查询。附属设备参数查询, 基本数据包括:编号、规格、埋藏深度、管段长度、安装年月、维修记录等。

(3) 实时数据、报警显示。在地图上显示监测到的压力、余氯、浊度实时数据, 如果任何一点的数据超限, 均可以声光报警, 根据测压点的压力突变进行爆管预警。

(4) 历史数据查询。压力、余氯、浊度数据存入数据库成为历史数据, 可以通过时段报表查询这些历史数据。

(5) 运行曲线。根据压力、余氯、浊度数据绘制运行曲线, 运行曲线采用多种表现形式。

(6) 管网维护。管网维护子系统负责挂接外部数据库, 维护管网的拓扑完整性和数据一致性, 实现与综合管网或其他专业管网信息系统间的数据交换, 管理管道、阀门、水表等管件的维修记录。按照供水管理条例, 对超过维修次数的管线或管点发出警告, 提示更换。

管网输入编辑提供网络输入的手段, 重新构造网络拓扑关系, 建立与管网元素相关的属性数据库和提供管网的图形属性编辑工具。

(7) 地图管理。管网地形图管理提供了点、线、区三种图元空间数据和图形属性的编辑功能, 集成了矢量化输入和图形输出功能, 支持包括TIFF、JPG等数据格式的转换。

(8) 打印输出。报表和图形打印输出。

(9) 权限控制。提供安全机制, 除了利用操作系统和数据库自身的权限控制, 防止对数据的非法访问之外, 系统也提供对使用者操作权限的控制机制, 系统管理员可以根据用户所属的部门以及在实际工作中承担的工作内容, 分配相应的权限。

5 水厂工艺流程监控系统

5.1 水厂工艺流程监控系统功能

(1) 图形显示水厂工艺流程, 各设备的运转情况在计算机上形象的显示, 随着生产工艺的变化图形界面动态变化, 图形生动形象, 模拟真实。

(2) 取水泵远程起停控制, 在监控计算机的屏幕按钮上控制取水泵的远程起停, 取水泵启动后控制权交给现地控制柜, 控制柜根据蓄水池水位自动控制取水泵运转。

(3) 絮凝机远程起停控制, 在监控计算机的屏幕按钮上控制絮凝机的远程起停。

(4) 加氯机远程起停控制, 在监控计算机的屏幕按钮上控制加氯机的远程起停。

5.2 水厂工艺流程监控系统构成

水厂工艺流程监控系统主要包括信号采集、控制信号输出和监控软件三部分。现场控制部分不在本部分范围内, 包含在设备供应商的机电部分, 本部分只取辅助信号和提供控制信号。

(1) 信号采集。取水泵、絮凝机和加氯机都是采集接触器的辅助触点闭合和断开信号, 判断电机是运行还是停止状态。电压、电流有互感器产生并被模拟量采集模块采集到监控计算机。电能信号由电能表产生送监控计算机。

(2) 控制信号输出。取水泵、絮凝机和加氯机可以在监控计算机上远程控制起停, 计算机输出闭合和断开信号控制并联在控制回路中的中间继电器, 达到远程起停机的目的。

(3) 监控软件。监控软件采用组态软件, 显示工艺流程和设备运转, 设备运行参数显示。远程控制取水泵、絮凝机和加氯机。

6 安全监视系统

在厂区的水源地、沉淀池、加药间、清水池口、厂区大门、厂区安装6台摄像机, 摄像机为球形一体化带云台摄像机, 可调镜头和云台。通过信号线传输到监控室, 监控室安装硬盘录像机, 控制信号通过控制线控制镜头和云台。

硬盘录像机完成视频的实时显示、视频存储、镜头和云台控制。视频显示可单画面和多画面, 可叠加字母和录像时间;每路视频信号存储不少于1周, 并可随时回放, 可拷贝存储在其他计算机上;镜头和云台控制通过鼠标简单操作完成。

参考文献

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