SCADA系统在现代智能楼宇应用中的开发与实现

摘  要：在过程监控系统和工业自动化中，SCADA系统得到了广泛的应用。本文以SCADA系统硬件设计和软件设计为基础，设计出了满足设计要求、界面更加清晰的生产调度自动化控制体系。在智能化操控实现过程中，视频监控系统发挥着重要作用，通过对监控系统中的软件和硬件设备进行科学的使用，使SCADA系统数据信息与别的应用软件实现完美的交换。

关键词：现代智能楼宇;SCADA系统;开发与实现

中图分类号：TP273    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2019）02-0000-00

数据监控系统和数据采集系统统称为SCADA系统，借助电脑实现对电力自动化系统的科学监管，从而使SCADA系统的使用范围得到不断扩展。使用SCADA系统可以对能源配置过程进行有效的监管，从而使自动化控制和统一调度得以实现。将自动化监控系统安装在楼宇中以后，可以使整个楼宇的安全性得到显著提高，同时能够随时地对整个楼宇进行全面监控，从而使楼宇环境变得更加安全、可靠。所以，对楼宇使用SCADA系统进行仔细的分析具有深远的意义。

1 SCADA系统在智能楼宇中的使用优势

将SCADA系统使用到楼宇自动化监控体系中，电脑可以对所有的设备进行科学、高效的监管，因此自动化控制体系的优势比较明显，具有体现为：（1）楼宇中所有的子系统全部实现优化管理;（2）使楼宇的环境得到根本的改变;（3）楼宇的能量损耗得到有效的降低;（4）自动化控制系统使工作效率得到显著提高，使操作人员的各项费用支出得到有效降低。系统故障报警和问题分析、报表核算、运行信息处理、实时监控设备状态、监控用电负荷分配情况、监控BAS系统和全过程监管等得以全面实现，给设备运行工作人员提供设备维护信息、系统运行操作指南和给生产管理信息系统提供数据等，使设备的全过程管理要求得到满足，使系统安全运行得到保证。

2 SCADA系统总体设计与体系结构

SCADA系统的组成部分主要包括自动控制站、监控中心和网络系统等，网络连接主要是借助以太网和现场总线连接实现的，以太网运行平稳，其运行速度快，具有超强的兼容性。监控中心借助服务器和客户端形成了上位监控平台体系、客户端管理平台和客户端运行界面，无人工作站是服务器的主要形式。自动控制体系可以使现场设备的自动化程度得到不断提高，使用Honeywell的混合控制器HC900对本地设置控制柜、空调系统、现场无人值守、安装自动/手动远程本地切换按钮、报警指示灯和控制柜面板安装系统运行状态等进行科学管控。信息采集体系的主要内容包括MOXA串口服务器和智能仪表等。工业总线RS-485总线是PLC与MOXA串口服务器和智能仪表通讯的核心构件，工业以太网主要是由RS-485通讯在串口服务器的作用下转换而来的，以太网将所有的数据传输到监控中心。

以太网MODBUS/TCP协议可以使通信体系的数据传输得到全面的提升，空调系统主要是通过使用以太网通讯MODBUS/TCP协议实现有效的通讯。Modicon公司研发的Modbus是Modbus/TCP应用层协议的主要组成成分，具有较强的透明性和开放性，因此得到了普遍的使用。在对不同的网络形式进行高效连接的时候，可以借助网络层协议IP得以实现，同时也可以借助传输层协议TCP得以实现，所以该技术在底层通讯的范畴中得到了全面的应用。以太网的物理层和链路层是Modbus/TCP中数据的主要来源，在绝大多数的通用网络部件中通用，其他体系的核心组成内容就是RS-485总线。该总线的优势主要体现為具有超强接口兼容性，而且其投入成本也比较低。如今比较流行使用的布网方式就是RS-485总线，其主要特征为兼容性较强，操作便利，RS-485通信在九成以上的控制器中都适用。以太网的主要特点为上层兼容性、扩展能力和稳定性都比较强，因此，RS-485通信和以太网在自动化体系中得到了大范围使用，值得进行全面的推广。

计算机和网络设备是中心站的主要组成部分，中心站的所有自动化系统全部借助以太网进行连接，可以对自动化体系的运行情况和信息传输情况进行全面的搜集，数据信息被系统处理好以后，实时数据库对这些信息进行永久存储。星型结构是中心站网络的主要形式，所有的计算机中都有以太网卡，交换机将其构成本地局域网络，局域网的核心构成材质为超5类双绞线，网络协议主要是借助网络层协议IP和传输层协议TCP以实现的。计算机的核心配置为分布式多微机的局域网，服务器是最为核心的部分，机构的主要组成部分为服务器和客户端。客户端的主要任务为报表管理、系统监控和界面浏览，属于操作员操作站。中心站一定要配备UPS电源，一旦出现停电等问题时，保证数据接收设备、交换机、工作站和服务器能够正常运行，使系统数据的传输和储存得到保障。

3 组成与实现

3.1系统组成

依据组建形式可以将系统划分成为软件部分和硬件部分两个功能模块，软件部分包括的内容由日志模块、硬件设备配置及管理模块等多个模块组成;硬件部分包括的内容由键盘、分配器和管理服务器等多个模块组成。

3.2功能实现

中心控制仪器和前端使用的设备组成了监控体系，中心控制仪器包含的内容比较多，例如录像机、监视器、分配器等等;前端设备主要包括射灯、报警探头、解码器、支架、防护罩、云台、镜头和摄像机等;按照功能的不同可以将中心控制设备划分成为报警系统、矩阵控制系统和硬盘录像系统等几个部分。创建能够进行全区监控信息汇总的指挥中心，前端的视频信号可以借助视频网络快速的传输到监控中心，监控中心可以对前端视频进行及时的访问，也可以对历史信息进行有效的访问，从而实现宏观调控。第一，信息共享与视频监控系统。监控中心可以将发现的所有问题通过资源共享功能传输到上级主管领导的桌面上，使领导与监控中心实现信息资源的共享，领导依据事情的发展情况来进行及时的处理，从而使一切工作得以顺利开展。第二，双屏显示。将视频信息和电子图显示在两个大屏幕上，工作间根据现实的情况将所有的信息上传至视频监控中心，借助此平台实现对以后系统的有效扩展。如果想要使信息检索变得更加及时，就要确保视频和电子地图实现分布关联信息，这样就可以在最短的时间之内实现视频信息的快速检索，促使二者实现积极的互动，对视频图标进行点击就可以对所有的信息进行阅览。第三，信息转发。视频监控系统中包含大量的信息，例如人员流动状态、仪表数据、巡检情况和设备状态等等，这些信息在处理的时候，可能会与多个部门实现交叉，因此有些信息会有多个部门的领导共同审阅，使得信息传输资源占用存在着非常紧张的现象，有时候也会出现设备共享承载力不足的情况，因此监控中心一定要合理化分配信息单元，使多人共享信息得到有效实现，使网络更加的畅通。第四，系统管理。大型监控系统的主要特征为地域分布广、硬件设备数量大和信息共享用户多等，通过采取远程控制和集中管理的方法，使系统运行和信息安全得到保证。第五，桌面终端。相关部门的负责人和主管领导通过桌面终端实现对信息的快捷检索，桌面终端使信息共享得以实现。通过对桌面终端的有效利用，负责人和主管不用到现场就可以对这个过程进行有效的监管，确保所有的工作得到顺利的执行，因此降低了投入的成本，工作效率得到了有效的提升。

4 結论

SCADA系统在楼宇机电设备监控系统中得到了广泛使用，通过对SCADA系统的硬件配置和软件配置的有效分析，使接口程序中的软件得到了高效研发。在进行通信网络设计的时候，使用GPRS技术可以使设计效率得到明显提高，使现场测控系统实现全面的应用。

参考文献

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收稿日期：2019-05-07

作者简介：江行飞（1988—），男，河南柘城人，硕士研究生，工程师，研究方向：机电工程。

The Development and Realization of SCADA System in the Application of Modern Intelligent Building

JIANG Xingfei

（China Communications Electrical and Mechanical Engineering Bureau co.， LTD. Beijing  100088）

Abstract： In process monitoring system and industrial automation， SCADA system has been widely used.Based on the hardware design and software design of SCADA system， this paper designs a production scheduling automation control system that meets the design requirements and has a clearer interface.In the process of realizing intelligent control， video monitoring system plays an important role， which enables the software and hardware equipment in the monitoring system to be used scientifically and enables the perfect exchange of SCADA system data and information with other application software.

Keywords： Modern intelligent building; SCADA system; Development and implementation