企业供水管网SCADA系统的设计研究

2021-11-24朱彦

商品与质量 2021年15期

朱彦

中国航空工业成都飞机公司四川成都 610091

所谓SACADA技术，实际是指远程监控和数据采集技术，这一技术中结合了多个领域知识内容，比如计算机网络技术、通讯技术、测量技术等，实现了多种技术的一体化，借助这些技术所组成的我们成为SCADA系统，这一系统可以实现针对现场实施远距离数据采集、无线监控、数据传输、分布式管理等功能，针对一些需要监控设备分布面较广的情况十分适用，在这一监控工作中，想要实现信号数据的传输往往难以借助传统有效方式实现[1]。现阶段在我国城镇、企业供水管网的监视控制、数据采集、过程控制等工作中逐渐开展了相关研究工作，并且逐渐得到了广泛应用。在本次研究中主要是分析某一实际工程设计，从而对企业供水管网的SCADA系统进行全面介绍

1 工程概况

在某大型高科技制造企业，本文中称其为G企业，在G企业的管网系统中具有280多千米的供水管道长度，拥有190多千米的排水管道长度，并且在企业生产规模逐渐加大，地方政府对地下水水源进行了封停保护，并陆续实施了涵养地下水政策，在G企业中将水源转变为使用市政自来水，并将深井水源作为备用，用于处理突发事故。同时，在G企业中还遵循了增产不，增水的原则，改造和优化了供水和排水管网。在管网系统经过优化改造以后，可以实现分质供水、分质排水等功能。

在现阶段所使用的管理技术和措施缺乏完善和更新，长期以来一直没有实施统一规划，在实际设计和扩建改造工作开展前，没有是科学计算和优化水力，并且缺乏足够的资金投入量，从而造成了长期处于不经济状态下实施部分管道的工作，没有合理分布管网的流量和水压，并且难以有效满足用水量、水压、水质等方面要求，还存在能量和水资源等方面的浪费现象，在部分管道中还存在严重的老化问题，表现出了较高的爆管率和水源漏失率，难以实现可靠高质的供水。

在当前G企业发展中，针对供水管网在信息化管理、自动化控制等方面要求也相应有所提升。首先，在调度室内部需要实现集中检测各个测点的工艺参数，并实现数字显示、持续检测、自动记录等功能，对供水进行合理调度从而实现更高可靠性，避免水资源浪费并实现节能目标。其次，需要具备更快的检测速度，在事故风险出现后需要在几秒钟内完成报警，及时给出处理反应以避免事故的发生。再者，可以代替人力执行设备检查、抄表等工作，从而为自动化操作的实现打下基础。在G企业中为了实现上述目标，针对企业供水管网采用了SCADA系统的设计[2]。

2 供水SCADA 技术方案

2.1 GPRS 技术方案

这一方案属于通用无线分组业务，将GPRS技术方案作为基础设计供水管网系统，借助GSM/GPRS模块将管网监控点的数据接入到GSM网中，之后借助电信部门、GPRS服务器等向国际互联网传输数据，然后在项目内部借助互联网，对SCADA数据服务器进行查看。管网监测点的数据作为备用方式，可以借助短信息方式借助GSM/GPRS模块进行发出，借助电信部门提供的SMS服务器的服务，向与SCADA数据服务器之间连接的GSM/GPRS模块进行发送，之后再将这些数据向SCADA数据服务器进行发送。

想要使用专用接入点方案，通常需要首先申请固定的专用IP地址，借助这个地址直接实现各个设备之间的数据和信息通讯，我们称这种方式为虚拟专网方式。在包括RTU、PLC等终端设备中借助这种方式，可以借助工业级GPRS模块实现与GPRS网络的连接，在GPRS网络中具有SGSN、GGSN，使用这些功能以TCP/IP方式并借助防火墙实现与数据服务器之间的连接。这种方式适用于数量众多的终端设备，通常在一些设备数量多且每一个单一设备都具有较大通讯流量的情况下最为适用。

在对CMNET接入点方式进行使用时，在GPRS设备中对固定IP地址并没有强制需求，不需要实现各个设备之间的直接通讯，而是借助GPRS网络中具备的SGSN、GGSN等与互联网进行连接，在这个过程中必须使用DASN设备来解析地址[3]。在这个过程中各个终端设备中并没有产生较大的数据传输量，通常适用于一些各个终端设备数据传输量较低的场景。而企业官网需求可以借助CMNET接入点方式予以有效满足。另外，针对GSM、Interent等公用网具有的数据通信作用，加以利用可以对通信设备维护管理工作压力予以有效缓解，实现标准化水平更高的通信方式，并且具有更高的效率，可以采用蜂窝技术对发射功率予以降低，并实现带宽的提高，借助SCADA系统在后续发展过程中可以对其他区域进行较为方便的扩展，并且在公用网技术水平的提升，系统也会相应更新和升级，并且按照每个点以4个16bit数据每分钟的发送速度计算，每个点一年需要投入的费用仅仅为200元。

2.2 无线数传电台方案

相比于GPRS技术方案，无线数传电台方案中应用了无线通信的方式，通过在一个专用频率点让无线数传电台进行工作，可以是点对点、点对多点之间进行传输数据。在各个管网监控点中，借助无线数传电台、定向天线等实现数据的定向发送，并在调度中心安装了全向天线对这些数据进行接收，接收数据以后，无线数传电台通过与SCADA数据服务器之间的连接，将接收到的数据向数据服务器进行发送[4]。

2.3 方案比较

在上述两种设计方案中，主要不同在于，在管网监测点和SCADA数据服务器之间采用了不同的通信方式。在将GPRS技术作为基础的通信方案中，具有较为显著的应用优势，在现阶段工业领域也在逐步普及对GPRS/CDMA技术的应用，针对这项技术的应用也逐渐受到了电信部门的重视和支持，GPRS技术方案在企业供水系统SCADA系统设计中是更为适用的。