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水泵站遠程監(jiān)控技術(shù)方案 技術(shù)領(lǐng)域 針對本系統(tǒng)遠程監(jiān)控的需要，結(jié)合自動化軟件的Internet功能，制定了武漢市6座大型城市排水泵站遠程監(jiān)控技術(shù)方案，為實現(xiàn)泵站遠程監(jiān)控的提供了新思路。1、項目背景武漢市排水泵站管理處下轄6座大型城市排水泵站，這些泵站分布在武漢三鎮(zhèn)的不同地方。為便于生產(chǎn)調(diào)度管理，1999年開發(fā)了一套數(shù)據(jù)遠傳系統(tǒng)，通過公共電話網(wǎng)，利用Modem撥號的方式監(jiān)控遠程站點，實現(xiàn)通信，獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)。目前該系統(tǒng)存在以下缺陷：、帶寬最高只有56Kbps，傳輸速度慢；、每次只能撥號一個站點，無法集中瀏覽；、每次只能支持一個用戶撥號，不能多用戶同時共享；、遠程監(jiān)視不方便，需安裝運行特定的監(jiān)控程序。這些缺陷制約了上級各部門對防汛排漬工作的調(diào)度和及時、科學(xué)的決策，不便于上級領(lǐng)導(dǎo)準確、及時的了解防汛排漬工作的實時情況。而武漢市每年都面臨著嚴峻的防汛排漬任務(wù)，特別4月到10月主汛期，大雨、暴雨頻繁，排漬壓力陡增，只有準確及時的了解各地區(qū)的降雨及運行情況，才能科學(xué)指揮各泵站的排漬工作。另外，泵站優(yōu)化運行、節(jié)能降耗也需要一種能實時監(jiān)控各泵站運行、提供準確及時的數(shù)據(jù)程序為其創(chuàng)造必要條件。因此，有必要開發(fā)一種方便及時、多用戶、能同時監(jiān)視各泵站運行的新型遠程監(jiān)控系統(tǒng)，滿足現(xiàn)代化泵站發(fā)展的需要。2、遠程監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)指標隨著INTERNET技術(shù)日益滲透到生產(chǎn)、生活的各個領(lǐng)域，本項目擬通過INTERNET來對泵站的實時運行工況進行遠程監(jiān)控。只要在能夠上互聯(lián)網(wǎng)，有IE瀏覽器的任何地方，管理和生產(chǎn)人員可以方便地實現(xiàn)泵站運行信息的遠程監(jiān)控，并根據(jù)一定的權(quán)限進行不同的查詢和操作。開發(fā)完成的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該滿足以下性能指標：、能同時監(jiān)視多個泵站的實時運行情況；、支持多用戶同時瀏覽監(jiān)視；、遠程監(jiān)視方便，只要有Windows，配備IE瀏覽器，就能夠?qū)崿F(xiàn)遠程監(jiān)控，且無須安裝特定的監(jiān)控程序；、監(jiān)控畫面直觀真實，數(shù)據(jù)與現(xiàn)場一致。經(jīng)過多方面的技術(shù)探討，考慮到項目資金比較緊張，結(jié)合目前的技術(shù)狀況，本項目擬采用GPRS無線通信的方式來進行數(shù)據(jù)通信。3、GPRS通信網(wǎng)絡(luò)GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS采用與GSM同樣的無線調(diào)制標準、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu)，這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。GPRS理論帶寬可達171.2Kbps，實際應(yīng)用帶寬大約在40100Kbps，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。從GPRS的以上特點可以看出，將該通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到泵站的遠程監(jiān)控系統(tǒng)中，可以降低布線成本（使用電信的機站）、維護和運行成本。將以最小的投入取得較好的收益。4、泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)本項目計劃在武漢市6座大型城市排水泵站實施，這6座大型城市排水泵站基本完成了武漢市80%的排漬任務(wù)，對其進行實時監(jiān)控有助于科學(xué)調(diào)度，而且這6座泵站實力較為雄厚，有項目實施的基礎(chǔ)。新生路、天津路、鸚鵡洲三座泵站均是使用的美國AB公司的PLC，采用了監(jiān)控組態(tài)軟件來進行監(jiān)視。而在其他三個泵站還沒有使用PLC來進行控制，在系統(tǒng)實施時可以采用已有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)各個泵站的監(jiān)控站或數(shù)據(jù)采集站分別從PLC或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取泵站的實時運行數(shù)據(jù)，然后通過通信接口（一般是RS-232）將運行數(shù)據(jù)發(fā)給GPRS通信模塊，該模塊將數(shù)據(jù)通過電信部門的無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到INTERNET，然后數(shù)據(jù)被傳送到市排水泵站管理處或市水務(wù)局排漬指揮中心。該中心設(shè)置一臺服務(wù)器，既作為數(shù)據(jù)服務(wù)器又作為WEB服務(wù)器，將數(shù)據(jù)通過WEB方式分發(fā)出去。這樣一來，其他任何地方的用戶，都可以通過INTERNET來進行遠程監(jiān)控。5、泵站子系統(tǒng)以上對泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)進行了一個說明。在各個泵站中，數(shù)據(jù)的傳送過程如圖2所示。圖2 泵站子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送流程在各個泵站中，PLC或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將泵站運行的實時數(shù)據(jù)采集進入監(jiān)控站或數(shù)據(jù)采集站。在監(jiān)控站上的組態(tài)軟件可以采用DDE（動態(tài)數(shù)據(jù)交換）或OPC（OLE For Process Control）標準來將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)通信軟件中，該軟件需要自行設(shè)計。按照GPRS模塊的協(xié)議將數(shù)據(jù)傳送到GPRS模塊中，模塊再將數(shù)據(jù)通過電信設(shè)備傳送出去，進入INTERNET，進而進入泵站管理處的數(shù)據(jù)服務(wù)器，完成泵站運行工況數(shù)據(jù)的收集。6、監(jiān)控中心基于WEB遠程監(jiān)視的實施當(dāng)各個泵站的實時運行數(shù)據(jù)被GPRS傳送到泵站管理處的監(jiān)控中心后，進入數(shù)據(jù)服務(wù)器中。當(dāng)各地的用戶用IE進行遠程監(jiān)視時，需要在網(wǎng)頁上出現(xiàn)泵站運行時的動態(tài)過程。這就要求WEB服務(wù)器分發(fā)的網(wǎng)頁必須能進行動態(tài)刷新。普通的WEB頁面都是靜態(tài)的，是將預(yù)先做好的頁面放在服務(wù)器上供用戶訪問。這種方式對于工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)來說是不適用的，監(jiān)控系統(tǒng)的WEB服務(wù)器必須根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)實時地生成動態(tài)WEB頁面，為了達到這個目的，本項目采用以下兩種方式之一來解決此問題。1、 采用ActiveX技術(shù)來進行監(jiān)控系統(tǒng)動態(tài)WEB頁面的開發(fā)。該方式的框圖如圖3所示。圖3 采用ActiveX進行WEB動態(tài)刷新從圖3可以看出，數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲的是從各個泵站發(fā)送來的實時運行數(shù)據(jù)。WEB服務(wù)器分發(fā)的網(wǎng)頁內(nèi)嵌入ActiveX控件，當(dāng)IE連接到WEB服務(wù)器，請求進行遠程監(jiān)視時，網(wǎng)頁以及ActiveX控件一起被下載到瀏覽器中，ActiveX控件在瀏覽器中運行，由它完成從數(shù)據(jù)服務(wù)器中讀取實時數(shù)據(jù)，并進行頁面動態(tài)刷新的工作。、采用組態(tài)軟件（如組態(tài)王）的WEB功能來解決網(wǎng)頁發(fā)布以及及時刷新的問題。7、技術(shù)難點與解決方案在本項目的研究開發(fā)過程中，可能存在的技術(shù)難點有：1、 各監(jiān)控站的數(shù)據(jù)采集與傳輸問題由于各泵站自動化設(shè)施參差不齊，有的改造后尚未完善，有的監(jiān)控軟件開放性不強，需要重新編程，給本項目實施帶來一定的難度。2、GPRS的通信問題在使用GPRS進行通信時，需要項目設(shè)計者與電信運營商合作完成。GPRS在連接和數(shù)據(jù)傳送時需要使用IP地址，但目前GPRS大多使用動態(tài)IP分配的方式，而且如果監(jiān)控中心使用ADSL接入INTERNET，則監(jiān)控中心的IP也可能是動態(tài)分配，這樣一來，使得GPRS模塊和服務(wù)器相互不知對方的IP地址，造成一定的不方便。為了解決這個問題，采用短消息來完成。在短消息中包含自己的IP地址，并告訴對方。如果條件允許，可申請專線上網(wǎng)，這樣可以分配固定的公網(wǎng)的IP地址。、遠程監(jiān)控時，網(wǎng)頁的動態(tài)刷新問題如前面所述，本項目擬采用ActiveX技術(shù)或組態(tài)軟件的WEB功能來解決該問題。、安全性問題為了保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)陌踩?，在系統(tǒng)中設(shè)置一定的權(quán)限，只有滿足權(quán)限的用戶才能連接到系統(tǒng)中，進行遠程監(jiān)視，同時為保證現(xiàn)場運行安全，本系統(tǒng)只監(jiān)視不控制現(xiàn)場設(shè)備。8、項目的階段與進度本項目如批準后，將分3個階段來完成：第一階段，以新生路和羅家路泵站為試點，完成軟件編程、通訊以及泵站管理處排漬指揮中心監(jiān)控網(wǎng)頁發(fā)布，此階段預(yù)計需要4個月；第二階段，完成其它四個泵站的工作，此階段預(yù)計需要6個月；第三階段，系統(tǒng)完善，此階段預(yù)計需要2個月。全部完成大約共需12個月。9 結(jié)語本文根據(jù)當(dāng)前遠程監(jiān)控的發(fā)展情況，結(jié)合泵站遠程監(jiān)控的需要，較詳細制定了泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案，并論述了實現(xiàn)遠程監(jiān)控所必須的程序通訊實現(xiàn)方式?？萍家匀藶楸?，本