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摘要：以某泵站无线监控系统设计为例，分别对监控中心、通信平台、监控子站三大组成部分进行分析，从而实现良好的系统调度、监控及指挥，提高水库泵站运行效率。
关键词：泵站；无线监控；设计
1 前言水力资源在国民经济建设中占据着重要的地位，随着我国综合国力的不断提高，在水利工程建设方面也增大了投资力度，合理的充分利用水力资源也显得越来越重要。泵站是水利资源调度的重要组成部分，但目前我国的大部分泵站的控制和管理与国外相比还处于相对落后。因此，一定要对现有的泵站电气自动化提出更高要求。
泵站自动化监控系统是实现水利信息化的重要环节之一，对供水系统进行有效、合理的监测，特别是加强每个工艺环节的自动控制及监测，是提高供水系统工作安全与质量的重要因素。本文论述的该项设计是以3 个泵站实现计算机集中控制与监测，根据用户用水量对各水泵进行合理调度，从而确保用户供水需求，实现降低成本、节能减排。
2 系统方案设计该系统是由3 大部分构成：第一部分是监控中心，监控中心由监控服务器、客户端主机、GPRS 无线通信模块、网络交换机、组态软件、打印机、UPS 电源等组成，主要对人机接口命令及各种数据进行处理；第二部分是通信平台，通过对系统的安全性和可靠性的充分考虑，该系统选择了GPRS 系统作为集中监控系统的数据通信平台；第三部分是监控子站，它是子系统的监控中心。
2.1 监控中心监控中心的系统结构图如图1，监控中心监控服务器由GPRS 无线通信模块连接到移动公司GPRS 网络，通过GPRS 网络接收各泵站数据信号，并向各泵站进行命令传送，对泵站水泵、阀门等设备运行实行控制。
图1 监控中心结构图监控服务器装有功能强大、画面丰富的组态监控软件、运行稳定可靠的系统软件和通信应用软件。监控中心是整个供水调度系统的控制中枢，它可以实现多画面实时显示调蓄池液位、各泵站用电参数、水泵运行电流等实时数据及各设备的运行状况等，并且可对被控对象实行远距离实时控制，并对当前数据和历史数据汇总，根据实际情况对出现的故障进行报警。
监控服务器采用双机热备系统，双机热备就是实时数据、报警信息和变量历史记录的热备。主从机都正常运行时，主机从设备采集数据，并产生报警和事件信息。从机通过网络从主机获取实时数据和报警信息，而不会从设备读取或自己产生报警信息。
主从机会对变量历史数据各自记录。同时，从机通过网络监听主机，从机与主机之间的监听采取请求与应答的方式，从机以一定的时间间隔向主机发出请求，主机应答表示工作正常，若主机没有作出应答，从机将切断与主机的网络数据传输，转入活动状态，改由下位设备获取数据，并产生报警和事件信息。此后，从机还会定时监听主机状态，一旦主机恢复，就切换到热备状态，实现了热备。
客户端主机主要给操作的人员提供一个人机界面，授权用户可通过此操作站访问系统的监控服务器数据，并且可对数据进行人机交互的相关处理。客户端主机安装有客户端软件和在此平台上开发的监控软件人机交互处理软件。
2.2 无线通信平台无线通信平台会显得非常灵活，具有投资较少、建设周期短、运行维护简单、性价比高等优点。通过比较分析，决定选用中国移动的GPRS 系统作为集中监控系统的数据通信平台。目前，GSM 网络经过电信部门的多年建设，覆盖范围不断扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络，特别是中国移动新推出的GPRS 数据业务。GPRS 系统可提供广域的无线IP 连接。在移动通信公司的GPRS 业务平台上构建供水调度监控系统，实现各泵站监控点的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。
监控中心用一个GPRS 模块，通过串口与服务器连接，模块内安装一张SIM 卡。现场每个测控终端内有GPRS 模块，模块内安装一张SIM 卡。
中心和现场的GPRS 模块都能登陆移动公司的GPRS-VPN 专网，在网上传输数据。
VPN 是一门网络新技术，为人们提供了一种通过公用网络安全地对企业内部专用网络进行远程访问的连接方式。一个网络连接通常由3 个部分组成：客户机、传输介质和服务器。同样也由这3 部分组成，不同的是VPN 连接使用隧道作为传输通道，这个隧道是建立在公共网络或专用网络基础之上的，如Internet 或Intranet。GPRS-VPN 专网系统采用中国移动分配的专门的APN 进行无线网络接入，在网络侧对SIM 卡和APN 进行绑定，只有属于指定APN 的SIM 卡才能访问此专用APN。利用SIM 卡的唯一性，划定用户可接入某系统的范围，可以有效避免非法入侵。企业通过专线和移动公司GPRS 网的GGSN 相连，在移动GGSN 网元上为企业设置一个专用的接入APN 点，从而在企业使用的移动设备和企业内部网络之间构成一条无线虚拟专网（VPN）通道，解决了企业提出的内部网络安全性及数据私密性的要求。
无线终端在进行GPRS 附着时，SGSN 首先向HLR 查询移动终端所允许使用的APN，然后通过DNS 将APN 解析成相应的IP 地址。专用的APN 在GGSN 上将体现为专用的网络地址段。由于企业通过专线和移动公司连接，此时无线终端已通过此种方式通过GPRS 相接到企业专网。
2.3 监控子站各泵站设监控子站一座，由远程测控终端及GPRS 无线通信模块组成，远程测控终端通过GPRS 无线通信模块接入移动GPRS 网络，同监控中心实现数据的实时交换，并接收监控中心控制指令，控制子站设备启停运行。各泵站设备的运行不依赖于监控中心，可独立运行，大大提高了系统运行的可靠性。
远程测控终端是一套完整的PLC 控制系统，由相应的CPU 模块、通信模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量模块、UPS 不间断电源组成。远程测控终端实时采集各水泵及阀门运行状态、水泵电流、调蓄池水位、供水压力、供水流量等，通信模块同GPRS 模块相连，通过GPRS 模块内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GPRS 网络，实现向监控中心数据传递，并接收监控中心控制指令，实现泵站远程监控调度。
3 系统实现3.1 自动控制自动控制显示各水泵运行状态、运行电流、水池水位及电动阀门开度等，当泵站就地系统选择集控时，可对设备进行自动或手动控制，并实现了水位和水泵的自动控制。
3.2 实时监控报警实时监控为该系统提供了集成、灵活、易用的开发环境和广泛的功能，能够快速建立、测试和部署自动化应用，来连接、传递和记录实时信息，使用户可以实时查看和控制工业生产过程，图2 是系统运行的实时曲线。
图2 泵站无线监控系统实时曲线4 结语该泵站运用计算机监控系统，系统设计实现了无线通信，自动控制和实时报警等功能。通过实践证明该系统不仅实现了自动控制的作用，还达到节能降耗、合理调配的目的。
参考文献：[1]罗键光.泵站监控系统自动化设计[J].建筑与文化，2013.[2]赵洪亮，王加奎等.基于西门子PLC 的煤矿井下自动化监控系统设计[J].煤矿机械，2012，33.
论文作者:陈俊
论文发表刊物:《基层建设》2015年2期供稿
论文发表时间:2015/9/8
标签：泵站论文; 系统论文; 模块论文; 网络论文; 数据论文; 实时论文; 监控系统论文; 《基层建设》2015年2期供稿论文;