城市自来水输配管网监控与数据采集(SCADA)系统

　　1 引言

　　社会经济的不断发展，必然促使自来水工艺水平的不断提高。它以提高供水质量、供水系统安全，降低人耗、物耗和水耗这一综合效益为目标。为了达到这一目标，要求供水调度系统从设计和选型上就必须考虑到水厂、管网和管理信息系统的一体化及配套完整性。由于对生产过程自动化和现代化检测技术需求的增大，因此对城市自来水scada(supervisory control and data acquisition)系统的要求也就越来越高。

　　scada系统的任务是保证自来水输配管网安全、可靠、平稳、高效、经济地运行。

　　2 系统总体方案

　　本系统采用德国西门子公司的上位机监控软件wincc、远程控制终端drd2型rtu和第三方高档商用数据库为基础，融合了先进的rtu技术、现场总线技术、网络通信技术、无线通讯技术、数据库技术、scada/hmi技术及客户/服务器(client/server)技术等的一体化集成控制系统工程。

　　2.1 系统结构

　　某市自来水输配管网监控与数据采集系统(scada)设计范围包括调度控制中心、水厂分控中心、管网测压站、管网加压站和水源井监控站，现场管网监测点约有200处。

　　系统是以wincc、drd2型rtu为核心并采用以太网交换机、路由器、防火墙等现代网络设备构成的一个分布式计算机数据采集与监控网络。系统网络中的主要元素为控制中心、管网监测点。图1为某市自来水scada系统结构图，整个自来水输配管网分为两层网络结构:第一层是控制中心;第二层是水厂分控中心、管网测压站、管网加压站和水源井监控站等远程站点。

　　图1 scada系统结构图

　　系统通过控制中心集中监视和控制自来水输配管网的运行、管理和维护，在每个站点的本地实现实际流程控制和设备保护功能。

　　控制中心可提供系统的全部功能，能够在控制中心通过计算机系统远程监控自来水输配管网的运行情况，scada实时服务器负责处理、存储、管理从输配管网各远程站点传送来的实时数据，同时又为网络中的其他服务器和工作站提供实时数据。实时数据库存放在wincc的专用实时数据库中。scada实时数据服务器运行通信管理软件，可完成与各远程站点的通信链接、协议转换、网络管理等任务。

　　控制中心采用10/100mbps快速以太网网络。网络基于客户/服务器模式构建，网络通讯协议为tcp/ip, 通讯介质为5类双绞线。系统的各项任务按功能划分分别运行在不同的服务器中(如scada服务器、数据库服务器等)，其他操作员工作站通过网络共享服务器资源。基于这种框架的系统网络可合理利用网络资源，减轻了单台服务器的工作和通讯负荷，同时也可避免出现由于单台服务器的故障而导致的系统瘫痪问题，保证系统上层网络高速稳定运行。