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供水生产远程监控系统的设计与实现 罗建涛 李海龙 （辽河油田通信公司 124010） 【摘 要】 辽河油田供水公司水源井分布在油田各个生产生活区域，针对供水公司对水源井生产数据实时性、可操控性的要求，采用以数据采集板RTU为现场采集核心，实时采集水泵压力、温度、流量，以及电机电参量等现场生产数据，通过GPRS网络传送到监控中心服务器，对数据进行接收处理。经过SCADA系统一年的实地运行，在数据的稳定性、实时性、准确性等方面均达到了设计要求，为供水公司的安全稳定生产提供了保障。 【关键字】 SCADA,数据采集，RTU，GPRS，监控 1 概述 辽河油田供水公司承担着辽河油田生产、生活用水的取水、处理、输送、监测等工作，生产单元非常分散，尤其是大量的水源井、水源站、用户和庞大的给水、供水管网分散在整个辽河油田的矿区和盘锦市区内。采用原始的人工抄表、人工巡检的工作方式，导致数据监测、汇总和应急处理能力的严重滞后。基于上述原因，为提升供水公司生产运行调度指挥能力，保障设备、管网安全运行，提高工作效率等，根据客户的需求研发了一套生产远程实时监控系统。 2 远程监控系统的监控对象和主要功能 2.1 供水远程监控系统的监控对象 监控对象是供水公司所属水源井、水源站，集中监控的内容包括： 1）水源井监控：水源井口的出水压力、温度、瞬时流量、累积流量，电机设备的启、停状态、三相电压、三相电流、功率等生产数值，电机设备的远程启停。 2）水源站监控：水源站出水压力、温度、瞬时流量、累积流量、储水罐液位，电机设备的三相电压、三相电流、功率等生产数值，电机设备的远程启停、设置电磁阀开度。 3）安防监控：在每个水源井、水源站内安装红外报警器、门禁报警器、箱禁报警器、断电报警器，报警信息通过本系统上传至监控中心。 2.2 供水远程监控系统的主要功能 供水远程监控系统具有如下功能： 1)数据采集：对水源井、站的实时生产数据进行轮巡采集，采集间隔设成10秒。 2)数据处理：现场数据经由通信网络送到网关软件接收，SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）采集软件对接收到的数据进行显示、存储。根据生产要求将数据生成报表和曲线，SCADA采集软件对数据进行数值判断，超出设定阀值的数据进行报警处理。 3）用户安全管理：监控系统设有三级用户，第一级用户拥有浏览和反控全部水源井、站数据的权限，第二级用户拥有某一供水工区内的数据浏览和反控权限，第三级用户仅拥有某一供水工区内的数据浏览权限。 3 远程监控系统的工作原理 3.1 系统工作原理 安装在水源井现场的传感器将各种物理信号转换成数据采集单元（RTU）能够识别的标准工业信号，由RTU将生产数据打包成Modbus协议，经DTU通过GPRS网络将现场数据上传到通信网关服务器。 为了提高采集效率，对联合站水泵组的监控还要增加SCM-2管理器。SCM-2下端可以连接254台以内的RTU，每台RTU又可以单独的采集各种生产数据，上端以RS485总线与DTU相连，实现通过一个SCM-2 设备管理底端多个RTU设备，减少逐一轮巡RTU而造成采集效率低下的问题。现场安装的流量计带有HART协议输出，使用HART-MODBUS协议转换模块将流量计采集到的瞬时流量、累积流量转换成MODBUS协议，再由DTU将数据上传到通信网关服务器，通信网关软件将Modbus协议的数据解析成现场裸数据，并对这些裸数据进行处理、存储和显示。 系统监控原理图见图1。 3.2 系统软硬件选择及功能 3.3.1 硬件系统 1）在线仪表：压力、温度、液位传感器负责将压力、温度、液位的物理信号转换成标准的4~20ma的工业信号，门禁、红外传感器以开关量的形式输出，电流互感器以5：100的变比将现场0~100A的电流转换成0~5A的标准信号。这些信号再以二线制的形式连接到RTU的AI、DI、Ix、Ux端口,RTU的DO端口并联在启停按钮上，实现远程的电机启停功能。 2）数据采集单元（RTU, Remote Terminal Unit）：负责采集传感器送来的标准工业信号，再将这些信号以modbus协议打包成数据包。本监控系统采用的RTU分两种类型，SC-112负责采集4~20ma的工业信号, 采集门禁、红外传感器的开关量的输出信号，负责控制电磁阀开度的输出信号。SC-101负责采集电机的电参量，控制电机的启停。 3）数据传输单元（DTU, Data Terminal unit）：RTU和流量计与DTU模块通过RS485总线连接，DTU模块将MODBUS协议数据在TCP／IP上承载，DTU模块登录上GSM网络后，自动连接到数据监控中心，向数据监控中心报告其IP