长距离输水管线过程控制中的数据监测

科　徐永年科Ｊ技Ｊ论ｌ坛　纪陶　长距离输水管线过程控制中的数据监测　（哈尔滨供排水集团有限责任公司，黑龙江哈尔滨１５００００）　摘要：长距离输水管线的过程控制是一种保证输水管线经济、安全供水的技术措施，目前国内实际运行的不多，并且因现场条件不同，数据如　何进行监测存在困难，但是，通过研究还是可以实现对输水管线过程控制的数据监测。以某城市供水工程输水管线为例介绍如何实现对输水管线过　程控制的数据进行监测的。　关键词：长距离输水管线；过程控制；数据监测　供水工程中的长距离输水管线的过程控制　网后，通信质量只受于本身设备和天气的影响，不　送。（５）在线诊断和修改配置：中心设备可在线诊　６）现　是一种保证输水管线经济、安全供水的技术措施，　受其他网络的影响。可以用到公网不完善的地区　断采集终端运行参数和修改终端配置参数。（目前我国在长距离输水管线的过程控制方面，由　和不宜敷设光纤的地区或距离。（２）运行收费：每　场采集终端的组成：由压力变送器、ＲＴＵ采集模　ＤＴＵ通信模块、天线和电池以及壳体组成。除　于环境或技术等方面的原因不采取监控措施或措　年只向无线管理部门上缴占频费，每个地区不一　块、全部元件均封装在坚固的钢制壳体内，可　施不完善，尤其是高压差自流输水管线，还没有比　样，运行费用很低。（３）运行方式：由于数据采集不　天线外，较完善的解决措施，主要的技术问题主要有信号　受运行费用的影响，数据采集的方式比较灵活，可　防水、防腐蚀、防冲击，适用于安装在井室内。（７）优　传输问题、检测点电源问题等。ｌ下面以哈尔滨磨盘　以实时的采集数据，也可以变换数据采集方式。　点：一次性投资低，功耗低。（８）缺点：系统受ＧＰＲＳ　山供水工程为例介绍在工程实施过程中是如何解　（４）缺点：一次性投资高；容易受天气和地形地貌　网络覆盖率的影响，使用前要做信号覆盖测定。　（９）运行费用较２３０ＭＨｚ电台方案高。　决ｔ述问题的。　的影响。（５）组成：压力变送器、ＲＴＵ、电台、太阳能　ｌ基本情况描述　逆变电池、铁塔。（６）本工程设备总数量：基站３个，　３３光纤通信方案　铁塔４０个。　３３．１系统的拓扑结构　该长距离输水管线设计为大管径管道两条，　中继站５个，测压点３２个，起自原始森林蓄水的为给某大城市供水的水库，　３．２　ＧＰＲＳ通信方案　光纤通信方案监测系统是以光纤为通信物　终止于城市市区净水厂，全长几百公里，供水总规　３２ｌ系统的拓扑结构　理介质，基于总线结构的网络系统。本工程主干通　模为近百万吨／日。输水管线两端的水位差超过百　ＧＰＲＳ监测系统是基于ＧＰＲＳ网络平台，架　信网是自己铺设的２４芯光纤，其中有ｌＯ芯备用。　米水柱，全程自流，该工程建成后将成为某城市的　构在端到端的透明传输链路Ｅ，在扩展标准通讯　使用其中的两芯作为输水管线压力检测点的通信　主要水源之一。　协议的基础上，采用多主兼从的通讯方式，可以实　介质。以总线的形式传输管线压力监测点的数据　２控制方案　现几千个现场采集终端与中心端的实时数据通　到市调度中心。　２．１输水管线控制方案　讯。　３３．２系统特点　（１）永远在线：采集终端—开机就自动附着在　为了整个供水系统管理的需要，要求在市区　系统的监测中心是通过专线接人中国移动　主调度中心、水库分控中心要有权对输水管线进　中心的数据服务器，并申请—个私有的合法ＩＰ地　网络上，并与市调度中心建立通信链路，随时接收　行控制的。　址，从而建立—个专用的数据传输通道。　和发送数据，具有很高的实时性。数据传输安全、　输水管线上的３个调节阀设置在Ａ管理所、　中心的ＧＰＲＳ服务器将接收到数据解析处　可靠。（２）收费：由于是自己的网，所以没有收费的　Ｂ管理所及水厂进厂水处，调节阀的控制程序分　理后，写入实时数据库，在传输到用户的数据计算　问题。（３）现场采集终端的组成：由压力变送器、采　别安装在Ａ和Ｂ管理所及水厂的ＤＣＳ系统的控　机Ｅ显示。　集模块、光端机、电池以及壳体组成。除天线外，全　制系统中，输水管线的控制主程序安装在净水厂　采集终端以多主方式定时群发数据，或以事　部元件均封装在坚固的钢制壳体内，可防水、防腐　的ＤＣＳ系统中。　蚀、防冲击，适用于安装在井室内。（４）优点：一次性　件启动发送数据。定时群发间隔时问最小５秒，最　正常情况下，输水管线的数据通过ＧＰＲＳ系　大间隔时间不受限制。　投资比较低，数据传输高速、安全、可靠。（５）缺点：　统传输到主调度中心后，在把相关的数据通过内　３．２．２中心监测设备　由于目前还没有专用的低功耗的的ＲＴＵ模块和　部的传输网络传输到净水厂ＤＣＳ系统的输水管　中心监测设备是由ＧＰＲＳ服务器和用户数　光端机，从掌握的材料看，ＲＴＵ模块的功耗是７ｗ，　线控制系统。由净水厂的ＤＣＳ系统的输水管线控　据服务器两部分组成。服务器可选用高可靠的的　光端机的功耗是５Ｗ。这种功耗对于无交流电的野　制软件根据水库水位的变化和输水管线压力、流　工业计算机代替。　外是大问题。　（１）ＧＰＲＳ服务器。ＧＰＲＳ服务器运行在　３－４关于通信方式的结论　量的变化，经过计算后，输出控制命令到Ａ、Ｂ管理　所及水厂的ＤＣｓ系统的调节阀控制系统中，完成　ｗＩＮＤＯｗＳ　ＸＰ操作系统，安装有开发的数据处理　从以上的对比可以看出，利用ＧＰＲＳ进行数　次调节任务，使得输水管线安全、稳定的运行。　软件．用于接收ＧＰＲＳ网络上传送的数据，然后解　据监测是性能价格比较高的切实可行的一种通信　２．２输水管线总体通信方案　析处理，转成Ｍｏｄｂｕｓ协议，并重新打包将数据传　模式。　根据输水管线整体工程通信设计方案的要　输到用户服务器Ｅ显示。（２）用户数据服务。用户　与光纤相比，建设费用和维护费用者　艮低，　求，该工程输水管线的通信方式采用有线光纤通　数据服务器也运行在ＷＩＮＤＯＷＳ　ＸＰ操作系统，　并目几乎近似于免维护，因为ＧＰＲＳ网络的维护　信。是在水库和净水厂之间，沿着输水管线敷设专　使用任何人机界面软件，建立实时和历史的数据　完全有中国移动来完成，企业不需支付任何费用，　库。　用光纤通信线路，沿线途径三个管理所。在管理所　完全享受中国移动技术进步带来的效率。　分别设置—个远程监控站，用于系统的通信和远　３．２．３系统特点　与其他无线数据传输的手段相比，ＧＰＲＳ网　程控制。　（１）永远在线：ＧＰＲＳ采集终端一开机就自动　络覆盖范围大、维护成本低。超短波无线通信受通　３输水管线的压力监　慷的通信　附着在ＧＰＲＳ网络上，并与数据中心建立通信链　信体制和传输方式的制约，传输距离受限制；在开　输水管线的压力监测点的通信是关系到输　路，随时接收和发送数据，具有很高的实时性。（２）　阔地一般２０Ｗ的电台有效通信距离约２０ｋｉｎ，在　水管线的数据监测是否可以实现的关键，因此，以　按流量收费：ＧＰＲＳ采集终端一直在线，按照接收　城市高大建筑成群，通信距离大大缩短。　Ｆ对其通信方案进行比较，用以得出正确的结论。　和发送数据的流量来收费，不发送数据时不收费。　使用超短波通讯电台，不仅要向当地申请频　３．１　２３０ＭＨｚ无线通信方案　（３）多主定时发送：所有在线的ＧＰＲＳ采集终端可　点，而且超短波通信的维护量大，建设要求苛刻，　３．Ｉ．１系统的拓扑结构　以按照设置的发送间隔时间发送数据，且允许同　不仅要考虑周围地形的影响，而目避雷措施不当　２３０ＭＨｚ通信方案监测系统是基于２３０ＭＨｚ　时发送，同时接收。最小发送间隔时间可达５秒，　容易引起电台和连接设备的损坏。　通信频率网络平台，在ＤＮＰ３＿ｏ通讯协议的基础　最大时间不限。（４）事件发送：所有在线的ＧＰＲＳ　所以，经过以上比较，采用ＧＰＲＳ通讯方案是　上，实现现场采集终端与巾心端的实时数据通讯。　采集终端，－－一旦检测到事件发生立即发送数据，不　性能价格比高且适合于本工程的通信方案。　一３．１．２系统特点　受定时发送时间的限制，即使某个终端刚定时发　（１）独立性强：２３０ＭＨｚ通信方案采集系统组　送宠数据，只要有事件发生则以最小间隔时间发　一４一