控制网

一、概述

    供水企业管网压力检测数据是进行供水调度的重要数据，随着科学技术的不断发展，其发展历史也从早期的电话通讯技术为基础的人工系统演变为集成电路为基础的辅助系统，当时称为“三遥”或“四遥”系统。主要由管网终端机、数传电台、远传压力表、中心台控制器等组成。目前在惠州市自来水总公司运行的管网压力监测系统是1996年完成的，具有将计算机管理技术、通讯技术、电子技术与供水行业结合的特点。在系统最初设计安装中包括公司办公大楼的调度中心，15个测压点，河南岸水厂取水泵房终端，河南岸水厂厂内调度。由于设备协议不是标准化配置，加上当时公司维护力量薄弱，到目前该系统只剩下8个测压点可正常运行，其余设备均已废置。另外系统在网络方面扩展性不好，因此，数据只能单台机显示。这使供水调度工作及生产、管理工作方面都存在着很大的弊端。

二、现有管网压力监测系统简介

    现有管网压力监测系统包括公司办公大楼的调度中心，8个测压点，其工作方式是公司调度中心通过电台巡回检测。系统工作原理如下。

                                 图1  管网压力监测系统原理图

管网终端由DWY-98管网板，调制解调器组成。它与电台及压力传感器组成了测压点下位机系统。DWY-98管网板核心是8098单片机。主要用于压力信号采集、与电台通讯。通讯通道是半双工，这种方式首先需要设一个主站，其余为从站，所有从站地址是唯一的。通道的协调完全由主站控制，主站采用带地址码的数据帧发送数据或命令，从站全部都接受，并将接收的地址码与本地地址码比较，不同则将数据全部丢掉，不做任何响应；地址码相同，则证明数据是给本地的，从站根据传来的数据或命令进行不同的响应，将响应的数据发送回去，据此制定的通讯协议可保证在任何一个瞬间，通信网中只有一个电台处于发送状态，以免相互干扰。数据发送结束后，发结束代码，主机接收数据包后进行校验，若校验正确，则发送握手信号，否则重新请求数据。数据包格式如下：

           图2   请求数据包
 

            图3   应答数据包

本系统通信速率为600bit/s，采用1个起始位，8个数据位，1个停止位，奇校验。

上位机选用INTOUCH5.6组态软件，采用DDE方式获取数据。 原管网压力监测系统主要缺点是：

1、速率比较慢（调制解调器空中速率为600波特率），影响了数据的实时性和系统的扩容；

2、非标准的RTU造成设备更新困难, 备件不足、采购困难、价格也偏高；

3、电台轮巡时间长，误码率高，从站经常要发三次请求，才能有一次数据返回，每2分钟才能数据才能返回一次；

4、监测分站易受雷击；

5、上位机只能单台显示，不能进行网络扩展。

三、对原系统的改造

随着惠州市供水量的不断扩大，以及网络的高速发展。要求有关部门领导要及时掌握水压情况，做更准确的决策。因此单台机显示全市水压情况已不适应调度的要求，不利于科学管理。鉴于以上原因。我们决定改造管网压力监测系统。方案有两个：

1）              更换原有系统，重新更新系统；

2）  找出通讯协议，保留下位机，自已重新编写程序，并将监测数据并入水厂生产数据系统中。

经多方研究分析，决定先用第2种方案，如果能解决数据通讯问题，不但能为公司省下一笔投资，还能锻炼我们自己的技术力量。首先电脑的操作系统是windows95，系统版本太老，所用的DDE通讯程序在现有的32位系统机上根本无法使用。只能找原始的通讯格式、数据格式。因为系统太旧，很多资料不全。因此找出通讯协议和数据包格式并不是件轻松的事。我们拆回一套RTU进行现场调试。用端口测试程序，先测试通讯格式，包括波特率、数据位、奇偶校验位等。经过多次测试，找出了相匹配的底层通讯协议，然后进行数据的通讯。通过分析原始通讯程序发出及返回的数据格式，我们按其格式发出指令却没有结果返回。后来通过对握手信号及字符间隔时间的分析，最终解决了原系统的底层硬件控制时间控制滞后的关键性难题。试运行后却发现数据采集不稳定，时好时坏，分析下位机数据包发现通讯数据丢失严重，我们采用软件纠正的办法解决了这一问题。

上位机端的数据采集采用DELPHI语言进行编程，用标准RS232串口通信，基于windows2000平台，串口通讯方面选用spcomm控件。Spcomm是一个功能非常强大的串口控件，封装了windows系统底层控制的具体功能，提供了丰富直观的属性和简单的过程调用，只需设定好通讯频率、格式，就可建立与串口的通讯连接。串口收到数据后会自动放在控件开辟的缓冲区中，并激活接收事件，我们在接受事件中处理接受到的数据。由于是无线发送，接受到的数据分段分片，我们必须在软件里进行数据拼装，并按照定义的数据格式对接收到的数据进行过滤。过滤掉杂乱的无意义数据后，将处理好的二进制数据进行分析和格式转换，并通过ado模式将数据送入后台数据库中。对每个站点，我们采用轮询的方式，10多个站点轮询一次大概1分多钟即可完成，基本保证了数据采集的实时性。前台我们用delphi编制了数据浏览的界面，用时钟控制定时查询，动态更新数据，在需要查看测压数据的部门安装前台软件即可并行浏览。为了更好的进行生产控制和调度，我们把几个水厂的实时生产数据也集成到同一个前台软件中，这样公司所有有关生产供水过程数据全在一个界面上无缝集成，较好的满足了供水调度管理的需要。目前升级后的新系统已运行1个多月，具有较强的稳定性和数据实时性，达到了预期的目的。

四、          系统扩容的设想

目前我公司的测压系统不能全面反映市区的水压情况，还需要另外增设监测点。由于在硬件方面老系统存在着多种缺点，因此考虑，增加的监测点用新系统，在上位机上将两个系统的数据合并，这样原有系统不必淘汰就可与新系统在上位机中合并, 两套系统在硬件上相互独立，软件上实现无缝集成。根据惠州地区的实际情况，我们考虑采用利用无线数字电台或通过中国移动公司的GSM无线建立一个GPRS无线数据传输系统。

1）  利用无线数字电台：在总公司设置中心站，采用25W的数传电台，监测分站数据采集选用研华产品，该系统稳定性和实时性将大大优异于老系统。

2）              利用GPRS传输数据：采用PC+GPRS数传终端方式，PC机将接收

到的数据写入总公司生产数据库服务器；监测分站数据采集选用研华产品。利用GPRS传输数据的优点是网络覆盖面广，无需架设天线，功耗低。

在大多数供水企业调度系统中，利用无线数传电台是非常成熟的技术，在调试，维护方面都有比较大的把握。GPRS尚未大规模在供水企业中应用，很多还处于试用期，因此我们偏重于用无线数传电台进行数据传送，最终使新旧两套系统在上位机上兼容, 以上方案不久将会实施。

五、          结语

随着微型计算机技术的不断发展，供水企业内部信息化的快速建立，水厂生产自动化的不断提高，以及整个社会对供水的要求，必然会给供水企业带来更新的调度系统。它不仅仅是单一的管网测压系统，新的供水调度系统将综合管网、水厂、水表等多方面的实时及历史数据，通过计算机软件对管网模型实时模拟计算，结合人工智能的调度经验专家系统，将自动产生调度预案以实现科学调度决策。这些系统的建立都要求有很高的专业技术，这也会激发我们在专业学科上不断进步，取得更大的成绩，同时也将改造系统经验作一粗浅介绍，以资广大同行借鉴。