自來水實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)設計(共40頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上（2011屆） 本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 名 稱:自來水實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控 （SCADA）系統(tǒng) 學 院 （部）：電氣與信息工程學院 學 生 姓 名： 班 級： 學號 指導老師姓名： 職稱 最終成績評定： 2011 年 月摘要隨著我國城市建設的加快，管網(wǎng)越來與龐大，分散，作為城市極為重要的基礎(chǔ)設施，加強對供水系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控及信息化建設都具有相當重要的意義。實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)是采集各站點的數(shù)據(jù)信息，并對這些信息進行存儲、分析匯總等處理。通過數(shù)據(jù)分析，及時給出報警信息或向站點發(fā)出控制命令，控制站點設備的運行。論文在了解實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（

2、SCADA）系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對實時采集到的數(shù)據(jù)、監(jiān)控狀態(tài)的收集進行計算處理，并且從數(shù)據(jù)庫的歷史中獲取的經(jīng)驗，進行優(yōu)化調(diào)度，實現(xiàn)自來水網(wǎng)管的智能化控制。充分運用現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段，通過對SCADA系統(tǒng)的硬件和軟件的設計，完成一個具有先進性、高可靠性、經(jīng)濟性的系統(tǒng)設計方案。關(guān)鍵詞：SCADA, 數(shù)據(jù)采集，監(jiān)控，設計ABSTRACTAlong with the construction speed quickly of our city, the pipe line network is more huge anddispersion. As an extremely important infra

3、structure, strengthen to optimize pipe line network and the information-based construction is very important.The SCADA system is to collect each sites data information ,store it and stattools. according to data analysis, And then give a Alarm information or send out a Control Commands to site timely

4、 to contral the site Operation of equipment.This paper is based on the SCADA system,Collect real time data and supervise data to calculate or process. And then acquire available clue from the history in the database of experience, make an excellent optimized decision. Implement intelligent control o

5、f water pipe network, make themost of the modern information technique, through Hardware and software design of the SCADA system to implement a advanced ,high reliability and economic system design.KEY WORDS: SCADA, Data acquisition，Supervisory control，Design目錄一 緒論 （一）SCADA系統(tǒng)概述1 1 SCADA系統(tǒng)組成及工作.1 2 S

6、CADA系統(tǒng)的功能.2 （二）本課題研究的背景、內(nèi)容及意義.5二 自來水SCADA系統(tǒng)總體設計 （一）自來水SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析及監(jiān)控站點組成.7 （二）自來水SCADA系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ).11 （三）城市自來水SCADA系統(tǒng)的建立.14 1 城市自來水SCADA系統(tǒng)設計原則.14 2 城市自來水SCADA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計.14 3 網(wǎng)絡設計.15 4 數(shù)據(jù)采集、控制和調(diào)度系統(tǒng)的設計.17 5 網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)設計.22 6 自來水SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫.23 7 供水SCADA系統(tǒng)的防雷保護.24三 自來水廠SCADA系統(tǒng)設計方案 （一）引言.26 （二）系統(tǒng)總體方案.26 （三）系統(tǒng)構(gòu)成及功能描述.

7、28 （四）訪問和保護信息系統(tǒng)安全.33 （五）結(jié)束語.34四 結(jié)論.35五 參考文獻.36六 致謝.37專心-專注-專業(yè)一 緒論（一） SCADA系統(tǒng)概述。SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)，即采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，它是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。SCADA系統(tǒng)的應用領(lǐng)域很廣，它可以應用于電力系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。1 SCADA系統(tǒng)組成及工作原理。SCAD

8、A系統(tǒng)作為生產(chǎn)過程和事物管理自動化最為有效的計算機軟硬件系統(tǒng)之一，它包含兩個層次的含義：一是分步式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，即智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，也就是通常所說的下位機；另一個是數(shù)據(jù)處理和顯示系統(tǒng)，即上位機HMI（Human Machine Interface）系統(tǒng)。下位機一般意義上通常指硬件層上的，即各種數(shù)據(jù)采集設備，如各種RTU、 FTU、PLC及各種智能控制設備，等等。這些智能采集設備與生產(chǎn)過程和事物管理的設備或儀表相結(jié)合，實時感知設備各種參數(shù)的狀態(tài)，并將這些狀態(tài)信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并通過特定數(shù)字通信或數(shù)字網(wǎng)絡傳遞到HMI系統(tǒng)中；在必要的時候，這些智能系統(tǒng)也可以向設備發(fā)送控制信號。上位機HMI系統(tǒng)在

9、接受這些信息后，以適當?shù)男问饺缏曇簟D形、圖象等方式顯示給用戶，以達到監(jiān)視的目的，同時數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，告知用戶設備各種參數(shù)的狀態(tài)（報警、正常或報警恢復），這些處理后的數(shù)據(jù)可能會保存到數(shù)據(jù)庫中，也可能通過網(wǎng)絡系統(tǒng)傳輸?shù)讲煌谋O(jiān)控平臺上，還可能與別的系統(tǒng)（如MIS，GIS）結(jié)合形成功能更加強大的系統(tǒng)；HMI還可以接受操作人員的指示，將控制信號發(fā)送到下位機中，以達到控制的目的。由于各個應用領(lǐng)域?qū)CADA的要求不同，所以不同應用領(lǐng)域的SCADA系統(tǒng)發(fā)展也不完全相同。在供水系統(tǒng)中，SCADA系統(tǒng)應用非常廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。它作為能量系統(tǒng)的一個最主要的子系統(tǒng)，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統(tǒng)運

10、行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢，現(xiàn)已成為供水系統(tǒng)不可缺少的工具。它對提高管網(wǎng)運行的可靠性、安全性與經(jīng)濟 效益，減輕調(diào)度員的負擔，實現(xiàn)管網(wǎng)電力調(diào)度自動化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。在SCADA 系統(tǒng)投入運用后，提高了輸配管網(wǎng)運行的可靠性、安全性、有著潛在的社會效益和企業(yè)經(jīng)濟效益，減輕了管理人員工作負擔。是實現(xiàn)調(diào)度自動化、管理信息化的軟件平臺的基礎(chǔ)。 系統(tǒng)采用兩級控制，如圖1所示。一級是 SCADA 控制中心，監(jiān)測分布在管網(wǎng)上的各個測量點，對數(shù)據(jù)采集分析，負責監(jiān)視、管理和控制、統(tǒng)計輸出等工作。通過控制中心，可實時得到整個地區(qū)的城市供水管網(wǎng)運行狀態(tài)、

11、大用戶用水工況，分析歷史數(shù)據(jù)，判斷管網(wǎng)運行質(zhì)量，支持管網(wǎng)輸配調(diào)度和管理。 二級為管網(wǎng)測量點 RTU(遠終端單元)，實施遠距離監(jiān)控，將管道的壓力、流量、設備運行工況、現(xiàn)場水泄漏的值等有關(guān)信息發(fā)送回控制中心，即使掉電也能將信息短期儲存以便補發(fā)。控制中心與管網(wǎng)測量點間采用多種傳輸方式，為實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、安全的供水目標并創(chuàng)造最大的經(jīng)濟效益和社會效益，建立開放性好、可靠性高、適應性強的供水監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)。 圖1 SCADA系統(tǒng)2 SCADA 系統(tǒng)的功能。SCADA 系統(tǒng)得基本功能包括功能性、安全性、維護性和實用性。（1）功能性SCADA 系統(tǒng)的功能性可簡單定義：在一定運行時間下，一套 SCADA系統(tǒng)

12、所有功能實現(xiàn)的百分度：功能性(%)=硬件、軟件、通信的實現(xiàn)情況/系統(tǒng)所有設計功能的總合。硬件的功能，主要根據(jù)所選控制器、執(zhí)行單元、儀器儀表和通信設備性能而定。在行業(yè)的硬件設備的選型幾乎是系統(tǒng)配套，而主流的 SCADA 系統(tǒng)集成商對硬件的選型更是各不相同，最終用戶對硬件選型上基本上被系統(tǒng)集成商所左右，用戶缺乏自主性。在具體功能性的實現(xiàn)上，配套的系統(tǒng)優(yōu)點在于系統(tǒng)構(gòu)建周期短，硬件設備間配合性更好。缺點是性價比不高，維修零配件必須指定專用設備，維護性差，甚至整體更換。軟件功能的功能與配套的硬件設備密切相關(guān)，分開說硬件和軟件哪個功能更好是不科學的。SCADA系統(tǒng)的軟件功能的核心在于集成技術(shù)人員對應用現(xiàn)場

13、、基本功能的調(diào)查度及對相關(guān)接口的實現(xiàn)方法。針對具體的 SCADA 系統(tǒng)，設計人員、工程技術(shù)人員和現(xiàn)場用戶需要不斷地進行交流和討論，只有將系統(tǒng)的目的完全了解、熟悉、掌握之后，才能將功能做得更加完善。通信功能主要突出安全可靠的特點。在不同工作層面的網(wǎng)絡通信，與硬件設備、管理要求、現(xiàn)場特點等密切相關(guān)。采用不同的通信方式、加密認證技術(shù)，是系統(tǒng)通信功能實現(xiàn)的重點內(nèi)容，如作為監(jiān)視層的人機界面，現(xiàn)場數(shù)據(jù)的刷新率不可能低5 秒；作為控制層的操作響應不能大于系統(tǒng)設計的最長時間10等。（2）安全性SCADA 系統(tǒng)的安全性是功能實現(xiàn)的保證，安全性和可靠性并沒有嚴格的區(qū)分。安全性更注重數(shù)據(jù)的秘密性、完整性和不易受外部

14、攻擊，可靠性更側(cè)重于系統(tǒng)的連續(xù)工作時間和對于突發(fā)事件的處理。由于現(xiàn)場大部分過程控制器都具有網(wǎng)絡通訊能力，這就使得網(wǎng)絡接口的安全顯得格外重要?，F(xiàn)代 SCADA 系統(tǒng)中，為保證系統(tǒng)的連續(xù)長期穩(wěn)定工作，冗余是必不可少的。在冗余的本地局域網(wǎng)中，如果其中一個操作站通信發(fā)生故障，網(wǎng)絡上其它的操作站可進行無縫連接。在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，核心工作站通常都設計成兩套，在某一個操作站的硬件或應用程序出問題時，另一臺計算機可立即接管正在處理的運行過程，提高系統(tǒng)的安全性。熱冗余中，在并行處理的方式下的兩套服務器，每臺設備接收和處理相同的信息。當處于熱冗余的服務器檢測到正在運行設備的發(fā)生故障后，立即接管控制權(quán)力并將冗余狀態(tài)變

15、為運行狀態(tài)。故障監(jiān)測和切換過程的時間通常在微秒級，過程處理和數(shù)據(jù)采集與在同一臺設備的運行性能幾乎沒有差別。（3）維護性可維護性是 SCADA 系統(tǒng)性能設計中又一重要因素。如果一個 SCADA 系統(tǒng)具有良好而實用的診斷工具，在硬件或軟件的故障檢測中，維護和維修時間都可降到最低。根據(jù)不同行業(yè)（如供水系統(tǒng)）SCADA 系統(tǒng)的應用重點，制定科學的、切合實際的診斷方法來保證系統(tǒng)可維護性是十分必要的?？删S護性也包括了系統(tǒng)的擴展性。系統(tǒng)的擴展性指的是增加新點、功能或設備等，同時滿足現(xiàn)場生產(chǎn)要求的停工時間。特定系統(tǒng)的擴展性主要由現(xiàn)場應用情況來決定。一般來說主要包括以下方面： 可用物理空間的擴展 各種類型內(nèi)存容

16、量的擴展 處理容量和處理數(shù)據(jù)的擴展 硬件點數(shù)、軟件及協(xié)議的可擴展性 總線長度、連接點和數(shù)據(jù)量的擴展 例行程序、地址、標志及緩沖容量的擴展 由于數(shù)據(jù)量增加而造成掃描周期延長的延展性（4）實用性SCADA 系統(tǒng)的實用性，定義為在功能性、安全性和維護性滿足現(xiàn)場應用的情況下。系統(tǒng)的整體性價比，也是系統(tǒng)的綜合性指標的重要內(nèi)容?？筛鶕?jù)應用場合、地理范圍、生產(chǎn)流程要求、系統(tǒng)硬件/ 軟件、通信網(wǎng)絡、現(xiàn)場安全性要求、維護周期要求等方面綜合考慮。從應用范圍來說，有專業(yè) SCADA 系統(tǒng)、專業(yè)應用。在常規(guī)性建設中，實用性表現(xiàn)較為明顯。如在水處理系統(tǒng)中，系統(tǒng)應用可根據(jù)地理環(huán)境、采集和控制點的數(shù)量、控制器的運行要求等，

17、需進行全面考察和探究。在系統(tǒng)選型上，更注意功能的實現(xiàn)，采用什么樣的應用軟件能全面實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的所有功能。不同的 SCADA 系統(tǒng)應用重點是有差異的。系統(tǒng)信息完整、效率較高、及時掌握運行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)成為管網(wǎng)調(diào)度不可缺少的工具。四個基本功能之間的關(guān)系如圖1.2 所示圖1.2功能性是系統(tǒng)現(xiàn)場應用的基礎(chǔ)，是系統(tǒng)建設的根本目的，它需要其它特性的強有力支持及系統(tǒng)人員的不斷完善健全。安全性是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的保障和生命力所在。 維護性是系統(tǒng)的長期、連續(xù)運行的源泉。 實用性是一套 SCADA 系統(tǒng)基礎(chǔ)效益和建設基石。 成熟的 SCADA 系統(tǒng)在技術(shù)和管理上不斷完善，不

18、斷發(fā)展。本課題要將 SCADA 應用在自來水的管網(wǎng)的管理上，對水資源的配給做出優(yōu)化調(diào)度，并且對管網(wǎng)的突發(fā)意外事件做出決策。（二） 本課題研究的背景、內(nèi)容及意義1 選題背景隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的進步，在世界范圍內(nèi)，計算機已經(jīng)進入工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，并取得了飛速的發(fā)展。在我國經(jīng)濟建設迅速發(fā)展的今天，電子信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和大力倡導工業(yè)自動化，已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。面對城市建設的快速發(fā)展，供水行業(yè)已充分認識到：對城市自來水管網(wǎng)系統(tǒng)，必須采用現(xiàn)代化的管理手段，對其進行高效地管理，使管理由經(jīng)驗型管理向科學型管理轉(zhuǎn)變，大力節(jié)約水資源，改善面向社會的服務水平。利用計算機及信息技術(shù)，對城市自來水行業(yè)進行企業(yè)現(xiàn)代

19、化改造，是保證 企業(yè)實現(xiàn)信息化，并與國際接軌的重要舉措。自來水實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)，城市供配水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS）為背景進行開發(fā)，其主要任務有：對現(xiàn)行的城市供配水管網(wǎng)各功能子系統(tǒng)進行調(diào)查研究，并進行系統(tǒng)需求分析；地理信息系統(tǒng)（GIS）為工具，建立城市供配水管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)學模型，并針對該供配水管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)學模型，進行系統(tǒng)仿真與優(yōu)化設計；建立新系統(tǒng)的日常運行機制，頒布新系統(tǒng)的管理與維護法規(guī)；通過 SCADA 系統(tǒng)，采集實時數(shù)據(jù)、實時狀態(tài)，對水資源的配給做出優(yōu)化調(diào)度。國外如美國、日本等經(jīng)濟發(fā)達國家從八十年代就開始采用計算機技術(shù)對水廠進行控制，隨著計算機技術(shù)的進一步完善，它的自動控制和

20、管理達到了較高水平。 我國各地的自來水廠的設備大多比較陳舊，自動化程度較低，對供水管網(wǎng)采用人工巡檢的方式。由于有的水廠、檢測點、小井地處偏遠且相距較遠，職工的勞動強度很大。在管理上不能及時處理出現(xiàn)的情況，不能及時對爆管、泄露等問題及時做出反應，容易造成供水不足及冒漾，造成服務質(zhì)量下降和水資源的浪費。2選題意義人們的生活離不開自來水，而供水管網(wǎng)承擔著將自來水從水廠輸送到千家萬戶的重任，把供水管網(wǎng)稱作城市的生命線一點也不為過。目前，城市內(nèi)所有供水管網(wǎng)都已連成蜘蛛狀的環(huán)狀管網(wǎng)，遍布在城區(qū)各個角落，環(huán)環(huán)相通的供水管網(wǎng)，不僅均衡了地區(qū)服務壓力，而且使市區(qū)的所有水廠縮小了供水半徑 有效的實施對置互補供水。

21、面對著如此龐大而復雜的供水管網(wǎng)，自來水集團始終在圍繞節(jié)字做文章，在管網(wǎng)的管理、養(yǎng)護、維修、監(jiān)控、及優(yōu)化調(diào)度方面采取了一系列行之有效的措施，不斷提高供水管網(wǎng)運行的安全保障度。進一步探索管網(wǎng)的分區(qū)域管理模式、加強對管網(wǎng)區(qū)域漏失控制的研究，實現(xiàn)對城市供水管網(wǎng)科學化、規(guī)范化的動態(tài)管理，努力降低管網(wǎng)漏損率。所謂區(qū)域，對于現(xiàn)行的整個城市水源的調(diào)度管理，每個水廠、一次水井就是一個區(qū)域；對于全國的水資源管理，每個城市就是一個獨立的區(qū)域。自來水實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)目標是對城市的管網(wǎng)的監(jiān)控、用水量的預測、數(shù)據(jù)的采集及對水源做出優(yōu)化調(diào)度。而本課題的意義是對全國的水資源優(yōu)化配給、調(diào)度提供實踐經(jīng)驗，為建設資源節(jié)約型、

22、環(huán)境友好型社會做出應有貢獻。2 選題內(nèi)容本課題的主要內(nèi)容：1）通過對相關(guān)質(zhì)料的閱讀，了解自來水實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）的基本結(jié)構(gòu)組成以及工作原理。2）SCADA系統(tǒng)方案的設計與比較。3）自來水實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件、硬件的設計4）系統(tǒng)的部分調(diào)試。二 自來水SCADA系統(tǒng)總體設計（一）自來水SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析及監(jiān)控站點組成1自來水SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析（1）總體結(jié)構(gòu)城市自來水SCADA系統(tǒng)可劃分為5個組成部分：水司控制中心、水廠分控中心、管網(wǎng)測壓站、管網(wǎng)加壓站和水源井監(jiān)控站。 一個自來水公司下屬可能有多個水廠，一個自來水廠又有多個工藝過程，同時又負責多個管網(wǎng)測壓站、管網(wǎng)加壓站和水源

23、井監(jiān)控站的管理。如果將系統(tǒng)的所有信息都直接傳送到水司控制中心，由水司完成整個系統(tǒng)的控制是不合理的。因此就需要建立多個水廠分控中心，在水廠內(nèi)建立多個監(jiān)控分站和自來水取水、供水監(jiān)控站點，以實現(xiàn)信息的逐級傳輸和系統(tǒng)的分級控制。 圖2.1 自來水SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖水廠分控中心對水廠的生產(chǎn)及各站點進行實時監(jiān)控，它是系統(tǒng)的信息采集和控制中心。水廠分控中心采集各站點的數(shù)據(jù)信息，并對這些信息進行存儲、分析匯總或打印等處理。通過數(shù)據(jù)分析，及時給出報警信息或向站點發(fā)出控制命令，控制站點設備的運行。水廠分控中心還需將匯總數(shù)據(jù)傳送到水司控制中心，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的調(diào)度和管理。在水廠內(nèi)部根據(jù)生產(chǎn)管理的要求、生產(chǎn)工藝流

24、程的復雜程度、信息量的大小和控制設備的多少來劃分水廠監(jiān)控分站，如：取水泵房分站、反應沉淀池分站、濾站、送水泵房分站或水廠配電室分站等。每一個監(jiān)控分站采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息并上傳至水廠分控中心，同時接受水廠分控中心發(fā)出的控制命令，控制現(xiàn)場的各種工業(yè)設備。除此之外，每一個監(jiān)控分站都具有獨立的操作系統(tǒng)，它們即可由水廠分控中心控制，也可獨立工作脫離系統(tǒng)運行。系統(tǒng)的取水和供水管網(wǎng)監(jiān)控站點也是如此。由于系統(tǒng)可實現(xiàn)信息的逐級傳輸和系統(tǒng)的逐級控制，各個站點又具有獨立的工作能力，因此系統(tǒng)的靈活性和可靠性將大大提高。同時這種方式也適合于自來水行業(yè)現(xiàn)行的管理模式。（2）通信方式SCADA系統(tǒng)一般采用無線傳輸方式來完成整個

25、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和傳輸，使用的設備為無線電臺。無線傳輸一般采用主從應答方式，即主站利用無線網(wǎng)絡下達命令，從站接收到命令后，執(zhí)行相應操作，產(chǎn)生回應?；貞梢詾閿?shù)據(jù)，也可以為系統(tǒng)信息。如前所述，城市自來水公司生產(chǎn)過程自動化監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）包括：水司控制中心、多個水廠分控中心、多個水廠監(jiān)控分站、多個水源井監(jiān)控站、多個管網(wǎng)加壓站和多個管網(wǎng)測壓站。除一個水廠內(nèi)各監(jiān)控分站較為集中外，其它監(jiān)控站點均散布在城市的各個區(qū)域。因此通訊系統(tǒng)應考慮城市地形、地貌的影響。正是由于自來水SCADA系統(tǒng)既有集中，又有分散的特點，在實際應用中亦采用劃分區(qū)域、有線無線結(jié)合的通信策略。具體做法是：以一個水廠為一個通信區(qū)域，水

26、廠分控中心為通信控制中心；水廠內(nèi)部各監(jiān)控站點與水廠分控中心采用有線通信方式（RS485），也可以采用無線通訊方式（電臺）；水廠管轄下的取水、供水管網(wǎng)監(jiān)控站點與水廠分控中心采用無線通信方式（電臺）；水廠分控中心與水司控制中心之間采用聯(lián)網(wǎng)通信方式（微波、光纜、衛(wèi)星、無線電、租用電話線等）。 圖2.2 SCADA系統(tǒng)通信方式（3）基本組成單元RTU（遠程測控終端）是SCADA系統(tǒng)的基本組成單元，采集、控制和通信是他所具有的基本功能。對于具有分布式、集散型、網(wǎng)絡化特點的企業(yè)，其SAS/SCADA系統(tǒng)的建立，離不開承上啟下的RTU產(chǎn)品。隨著應用領(lǐng)域的不同，RTU也有不同形式的構(gòu)成與特點。 以城市自來水公

27、司為例，城市供水綜合自動化系統(tǒng)中的SCADA系統(tǒng)，必須具備并且非常重要的一個功能就是：實時、準確地監(jiān)測遍布于全市的自來水管網(wǎng)的壓力變化情況，另外還可能監(jiān)測流量、余氯和濁度三個數(shù)據(jù)信息。應用于管網(wǎng)測壓的RTU產(chǎn)品就是為此目的而設計的。由于管網(wǎng)測壓工藝簡單、無須控制、散布廣泛，因此就要求此類RTU產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、價格便宜等特點。水廠生產(chǎn)工藝較為復雜，采集控制點較多，因此也需要有功能較為強大RTU產(chǎn)品來支持。一般來說，此類RTU產(chǎn)品應具有多種類型的信號輸入，具有強大的軟件支持，具有梯形圖、C語言等編程能力，可支持PID等多種控制算法，可實現(xiàn)有線或無線通信方式。在很多場合還需要它具有監(jiān)視和

28、操作功能。只有這樣，才能夠滿足不同水廠、不同工藝、不同用戶的要求。下面將以SuperERTU為例說明城市供水SCADA系統(tǒng)中監(jiān)控站點的組成。2 監(jiān)控站點組成（1）水廠監(jiān)控分站水廠監(jiān)控分站有：單RTU（SRC）、多RTU（SRRC）、多RTU級連（SRTRC）等多種組成形式。它們各有優(yōu)缺點，需根據(jù)實際情況和用戶要求選擇。單RTU方式（SRC）此種組成方式是：信號（Signal）RTU分控中心（Center）的結(jié)構(gòu)形式。即監(jiān)控分站的所有采集及控制信號全部連接到一個RTU上，再通過RS485線將采集數(shù)據(jù)傳送到水廠分控中心。監(jiān)控分站的全部采集控制工作由一個RTU來完成。其結(jié)構(gòu)圖見圖2.3。優(yōu)點：使用的

29、RTU少。缺點：RTU結(jié)構(gòu)龐大，需要有大量的輸入輸出接口，需要完成大量的采集控制功能；采集控制過于集中，可靠較性差；需要使用大量的信號電纜，施工較為困難。此方式適用于規(guī)模較小，采集控制現(xiàn)場距離觀測室較近，不需要現(xiàn)場監(jiān)視的監(jiān)控分站。 圖2.3 水廠監(jiān)控分站 SRC結(jié)構(gòu)圖多RTU方式（SRRC）此種組成方式是：信號（Signal）多個RTU分控中心（Center）的結(jié)構(gòu)形式。即對監(jiān)控分站的采集控制信號加以分類，并分別連接到不同的RTU上，再通過RS485線將采集數(shù)據(jù)傳送到水廠分控中心。監(jiān)控分站的采集控制工作由多個RTU來完成。其結(jié)構(gòu)圖見圖2.4。優(yōu)點：每個RTU的規(guī)模較??；采集控制功能分散到不同的

30、RTU上，可靠性高。缺點：使用的RTU較多；需要使用大量的信號電纜，施工較為困難。此方式適用于易劃分功能，規(guī)模較小，采集控制現(xiàn)場距離觀測室較近，不需要現(xiàn)場監(jiān)視的監(jiān)控分站。圖2.4 水廠監(jiān)控分站SRRC結(jié)構(gòu)圖當水廠監(jiān)控分站與水廠分控中心之間采用無線方式通信時，可選擇監(jiān)控區(qū)域內(nèi)某一RTU作為數(shù)據(jù)與電臺連接，由它提供數(shù)據(jù)通信通道。 在以上各種結(jié)構(gòu)中，觀測室可以是無人職守的。（2）供水管網(wǎng)壓力監(jiān)控站分站結(jié)構(gòu)較為簡單，主要以管線壓力檢測為主。檢測RTU可留有備分檢測接口，用于流量、余氯和濁度三個信息的采集。站點結(jié)構(gòu)圖見圖2.5圖2.5供水管網(wǎng)壓力監(jiān)測分站結(jié)構(gòu)圖 （3）供水管網(wǎng)中途加壓監(jiān)控分站供水管網(wǎng)中途

31、加壓監(jiān)控分站結(jié)構(gòu)與水廠送水泵房監(jiān)控分站結(jié)構(gòu)類似。 (4) 水源井監(jiān)控分站水源井監(jiān)控分站包括采集和控制兩部分內(nèi)容。RTU通過變送器采集信號，通過啟動箱控制潛水泵的啟停，通過三通閥控制水流流向。（二）自來水SCADA系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)SCADA系統(tǒng)是建立在3C+S(Communication Control Sensor)基礎(chǔ)上。SCADA吸引應用的不斷發(fā)展和普及，得益于其基礎(chǔ)技術(shù)3C+S近年來的快速發(fā)展。全面了解這些基礎(chǔ)技術(shù)發(fā)展，將有利于SCADA系統(tǒng)的應用水平的提高與發(fā)展。1計算機技術(shù)近年來，計算機技術(shù)快速發(fā)展，功能強大和運行速度更快的硬件技術(shù)，不斷更新的視窗操作系統(tǒng)Windows軟件平臺以及網(wǎng)絡

32、技術(shù)的迅猛發(fā)展，支持著大型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)處理功能，可以承擔處理大型的控制和信息處任務。功能強大的計算機系統(tǒng)平臺及網(wǎng)絡技術(shù)，使得計算機得到了廣泛的應用，更為構(gòu)建功能強大的SCADA系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件。在SCADA系統(tǒng)中，計算機主要做Master或調(diào)度中心。近年來國內(nèi)外許多廠家都推出了機遇Windows的forSCADA的組態(tài)軟件。如WondWare的InTouch，西門子公司的WinCC,澳大利亞的CiTech，MEIG D Interlution 公司的FIX等。這些軟件平臺上可以完成給水調(diào)度相關(guān)的數(shù)據(jù)采集，提供了于多種PLC或其他智能設備通訊的驅(qū)動程序，動態(tài)數(shù)據(jù)交換DDE等功能，以便實現(xiàn)數(shù)據(jù)處

33、理，數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)記錄等工作，具有良好的圖形化人機調(diào)度，節(jié)能降耗提供了盡善盡美的手段。計算機的網(wǎng)絡功能為城市供水的多級SCADA調(diào)度系統(tǒng)的建設和水廠生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，供水企業(yè)管理系統(tǒng)的一體化提供了有利的條件。2通訊(Communication)技術(shù)通訊技術(shù)與設備的選擇是構(gòu)建SCADA系統(tǒng)最豐富多彩的部分，SCADA系統(tǒng)設計是否合理，通訊技術(shù)的選擇十分重要。根據(jù)前面提到SCADA系統(tǒng)分為四層，所以，通訊技術(shù)可分為三個層次：信息與管理層的通訊。這是計算機之間的網(wǎng)絡通訊，實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡互聯(lián)與擴展，獲得遠程訪問服務。將SCADA系統(tǒng)聯(lián)入Internet，不但可以享受公共網(wǎng)絡的廉價服務，而且可以將控制與

34、管理信息漫游到全世界，實現(xiàn)全球資源共享。控制層的通訊。即控制設備與計算機、或控制設備之間的通訊。這些通訊多采用標準的測控總線技術(shù)，要根據(jù)控制設備的選型確定通訊協(xié)議，也要求控制設備選型盡量統(tǒng)一，以便于維護管理。設備底層的通訊。即監(jiān)測儀表、執(zhí)行設備、現(xiàn)場顯示儀表、人機界面等的通訊。底層設備數(shù)字化，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電流或電壓信號模擬信號連接。數(shù)字化設備之間的通訊多采用串行通訊，如RS232C、RS480、RS422等，而通用串行總線USB(Universal Serial Bus)是近期推出的高效率、即插即用、熱切換的接口通訊協(xié)議，具有良好的應用前景。根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式，通訊可分為有線通訊和無線通訊兩大類

35、。選擇不同的傳輸方式，對通訊可靠性和通訊成本有顯著影響。無線通訊技術(shù)包括微波通訊、短波通訊、雙向無線尋呼等，應用較多的是超短波200MHz的通訊。當前正在發(fā)展的雙向無線尋呼為構(gòu)成供水SCADA系統(tǒng)中的監(jiān)測點、井群等通訊將會有十分重要的作用，是一種既可靠又廉價的通訊手段。有線通訊可以利用公共數(shù)據(jù)網(wǎng)進行，或通過電話、電力線路進行載波通訊，但成本非常高，維護也比較困難，只有在短距離且可靠性要求非常高情況下采用。3控制(Control)技術(shù)控制設備為SCADA系統(tǒng)的下位機，主要指遠方終端RTU和現(xiàn)場測控智能裝置，也可以是專用的RTU、智能儀表和智能控制器以及PLC系統(tǒng)等統(tǒng)稱下位控制單元?？刂圃O備是城市

36、供水管網(wǎng)調(diào)度執(zhí)行系統(tǒng)的重要組成部分，并對SCADA系統(tǒng)的可靠性和價格影響相當大。目前常用的控制設備有工控機(IPC)、遠方終端(RTU)、可編程邏輯控制器(PLC)、單片機、智能設備等多種類型。IPC的軟硬件與普通計算機相同，其本質(zhì)還是計算機，具有大容量和高速數(shù)據(jù)處理能力，其軟件十分豐富，有理想的界面。目前在供水SCADA系統(tǒng)中應用還不多見，但隨著現(xiàn)場設備的數(shù)字化及與控制設備通訊連接技術(shù)(如USB)的發(fā)展，IPC的應用可能會不斷增加。PLC是嚴謹、方便、易安裝、易編程、高可靠性的技術(shù)產(chǎn)品。它提供高質(zhì)量的硬件、高水平的系統(tǒng)軟件平臺和易學易懂的應用軟件，能與現(xiàn)場設備方便聯(lián)接，特別適于邏輯控制和計時

37、、計數(shù)等，多數(shù)產(chǎn)品還適用于復雜計算和閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。PLC -般用于構(gòu)建供水SCADA的調(diào)度執(zhí)行系統(tǒng)，特別是泵站的控制。RTU是介于IPC與PCL之間的產(chǎn)品，它既有IPC強大的數(shù)據(jù)處理能力，又具備PLC方便可靠的現(xiàn)場設備接口，特別是遠程通訊能力比較強。RTU適于在供水SCADA系統(tǒng)中完成較大型的或遠程的控制任務。單片機是一種廉價的控制設備，在追求低成本的情況下，單片機構(gòu)成供水SCADA系統(tǒng)下位機已成為主流。單片機有許多系列，品種豐富，但在使用前都必須經(jīng)過二次，丌發(fā)，需要邏輯設計，驅(qū)動設計、通訊協(xié)議設計、可靠性設計和軟件開發(fā)等。單片機主要用于供水SCADA系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集或設備控制任務。近年來的現(xiàn)

38、場總線技術(shù)(FCS)的發(fā)展又為單片機的應用帶來了良好的前景，如美國ECHELON公司設計的神經(jīng)元芯片，可以解決復雜的通訊控制任務，使得控制網(wǎng)絡的構(gòu)建得以簡化，成本也大為降低。4傳感(Sensor)技術(shù)在供水SCADA系統(tǒng)中，為了了解各水廠的工作狀況和供水管網(wǎng)的運行狀態(tài)，必須安裝著許多傳感器(壓力變送器、流量變送器、電量變送器、水質(zhì)監(jiān)測儀表等)，來完成SCADA系統(tǒng)實時的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集任務。傳感器可分為智能型和非智能型兩類。非智能型完成電量的標準化信號轉(zhuǎn)換和非電量的理化數(shù)據(jù)向標準化電量信號轉(zhuǎn)換。智能型傳感器除完成上述非智能型傳感器的工作之外，還具有上、下限報警設置、數(shù)據(jù)顯示、簡單數(shù)字邏輯控制等功能

39、。最新的智能傳感器大都具有某種現(xiàn)場總線功能，可以與SCADA的上位計算機或下位控制單元通訊，構(gòu)成SCADA系統(tǒng)的一個重要組成部分。在城市供水SCADA系統(tǒng)中需要傳感的參數(shù)主要有：壓力、流量、水質(zhì)（包括余氯、濁度、色度、水溫、電導率等）、水位、濕度、電壓、電流、功率、功率因素以及接近丌關(guān)、限位開關(guān)、水位開關(guān)、繼電器、變頻調(diào)速器等。傳感器在SCADA系統(tǒng)中的數(shù)量相對較多，種類也較大。傳感器在各工作現(xiàn)場的布置，特別是供水管網(wǎng)中監(jiān)測點布置合理與否，不僅影響SCADA系統(tǒng)的設備費用，而且影響系統(tǒng)對管網(wǎng)的調(diào)度效果以及供水服務質(zhì)量。因此，傳感器的選擇、可靠性、布置位置，對SCADA系統(tǒng)長期、穩(wěn)定、可靠的工作

40、起著至關(guān)重要的作用。（三）城市自來水SCADA系統(tǒng)的建立1城市自來水SCADA系統(tǒng)設計原則要實現(xiàn)城市供水“優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、安全”的目標并創(chuàng)造最大的經(jīng)濟效益和社會效益，建立的供水SCADA監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)必須具有開放性好、可靠性高、適應性強等的特點。為保證供水SCADA系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、先進性、經(jīng)濟性和實用性，一般遵循下列總體設計原則：采用標準化、通用化和系列化的計算機硬件產(chǎn)品。采用符合國際標準或產(chǎn)業(yè)標準的成熟可靠的軟件產(chǎn)品。軟件要具有良好的模塊化以及標準的互聯(lián)接口，便于組成各種規(guī)模的系統(tǒng)及產(chǎn)品和技術(shù)的更新?lián)Q代。采用智能化自控設備，保證實時數(shù)據(jù)傳遞的快速、準確、有效、完整。2城市自來水SCAD

41、A系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計一個城市的供水SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)隨城市供水特點、城市規(guī)模、企業(yè)經(jīng)濟技術(shù)條件等情況的不同而有所區(qū)別。但一般來說，一個SCADA系統(tǒng)由中心控制室、遠程終端RTU(remove terminal unit)(包括水廠、泵站、管網(wǎng)監(jiān)測、自動閥門等)、系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.6所示。（1）中心控制室調(diào)度中心主控臺是系統(tǒng)的控制中心，用無線通信的方式司各終端組成一對多點的星型網(wǎng)絡，兩臺互為熱備份工業(yè)計算機機完成數(shù)據(jù)通信，通過集線器完成與服務器的數(shù)據(jù)傳輸。監(jiān)視器可通過圖形用戶界面GUI(Graphical User Interface)訪問SCADA數(shù)據(jù)庫中的所有的數(shù)

42、據(jù)，并通過報表方式最示測控信息，使用歷史數(shù)據(jù)和趨勢數(shù)據(jù)。利用大屏幕投影儀，應用高清晰度的圖形實時顯示與監(jiān)視。所有的報警事件均能通過網(wǎng)絡打印機在線自動打印，并附有時間標簽、報警原因以及受影響區(qū)域的用戶清單。調(diào)度中心的主要任務是：實時顯示、查詢各泵站的狀態(tài)信息和管網(wǎng)狀態(tài)信息（包括壓力、流量、水質(zhì)等）；對遠程控制終端（RTU）進行遙控操作，包括控制水泵的開啟、變頻調(diào)速工頻的改變、自動閥門的開啟度、水質(zhì)控制設備等；日常事務處理。 圖2.6城市自來水SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（2）遠程終端（RTU）設備遠程終端（RTU）設備主要包括兩部分內(nèi)容：一是遠程數(shù)據(jù)采集設備，主要有壓力監(jiān)測設備、水質(zhì)監(jiān)測設備、流量監(jiān)

43、測設備和其它設備狀態(tài)傳感器；一是遠程控制設備，主要有變頻器、自動閥門、自動切換開關(guān)、水質(zhì)控制設備以及制水控制設備等。（3）系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡系統(tǒng)通訊主要是指RTU(數(shù)據(jù)采集和控制)與中心控制室之間的通訊。目前SCADA系統(tǒng)的通訊方式主要有兩種：有線和無線。有線網(wǎng)絡傳送抗干擾性強、可靠性高，穩(wěn)定性好，但成本高、維護困難以及靈活性差。無線通訊網(wǎng)絡靈活又經(jīng)濟，隨著智能設備的開發(fā)和利用，無線通訊傳輸方式將成為最主要和最有效的數(shù)據(jù)傳輸控制方式。（4）企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)在企業(yè)內(nèi)部建立個局域網(wǎng)，使中心控制室和各工作站相聯(lián)，為供水調(diào)度、數(shù)據(jù)查詢、在線監(jiān)控、處理日常事務等服務。根據(jù)需要，從邏輯結(jié)構(gòu)上網(wǎng)絡可分為：供水監(jiān)控與調(diào)度

44、系統(tǒng)；辦公自動化系統(tǒng)（企業(yè)管理信息系統(tǒng)MIS）；地理信息系統(tǒng)(GIS)；業(yè)務經(jīng)營管理系統(tǒng)等幾大部分。企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)向上可以與Internet相聯(lián)接，以實現(xiàn)資源共享。3網(wǎng)絡設計（1）概述網(wǎng)絡是城市供水SCADA系統(tǒng)重要組成部分之一，也是關(guān)鍵的部分，網(wǎng)絡設計合理與否，直接影響到系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。網(wǎng)絡平臺可采用客戶機服務器模式(Client/Server)，同傳統(tǒng)的文件服務器和主機終端模式相比，整個系統(tǒng)中服務器和客戶機的工作負荷分配合理，大大減少網(wǎng)絡通信量同時從網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展趨勢看，客戶機服務器體系結(jié)構(gòu)的先進性與成熟性是比較理想的選擇。網(wǎng)絡以SWITCH為核心，拓樸結(jié)構(gòu)為星型，并留有In

45、ternet接口。網(wǎng)絡系統(tǒng)以服務器和交換機為核心構(gòu)成網(wǎng)絡信息中心，主干網(wǎng)帶寬為IOOM或更高，子網(wǎng)帶寬為10M或更高。各子系統(tǒng)可分別通過集線器(HUB)以100M或者更高的帶寬上聯(lián)至網(wǎng)絡交換機。（2）軟件平臺服務器軟件平臺1）網(wǎng)絡操作系統(tǒng)選用微軟公司的Windows 2000 Server，它集Windows與其作系統(tǒng)（如UNIX，VMS）的技術(shù)為一體，是客戶機/服務器結(jié)構(gòu)的高性能、可靠且開放的操作系統(tǒng)。 2）選用MS SQL Server7.0作為數(shù)據(jù)庫服務器，用于為網(wǎng)絡前端的各種應用提供包括數(shù)據(jù)存儲、查詢和操作在內(nèi)的各種事務處理服務3）郵件服務器選用MS Exchange Server 6

46、.0工作站軟件平臺 1）客戶機操作系統(tǒng)選擇Windows 98/me/2000 Professional/xp中文版。 2）各工作站安裝Office 2000或更高版本的中文軟件，進行文字輸入、編輯、制表等辦公自動化工作。 3）客戶機安裝MS Exchange Client軟件和OUTLOOK 2000，瀏覽器選用Internet Explorer 5.0或更高版本。（3）硬件平臺 網(wǎng)絡服務器 服務器是網(wǎng)絡的核心，所有工作站都共享其上的數(shù)據(jù)。它的性能好壞直接關(guān)系到整個網(wǎng)絡的使用效果，因此選用一臺高性能的專用服務器，其具體型號要根據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)中連接的工作站點個數(shù)來確定。推薦選用HP服務器、IBM服

47、務器、聯(lián)想服務器。同型服務器共二臺，一臺作為主域控制器，另一臺作為備份域控制器。 網(wǎng)絡管理工作站選用性能較高的商用機。 CIS工作站選用性能較高的商用機，用于圖形數(shù)據(jù)的錄入與編輯。 工作站也采用性能較高的商用機，如聯(lián)想、IBM等。 網(wǎng)絡交換機，要求有12個以上lO/l OOM以太網(wǎng)端口，一個擴展端口 一個互連端口。 網(wǎng)絡集線器，可選用D-Link集線器。 網(wǎng)卡可選用D-Link的10M網(wǎng)卡。 備份光盤刻錄機用于系統(tǒng)備份。 每臺服務器配備1000VA的UPS -臺，每臺工作站分別配備500VA的LipS一臺。（4）網(wǎng)絡安全設計 (1)容錯設計 Vrfiridows 2000 Server以域管理

48、作為網(wǎng)絡的管理核心，因此，為了保證網(wǎng)絡的安全性，在主域控制器(PDC)之外，設一個備份域控制器(BDC)，保證網(wǎng)絡正常登錄和管理。(2)備份設計任何措施的容錯技術(shù)都不是萬能的，為防止網(wǎng)絡系統(tǒng)癱瘓，進行數(shù)據(jù)各份，定時將服務器內(nèi)數(shù)據(jù)用光盤進行備份。(3)網(wǎng)絡防病毒設計為了保證網(wǎng)絡不受侵犯，確保數(shù)據(jù)安全，采取如下措施：服務器安裝LAN服務器防病毒軟件：工作站安裝LAN用戶端防病毒軟件。(4)對用戶訪問服務器權(quán)限限制整個網(wǎng)絡系統(tǒng)管理模式采用小組集中管理，系統(tǒng)管理員擁有最高權(quán)限，用戶按工作性質(zhì)分成若干小組，并授予各自負責范圍內(nèi)的系統(tǒng)管理權(quán)限：系統(tǒng)管理員對網(wǎng)絡安全進行以下幾個方面的控制：入網(wǎng)安全性：控制哪

49、些用戶可以登錄到服務器并獲取網(wǎng)絡資源?？刂朴脩舻卿洉r間和指定工作站：權(quán)限安全性：各用戶及工作組被授予一定權(quán)限，可以訪問哪些目錄和文件：屬性安全性：決定一文件或目錄是否可以查看、共享、修改和刪除；服務器安全性：控制對服務器控制臺許可操作的限制。 4數(shù)據(jù)采集、控制和調(diào)度系統(tǒng)的設計（1）調(diào)度系統(tǒng)的軟件平臺早期調(diào)度系統(tǒng)主站軟件多數(shù)在DOS環(huán)境下開發(fā)，目前主要以基于WINDOWS平臺的調(diào)度軟件。WINDOWS環(huán)境能夠提供三種重要且最基本的服務。一是執(zhí)行基本的輸入輸出功能，負責與鍵盤、鼠標、顯示器、打印機、磁盤文件和串行通信設備打交道，其110函數(shù)遠比DOS豐富。其次是內(nèi)存管理，允許程序動態(tài)申請和釋放內(nèi)存

50、。第三是支持多任務，即允許兩個或多個程序共享CPU、內(nèi)存和I/O設備。因此WINDOWS平臺具有不同于其它操作環(huán)境的特點，例如：支持多任務、應用程序間具有一致的用戶界面、任務間可實現(xiàn)數(shù)據(jù)文件交換和文件共享，提供動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)、對象的連接和嵌入OLE( Object Linking and Embedding)三種基本的數(shù)據(jù)交換方法。就目前計算機軟硬件技術(shù)和計算機網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展來看，64位基于圖形搶先式多任務計算機操作系統(tǒng)的應用將成為主流。它具備聯(lián)網(wǎng)功能，可配備各種性質(zhì)的網(wǎng)絡工作站，使計算機輔助調(diào)度和管理成為可能，為以PC機為基礎(chǔ)的SCADA系統(tǒng)提供了廣闊的發(fā)展前景。其中Microsof

51、t公司推出的Windows NT和Windows 2000應為首選軟件運行平臺。目前，國內(nèi)應用最為普遍的三大計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)是Novell Net Ware、Windows NT和UNIX作為調(diào)度系統(tǒng)微機網(wǎng)絡，建議采用Novell Net Ware或Windows NT，因在異構(gòu)網(wǎng)絡間可實現(xiàn)信息交換。在Windows NT和UNIX網(wǎng)上采用的是TCP/IP協(xié)議，而在Novell網(wǎng)上同時采用IPX/ SPX和TCP/IP協(xié)議。（2）遠程終端(RTU)的建立1數(shù)據(jù)采集遠程終端(RTU)實時地或周期性地從RTU中采集數(shù)據(jù)是SCADA系統(tǒng)的最基本功能。在城市供水調(diào)度系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集幾乎都采用問答(Pol

52、ling)運行方式。RTU有兩種可選用的響應方式：第一種方式是發(fā)送所需點或點集的實際值或狀態(tài)值。另一種方式是僅發(fā)送前一次查詢請求以來狀態(tài)發(fā)生過變化或數(shù)據(jù)值超過一預定定義的增量變化范圍的點或點集。調(diào)度系統(tǒng)宣采用第二種方式，此方式的優(yōu)點是減少了主站處理過程中的時間。通信線路的平均負荷也比第一種方式要小。數(shù)據(jù)采集功能具體要求應包括：能對被測目標進行連續(xù)的監(jiān)測，RTU遠程組態(tài)，校核因傳送所引進的數(shù)據(jù)錯誤，能進行實時報警，提供自動補漏數(shù)據(jù)的措施，自動存儲歷史數(shù)據(jù)。(1)管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集終端城市管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集終端要求采集的數(shù)據(jù)準確、可靠。主要功能技術(shù)指標如下：可以15min為間隔定點記錄數(shù)據(jù)，從00：00丌始至

53、23：45結(jié)束。內(nèi)存容量應當可保留三天內(nèi)數(shù)據(jù)，采用電池后備；RS232通信接口，通信速率1200 bps通信協(xié)議支持無線網(wǎng)：模擬量分辨率8位，一路差分兩路單端輸入，帶有雷擊防護；平均故障間隔時間MTBF(Mean Time Between Failure)10000 h。對于加壓站、井群應用現(xiàn)場，須有管網(wǎng)終端擴展參數(shù)輸入和遙控輸出功能。(2)水廠數(shù)據(jù)采集終端水廠終端監(jiān)測的對象是物理原始數(shù)據(jù)，變化比較緩慢，但數(shù)據(jù)量比較龐大，且分布廣泛。有兩種應用方案：一種是采用集中式結(jié)構(gòu)，另一種是集散式結(jié)構(gòu)。集中式結(jié)構(gòu)終端主要功能技術(shù)指標是：a以30 min為問隔定點記錄數(shù)據(jù)，從oo：00開始至23：30結(jié)束。

54、內(nèi)存容量應當可保留三天內(nèi)數(shù)據(jù)，采用電池后備：bRS232通信接口通信速率1200 bps，通信協(xié)議支持無線網(wǎng)；c模擬量分辨率8位，輸入通道16路差分(32路單端)輸入，帶光電隔離、雷擊防護：d脈沖量輸入通道16路輸入，帶有光電隔離、雷擊防護；e開關(guān)量輸入通道16路輸入，帶有光電隔離、雷擊防護；f開關(guān)量輸出通道4路，帶有光電隔離、雷擊防護：gMTBFlOOOOh。集散式結(jié)構(gòu)終端主要功能技術(shù)指標如下：a全圖形化WINDOWS人機界面，帶有實時多任務內(nèi)核；b具有數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)顯示、背景圖形、數(shù)據(jù)處理、報表、通信方式、用戶授權(quán)等各個功能的組態(tài)：系統(tǒng)運行參數(shù)可以動態(tài)交換；c以30min為間隔定點記錄數(shù)據(jù)，從00：00開始至23：30結(jié)束?？杀Ａ粢荒陜?nèi)數(shù)據(jù)；d。RS232通信接口，通信速率1200bps通信協(xié)議支持CAN或LON等現(xiàn)場總線協(xié)議標準，帶光電隔離、雷擊防護：支持NOVELL、NT網(wǎng)絡。2控制遠程終端(RTU)控制遠程終端(RTU)是指操作遠距離設備運行的執(zhí)行設備。這個過程包括：被控設備的選擇以及執(zhí)行操作指令。正確的選擇和操作是供水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度和供水安全的關(guān)鍵。因此需采用選擇一確認選擇一操作前校核的操作步驟?？刂七h程終端(RTU)主要包括：自動閥門、水質(zhì)控制設備、水泵站（一泵站、二泵站及加壓泵站）等。(1)泵站