實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)的,scada,應(yīng)用,無線通信

1、實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的,scada,應(yīng)用，無線通信SCADA系統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的注意事項(xiàng)1、SCADA系統(tǒng)的特點(diǎn)SCAD A (Superv i soryControlandDataAcqui s i t i on)系統(tǒng)即監(jiān)視 控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)控制與調(diào)度管理自 動(dòng)化系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及 信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能，可廣泛應(yīng)用于電力、水利、石油、化工、環(huán) 保和市政等眾多領(lǐng)域。SCADA系統(tǒng)一般采用分散式測(cè)控、集中式管理的方式，整個(gè)系統(tǒng) 由監(jiān)控中心、若干個(gè)分散的遠(yuǎn)程測(cè)控終端RTU(RemoteTerminalUnit)和通信介質(zhì)三部分組成。監(jiān)控中心又稱主 站

2、，是SCADA系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)控制管理整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；RTU又 稱外圍站點(diǎn)，是采用微處理器或DSP的可獨(dú)立運(yùn)行的智能測(cè)控模塊, 完成各種遠(yuǎn)端現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與處理、現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制以及與 遠(yuǎn)程控制中心的通信，具有易擴(kuò)展性和易維護(hù)性特點(diǎn)；通信介質(zhì)根 據(jù)實(shí)際需求和應(yīng)用對(duì)象的不同多種實(shí)現(xiàn)方式，下面稍作分析。2、通信介質(zhì)的選取數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)分為有線和無線兩類。有線傳輸方式如：電力線載 波、RS-485現(xiàn)場總線和PSTN公用電話網(wǎng)等。無線傳輸方式如： VHF/UHF無線電臺(tái)、ISM擴(kuò)頻電臺(tái)、GSM移動(dòng)電話網(wǎng)以及衛(wèi)星通信網(wǎng) 等。每種方法各種其特點(diǎn)。電力線載波利用現(xiàn)有的供電線路不需另鋪專用通信線路，但電力 線

3、固有干擾較大，且載波信號(hào)只能在一個(gè)配電變壓器區(qū)域內(nèi)傳送， 通信跟蹤較短；RS-485現(xiàn)場總線具有通信效率高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn), 但用于大容量系統(tǒng)時(shí)鋪設(shè)專用線路工程造價(jià)太高。PSTN公用電話網(wǎng)和GSM移動(dòng)電話網(wǎng)的初期投入費(fèi)用少，無盲區(qū) 覆蓋，但日積月累的運(yùn)營費(fèi)用極高；ISM (工業(yè)科學(xué)醫(yī)療用途)頻段 的擴(kuò)頻電臺(tái)（2.4GHz）及微波（4GHz以上）可用于遠(yuǎn)距離、高性能 傳輸，但價(jià)格昂貴。VHF/UHF無線電臺(tái)：傳輸距離較遠(yuǎn)，只需維護(hù)費(fèi)用而無運(yùn)營費(fèi)用, 系統(tǒng)使用及站點(diǎn)擴(kuò)展很方便，尤其適用于大容量分散式SCADA系統(tǒng), 其性能價(jià)格比高，但必須向當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理部分中請(qǐng)相應(yīng)頻點(diǎn)才可 使用。由此可見，有線與

4、無線方式各有利弊，有線通信的優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù) 傳輸?shù)目煽啃?，但?dāng)RTU分散時(shí)測(cè)控系統(tǒng)輔設(shè)專用線路造價(jià)過高； 而無線通信則在大容量SCADA系統(tǒng)中優(yōu)勢(shì)明顯。城市路燈監(jiān)控系統(tǒng) 正是采用VHF/UHF無線電臺(tái)通信方式，己在南京、福州、長春等省 會(huì)城市連續(xù)常運(yùn)行幾年且客戶反映好。實(shí)踐證明，只要解決好數(shù)據(jù) 傳輸?shù)目煽啃赃@一關(guān)鍵問題，就能保證整個(gè)無線通信SCADA系統(tǒng)正 ?？煽窟\(yùn)行。3、城市路燈無線通信SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)該系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)主要由三部分構(gòu)成：監(jiān)控中心、若干個(gè)外圍站 RTU及VHF/UHF無線電臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。監(jiān)控中心選用TAIT855/856 基地臺(tái)，外圍站選用MotorolaGM300車載電臺(tái)。

5、城市路燈無線通信 SCADA系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。3. 1監(jiān)控中心組成和功能城市路燈無線通信SCADA系統(tǒng)的控制中心主要由主控機(jī)、后備機(jī)、 服務(wù)器、大屏幕多媒體投影機(jī)、電臺(tái)、鐵塔及天線等組成。主控機(jī)與服務(wù)器按Client/Server結(jié)構(gòu)連網(wǎng)。主控機(jī)作為系統(tǒng)的 客戶機(jī)，由一臺(tái)Intell控機(jī)構(gòu)成，用VB語言編程，主要功能實(shí)現(xiàn) 人機(jī)界而并通過無線Modem與電臺(tái)連，向RTU發(fā)送控制指令，接收 返回的檢測(cè)數(shù)據(jù)和狀態(tài)參數(shù)。為提高系統(tǒng)的可靠性，在該系統(tǒng)中采 用另一臺(tái)Intel工控機(jī)作為后備機(jī)對(duì)主控機(jī)進(jìn)行備份。用一臺(tái)IBM服務(wù)器作無線通信SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，RTU 采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)主控機(jī)處理后

6、存放在數(shù)據(jù)服務(wù)器中，其它管理系統(tǒng) 經(jīng)授權(quán)可以直接訪問該服務(wù)器，很容量實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享。監(jiān)控中心主要完成以下功能：（1）大屏幕多媒體投影機(jī)動(dòng)態(tài)顯示SCADA系統(tǒng)中每一個(gè)RTU在 城市地圖中所處位置及該站點(diǎn)的工作狀態(tài)和實(shí)時(shí)參數(shù)（包插各條線 路的交流電壓、電流、功率、電度表讀數(shù)、亮燈率等）。（2）根據(jù)該城市所處經(jīng)糾度及日出日落時(shí)間，制定出對(duì)應(yīng)全年 的每H開/關(guān)燈時(shí)間曲線以實(shí)時(shí)控制路燈的通/斷；另外可由控制人 員結(jié)合具體情況，修改開/關(guān)燈時(shí)間，并傳送給RTU以進(jìn)行控制。（3）定時(shí)巡檢/定點(diǎn)檢測(cè)RTU,并通過無線Modem獲取RTU返回 的開關(guān)狀態(tài)、數(shù)據(jù)參數(shù)及報(bào)警碼。（4）在巡檢過程中，若發(fā)現(xiàn)故障或

7、參數(shù)越限，可進(jìn)行聲光報(bào)警, 并在大屏幕上動(dòng)態(tài)顯示以該站點(diǎn)位置為中主的放大地圖及相應(yīng)的工 況、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及故障形式。（5）具有節(jié)省能源功能，實(shí)行全夜燈/半夜燈兩種工作方式，由 控制人員針對(duì)每條線路決定是否采用半夜燈方式及任意調(diào)節(jié)半夜燈 的起止時(shí)間。同時(shí)還具有防竊電監(jiān)測(cè)功能：當(dāng)檢測(cè)到某一支路電流 值大于正常運(yùn)行值時(shí)，若同一 RTU中其它支路電流值正常（表明 A/D芯片工作正常），則該支路存在竅電現(xiàn)象。（6）采用虛擬儀表方法顯示電壓表、電流表、電度表等儀表形 狀，利用VB控件Meter在儀表盤上直觀顯示模擬數(shù)據(jù)量的動(dòng)態(tài)變化。（7）定時(shí)對(duì)所有RTU進(jìn)行校時(shí)，確保外圍站時(shí)間準(zhǔn)確性。（8）數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)及報(bào)

8、表打印功能。3. 2無線通信3. 2. 1通信介質(zhì)無線通信SCADA系統(tǒng)監(jiān)控中心與RTU之間采用VHF/UHF無線電臺(tái) 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，工作頻率為203450Hz （須向當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理部門 申請(qǐng)相應(yīng)的頻點(diǎn)），數(shù)據(jù)通信的調(diào)制方式為FSK,傳送速率為300 1200bps。RTU站點(diǎn)間分布較散，與監(jiān)控中心距離較遠(yuǎn)，因此通信體 制采用大區(qū)制。監(jiān)控中心選用TAIT855/856基地臺(tái)，發(fā)射功率為45W,工作在全雙工方式，覆蓋范圍與高增益全向天線鐵塔的高度有 關(guān)，半徑可達(dá)幾十公里。RTU采用MotorolaGM300車載電臺(tái)，配以 定向天線，發(fā)射功率為25W,工作在半雙工方式。3. 2. 2通信方式監(jiān)控中

9、心采用廣播方式或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式向RTU發(fā)送命令。采用廣播 方式時(shí)，RTU只接收命令并執(zhí)行，如校對(duì)時(shí)間、修改開/關(guān)燈時(shí)間等 命令；采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式時(shí)，如遙測(cè)、遙控等命令，RTU先進(jìn)行站點(diǎn) 編號(hào)確認(rèn)，若是則根據(jù)命令格式執(zhí)行相應(yīng)操作，如控制路為開/關(guān)、 向監(jiān)迭中心返回電流、電壓、開關(guān)狀態(tài)、故障碼數(shù)據(jù)幀等。3. 3外圍站RTU結(jié)構(gòu)模塊設(shè)計(jì)無線通信SCADA系統(tǒng)的外圍站RTU結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。RTU主要由單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)組成，包括數(shù)據(jù)采集處理及A/D轉(zhuǎn)換 電路、鍵盤顯示電路、時(shí)鐘電路、路燈全夜燈/半夜燈控制電路、無 線通信電路。外圍站都可獨(dú)立運(yùn)行，即使因通信故障等原因無法與 監(jiān)控中心聯(lián)系，也可單獨(dú)完成路燈系統(tǒng)的

10、日益監(jiān)控。單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)采用80C31作為CPU, 27C256作為EPROM, 62256作為RAM,在地址譯碼電路中采用74LS138, P2. 7分別接 62256的片選信號(hào)（為零選中）及74LS138管腳G1 （為1選中）， P2.4、P2.5、P2.6分別接74LS138管腳A、B、C,輸出片選信號(hào)控 制多路開關(guān)、ICL7109. DS12887、74HC245、液晶顯示。（1）數(shù)據(jù)采集及A/D轉(zhuǎn)換電路RTU實(shí)時(shí)測(cè)量參數(shù)包括線路的電壓、電流、電度表讀數(shù)等。該 模塊模擬輸入信號(hào)有三相交流電壓UAUC。線路總電流IAIC,各 支路電流（本系統(tǒng)最多可檢測(cè)8條支路）I1AI1C、I8AI8C

11、, 信號(hào)經(jīng)V/I變送器、多路開關(guān)（4051X4片）、信號(hào)處理電路（包 括對(duì)交流信號(hào)整流、濾波等變換）后送入雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器 ICL7109,轉(zhuǎn)換成十二位二進(jìn)制數(shù)，其中低八位D1D8與P0.0 P0.7相連,高四位D9D12與P0.0P0.3相連,CPU通過控制高/ 低字節(jié)使能端HBEN、LBEN分別從數(shù)據(jù)總線上讀取高四位及低八位數(shù) 據(jù)。（2）鍵盤顯示電路采用液晶顯示。鍵功能主要有：設(shè)置站號(hào)、時(shí)間、各支路電流變 化值、電流/電壓調(diào)零校正、全夜燈/半夜燈模式，巡檢/定點(diǎn)檢測(cè)每 一支路參數(shù)等。（3）時(shí)鐘電路采用時(shí)鐘芯片DS12C887提供精確時(shí)鐘信號(hào)，包括-年、月、日、 時(shí)、分?？赏ㄟ^手動(dòng)方式修

12、改時(shí)間，也可由監(jiān)控中心統(tǒng)一校時(shí)。（4）路燈開/關(guān)電路可通過固化在EPROM中的每日開/關(guān)燈時(shí)間自動(dòng)執(zhí)行該站點(diǎn)路燈 線路的通/斷，也可通過手動(dòng)設(shè)置方式或由監(jiān)控中心進(jìn)行遙控來實(shí)現(xiàn) 線路通/斷。（5）無線通信電路由調(diào)制/解調(diào)芯片TCM3105將接收的模擬載波信號(hào)解調(diào)為數(shù)字信 號(hào)傳給CPU,將需發(fā)送的數(shù)字信號(hào)調(diào)制成模擬載波信號(hào)并通過GM300 車載電臺(tái)、定向天線與監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。4、路燈無線通信SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的注意事項(xiàng)采用VFH/UFH電臺(tái)通信的城市路燈無線通信SCADA系統(tǒng)己經(jīng)連續(xù) 幾年正常運(yùn)行。經(jīng)驗(yàn)表明，只要解決好數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)目煽啃詥栴}, 在城市大容量監(jiān)控系統(tǒng)中該方法明顯優(yōu)于有線傳輸方式，性能價(jià)格 比高，且可方便地任意擴(kuò)展RTU。筆者認(rèn)為在設(shè)計(jì)調(diào)試安裝過程中 還需要注意以下幾方而：（1）尤其要重視無線信號(hào)的場強(qiáng)測(cè)試。在外圍站安裝前，由監(jiān) 控中心基地臺(tái)發(fā)送信號(hào)，每一個(gè)RTU安裝處都要進(jìn)行場強(qiáng)測(cè)試，應(yīng) 無明顯的同頻干擾和異頻互調(diào)干擾，信號(hào)電平應(yīng)在20dB以上。若某 個(gè)RTU不能滿足，須改變其地址；當(dāng)大部分RTU都不能滿足要求時(shí), 必