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力控组态软件在水网调度系统的应用
    摘要


             介绍了力控组态软件在水网调度系统中的应用,突出描述了实时数据库的性能,RTU通讯规约和通讯方式。
 
关键词:实时数据库,GPRS/CDMA,水网调度


             水网调度系统的作用是对水资源源进行公道调度、有效分配。由于水网调度监控设备地理分散,一般需要远程采集与治理。目前正在营运的水网调度系统中心软件多采用iFix,intouch等国外软件。但是,近年来,随着城市规模的扩大以及城市现代化的不断深化,水网信息化系统规模空前增加。以至于早期建立的水网系统不能承载水网调度系统的发展趋势。同时国有软件经过10几年的发展,其技术水平已经超过了国外众多同类软件。力控作为国内组态软件的佼佼者,其基于实时数据库核心的设计理念在多年的市场竞争中脱颖而出。


             温州自来水公司的水网调度系统,经过近十年的营运,系统升级改造不可避免。目前该系统有以下不足:


             1.由于规模迅速增加,大量实时数据的处理难以应对。其根本原因就是以前设计的系统的数据库多采用关系型数据库或者设计容量已经到达极限值。
    2.通常水网的站点采集设备(RTU)采用PLC + DTU的方式,为了节省数据流量通常RTU设备采用自定义协议与中心通讯。然而国外软件基本不会直接支持自定义通讯协议的设备。
    3.国外软件基本不支持GPRS或CDMA方式。因此必须编写第三方通讯转换软件。这一环节使整个系统的开放性和可扩展性大打折扣。并且稳定性也受到了影响。
    4.网络发布功能目前尚不能实现。


             经过综合细致的调研,抱着长期可持续发展的目的。终极选用了力控组态软件作为调度系统的核心软件。力控组态软件以实时数据库为核心的设计理念,使其对海量数据的处理“易如反掌”。开放的接口设计,使得第三方接进需求变得迅速而简单。其分布式结构,让用户真正体会到网络功能带来的便捷。


         系统描述


             水网调度系统主要任务是:对供水系统运行实时监控和管网运行状态猜测、能够进行在线和离线调度优化决策,在获知异常或紧急情况发生时,能够及时采取有效的和公道的应对策略,在保证供水服务质量与安全性的条件下,降低与供水泵站及管网运行工况相关的供水本钱。


         系统整体构架设计与实现


             系统组成:数据中心,数据采集站点(RTU)


             系统网络结构图:


        

 


         数据中心


             主要是完成数据处理,数据分析,报警,以及人机交互功能。包含以下两个部分:
    人机交互单元:客户端实现本地及远程浏览数据,包括报警,报表,分析统计工具,地理信息图,实时参数显示流程图等
    数据服务器单元:力控实时历史数据库,报警引擎,sql关系数据库,Web 服务器,IO治理。 
 
    数据中心的核心部分是力控组态软件,以下是力控软件的典型应用示意图。


        


 
    通过图示,可以将调度系统数据中心软件按照功能划分以下模块:


         1.I/O 通讯治理


             该功能块负责协调中心与外部设备的通讯,并且将正确数据提交给核心数据库


             力控IO Server服务进程,专门负责与外部设备的数据通讯。力控IO驱动库目前已经累积4000多种驱动。同时向客户免费开放驱动开发包,以便用户自己开发驱动接口。


             本调度系统就是按照特定的驱动协议,专门开发符合本系统特征的驱动接口。这样不仅是整个系统更加紧凑,而且效率更高。
 
2.实时历史数据库


             本功能模块是力控软件的核心部分,实现数据的各种处理(实时数据、历史数据、统计数据处理,报警事件处理)提供数据核心服务。


             本系统的设计容量为一万点实时历史数据库。力控的实时历史数据库是面向流程控制行业大数据量,大存储量设计。有效解决了本系统数据库的题目。同时具备高效的压缩算法40:1,采用多级文件索引,变化保存等方式,大大降低了存储数据占用的磁盘空间,进步了数据访问速度。例如:10000点模拟量数据采集周期为1秒钟,保存方式采用1秒钟定时方式,那么1天的历史数据占用磁盘空间< 165兆。假如采用变化保存方式,那么1天的历史数据占用磁盘空间只有几十兆。这样的数据库性能充分保证了未来的容量扩展。


         3.数据应用


            包括流程图、趋势图、报警报表窗口等等,提供基于Web Server的IE浏览服务,网络通讯实现,数据优化分析应用等功能块。


            力控组态软件包含有丰富的图库以及全系列的功能组件。用户可以很轻松的嵌进地理信息图,实现流程图、各种棒图饼图等统计图表,报警以及报表图。并且只需要通过简单的参数配置就能将数据应用制作成Web Server服务器。只要通过IE浏览器就能象上网一样轻松的浏览整个水网调度系统。


             用户也可以通过标准的ocx控件,利用第三方开发工具实现更深层次的数据挖掘。例如水网调度系统的专家决策子系统等。


         4.数据中心还包括SQL关系数据库,该数据库的主要任务是记录特征关系型数据,并形成特定报表。


         数据采集站点


             主要是管网数据的检测和传输以及控制。包括以下设备:
    PLC设备,GPRS或CDMA无线模块 ,无线数传电台,智能仪表


             数据采集站点负责数据的采集、信号调理,数据传送。为数据中心提供正确、实时、稳定的现场数据。


             由于直接与管网或者泵站设备相连,因此数据采集需要考虑信号的正确与稳定。根据多年的实践积累,我们采用PLC作为数据采集终端。如图示:
(请把plc+cdma终端图示附上)


         采集过程简述:


             PLC通过I/O模块直接采集各种传感器数据和各种状态值。并对采集到的数据进行补偿、滤波等预处理。然后根据要求进行算法处理。另外PLC通过串口与其他智能仪表通讯获得数据。经过编程组态将所有数据按照规定格式汇总起来,等待发送。


         数据传送简述 :


            与中心软件的通讯也是整个数据链的重要环节。由于水网环境复杂,通讯题目也非常突出。一般包括有线通讯,无线电台通讯,GPRS 或CDMA 无线通讯等等。
有线或者无线电台通讯的设备不必特别同一通讯协议,由于这种方式实时性和带宽都能满足要求。因此力控中心可以直接和设备进行数据交换。


             而GPRS或CDMA无线通讯由于带宽限制以及流量计费等原因,特别设计了传输方式和传输协议。通常情况下我们采用设备定时主动上传的通讯方式,力控中心永远处于监听状态,时刻等待接受数据。并且预留了主站呼唤命令,以便支持RTU远程参数设定;通讯格式充分考虑到多站点的结构和GPRS/CDMA的通讯计费方式等因素。设计有以下特征:定长,地址区分,包头包尾,预留足足数据字节(中心可以根据数据类型自由解析)。实践证实,这种方式不仅节省了资源,而且大大提升了通讯效率,增加了整个系统的标准化。
 
结束语:


             着眼未来,随着供水调度系统的自动化程度的不断深化,水网规模的空前扩展。因而对数据采集、存储、转存等提出了较高要求,同时需要定制特定IO接口和大量的特征功能组件。力控组态软件凭借良好的性能和丰富的数据接口及灵活的扩展性,很好的满足了系统的需求。不仅为企业提供了高效的治理工具,而且为水网调度系统全面自动化提供了基础保障。


             供水科学调度的发展应用远景十分广阔。可实现水库、阀门的调度;建立管网水质模型、水资源模型系统和水处理模型;利用专家决策系统和事件系统建立供水安全预警系统,实现爆管猜测功能;以至实现数据挖掘和人工智能决策,终极达到供水系统全自动调度的目标。


         夏跃(温州水务团体,温州市车站大道623号,联系电话:13806540587,调度中心副主任)



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    时间:2011年02月18日 02:51:19 来源:中国传动网 作者: 上一篇:OMRON变频器/PLC在新型动臂吊车控制中的应用 下一篇:ABB ACS800变频器在高炉上料系统中的应用  (电脑版  手机版)
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