給水排水自動化技術(shù)(SCADA)中的無線通信技術(shù)介紹

   企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)（SAS）的基礎(chǔ)是企業(yè)生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）。而一個可靠完善的SCADA系統(tǒng)的建立，依托于高精度/智能化的一次儀表獲取信息，依托準(zhǔn)確無誤的通訊手段傳輸數(shù)據(jù)和高效快捷的計算機(jī)處理能力。 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)加壓站和水源井監(jiān)控站。如圖1：

圖1  自來水SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

   SCADA系統(tǒng)一般采用無線傳輸方式完成整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和傳輸，使用的設(shè)備為無線電臺。無線傳輸一般采用主從應(yīng)答方式，主站利用無線網(wǎng)絡(luò)下達(dá)命令，從站接收到命令后，執(zhí)行相應(yīng)操作，產(chǎn)生回應(yīng)。回應(yīng)可以為數(shù)據(jù)，也可以為系統(tǒng)信息。一般地，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)控分站比較集中外，其他監(jiān)控站點有可能散布在城市的其他區(qū)域。因而通訊系統(tǒng)要考慮城市地形、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，我們在實際應(yīng)用中采用劃分區(qū)域，有線無線結(jié)合的通信策略。具體是：以一個水廠為一個通信區(qū)域，水廠分控中心為通信控制中心；水司控制中心與水廠分控中心采用聯(lián)網(wǎng)通信方式（微波、衛(wèi)星、光纜、電話線、無線電等），水廠內(nèi)部各監(jiān)控站點與水廠分控中心采用無線通信方式（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）。系統(tǒng)通訊方式示意圖見圖2。

圖2 系統(tǒng)通訊方式示意圖

   無線數(shù)傳電臺是SCADA系統(tǒng)通訊的重要元素。對于具有分布式、集散型、網(wǎng)絡(luò)化、全開放特點的企業(yè)，其SAS/SCADA系統(tǒng)的建立，承上啟下的無線數(shù)傳電臺異常重要。在現(xiàn)代水廠自動化方案中，無線數(shù)據(jù)采集/傳輸是由專業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸電臺來完成的?；旧喜捎玫木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示：以MDS2710A為例

圖3  水廠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

   中心站的上位機(jī)運(yùn)行組態(tài)軟件，通過主電臺與遠(yuǎn)端電臺以輪詢方式通信，遠(yuǎn)端電臺下可以連接PLC、RTU或數(shù)據(jù)采集設(shè)備等，電臺工作于專用數(shù)傳頻段（223-235MHz），數(shù)據(jù)接口均為RS-232，傳輸速率由300-38400bps可選。上圖這種點對多點典型網(wǎng)絡(luò)的中心站覆蓋半徑依地理狀況等因素不同可以達(dá)到30-50公里。（要提到的是，MDS電臺還提供用于中短距離傳輸環(huán)境下使用的OEM電臺，其使用環(huán)境、模式、指標(biāo)等和MDS2710A基本相同，但價格上比較經(jīng)濟(jì)。）