高精度双通道供水管网调度远程监测系统研究

高精度双通道供水管网调度远程监测系统研究

杨陈玉

南京水务集团有限公司     江苏南京   210000

摘要：近年来，随着智能监测系统的飞速发展，使得管网各种运行数据在获取方面更加完整，虽然，其数据信息量不断增加，但管网的优化调度，大多仍是依靠人工经验，信息数据的有效利用率相对较低。鉴于此，本文针对高精度双通道供水管网调度远程监测系统，开展深入性分析，进而探讨供水管网优化调度的新方案。

关键词：高精度双通道；供水管网；远程监测系统

近几年，我国的经济建设得到了高速发展，城市生活和工业用水也逐渐增加，为了降低城市供水的检修时间，降低其故障发生率，供水质量得到保证的同时，提高整体的工作效率，供水控制中心及相关部门均需做到对供水各监测点工作情况的详细、准确了解[1]。所以，城市供水调度监控系统的建立，是社会发展的必要趋势。在城市的供水调度系统内，大多包含供水控制中心、多个水厂监控分站和监控中心，以及多个管网加压站等[2]。而供水管网监测系统的建立，其目的是，帮助供水管网的管理者做到对供水系统整体运行状况的详细了解，以便使其能够选择最优的运行工况，便于对供水参数进行合理化调整，在满足供水的同时，还可实现水资源的有效节约[3]。所以，本文以某水务集团为例，对其供水管网调度远程监测系统的建立情况加以分析，以便做到对该系统应用价值和原理等的详细了解，为实际应用提供参考与借鉴。

一 系统配置

就某水务集团的供水管网调度远程监测系统而言，其组成包含以下内容：1个调度中心、12个管网流量、15个小区泵站远程监测终端、101个管网压力，以及141个RTU站。以上系统的运行，则是经由GPRS模块和移动公司的APN专线，与调度中心之间开展通信，同时，将所收集到的数据信息传输到调度中心，再由其进行数据处理。在监测调度中心内，是以APN专线通道和GPRS模块的无线通道，这两种模式来运转的，以上通道间可进行自由切换，其中，后者是利用专用APN的形式入网，每张SIM卡均可绑定移动公司内部固定的IP地址，凭此开展有关通信。

二 系统组成及功能需求

（一）网络

结合在网络安全方面的特殊要求，系统是利用的中国移动GPRS网络当中，所专用的APN形式来入网的，每个SIM卡均可绑定固定的IP，且拥有属于自己的APN名称。上述应用的特点为：在网内会分配专用的APN名称，并且，作为普通用户不可申请APN；在GPRS专网内所应用的SIM卡，也仅可开通其专用的APN。

其中，GPRS属于新型的移动数据通信业务，其应用，能够为移动用户提供更高速度的无线IP，借助对分组交换技术的合理化应用，使得每个用户均可同时占用多个无线通道，且多个用户也可实现同一无线通道共享，做到了对资源的有效应用，并且，其数据的传输速率也是相对较高的。上述技术的应用，还具有实时响应和处理能力较好；调试简单；接入时间短，以及覆盖范围广等的诸多优势。

（二）Cisco防火墙

防火墙的应用，是在移动网络与集团内部网络开展数据交换期间，发挥其安全防护的功能。同时，移动公司的一个公网IP还可凭借端口，将其映射到集团内部网络中，其调度监测中心的电脑之上。目前，在调度远程监测系统内，Cisco PIX 515平台的增强版本，是应用相对普遍的一种防火墙。

（三）远程终端单元（RTU）

RTU的应用，大多是零散的分布在供水管网的遥控监测点之上，其组成如图1.

图1：RTU远程终端单元

远程终端单元，是通过与现场设备的模拟量信号，以及开关量相连，从而开展数据的收集、处理与存储，并经由GPRS网络向调度监测中心进行数据方面的传送，并且，对调度监测中心所发出的命令，可做到接收和执行。RTU的具体功能为：利用PLC与现场设备的模拟量信号，以及开关量相连接，提供4路4-20mA模拟量的输入，以及14路开关量的输出。采取应答式的方式，与调度监测中线取得联系，并依照各监测点的实际状况，开展测量、处理，和传送。在对流量监测期间，是以瞬时流量为主，在终端机上，也可实现对流量的累计，将以上两种数据进行同时上传。另外，在系统出现异常状况时，能够进行自动的复位处理，确保系统可正常运转。

（四）泵站终端

就小区内的加压泵站来说，其建立的目的，是为了使得管网末端居民小区内的生活用水压力得到缓解，保障其应用水质的。在调度远程监测系统内，其泵站终端是由研华工控机，对加压泵站进行的控制，以此开展自动供水与数据的采集，其中，泵站设备的电流、电压、机组内的开停机情况，以及供水水压、蓄水池液位等等，均可通过该设备开展有关数据方面的采集，以上控制程序均是由组态王进行的编写。作为泵站，通过对PC驱动GPRS通信模块进行监控，并将所获取的数据和告警信息，上报至调动中心，同时，对调度中心所发出的命令可做到接收并执行。

（五）调度监测中心

图2：调度监测中心

在本调度监测中心内，系统设置了两台电脑主机，其目的是实现相互备份，主机是用服务器，而备用机则是用的工控机。在上述中心内，是有两个通道与移动公司的GPRS网络相连接的，由此，方可形成了具备双通道的控制模式，即为：（1）主通道-有线通道。RTU将其所收集的数据传送到移动公司的中心站；之后，经由移动专线借助防火墙，将上述数据接入到集团的内容部网络当中；再凭借终端口反馈至调度中心的主监测电脑上，经由网络浏览的形式，进入到集团专网，从而与备用通道共同形成双通道。（2）备用通道-无线通道，调度监测中心内，其备用的监测电脑是经由RS-232和无线GPRS模块实现相互连接的，凭借以上模块，经由无线的方式，实现与移动公司GPRS网络间的相互通信，同样经由网页浏览的方式，进入集团专网当中，并与主通道形成双通道。就远程终端单元来说，也可凭借双通道，对调度监测中心所发出的命令做到接收和执行，以此，方可形成主、备闭环的监控系统。

结合实际应用，调度监测中心所具备的功能为：（1）向RTU进行组态信息发送，命令控制，以及对RTU时钟进行校准；（2）数据遥测，包含定时和手动巡测，还可开展随机抽测；（3）遥控功能，可对RTU开关量输出点的开和关的状态，以及遥信开关状态等做到科学化控制；（4）参数状况管理，对各监测点数据的上下限、通讯参数，以及量程等，均可进行修改和设置；（5）数据库管理，通过收集所监测到的数据信息，可以此建立数据库，对所收集到的数据，也可进行统计、分类及汇总，可实现对历史数据的查询，并且，具备报表打印等的功能；（6）数据共享，系统会提供一个WEB站点，在公司的内部网络当中，其任一工作站，均可凭借对WEB浏览器的访问，实现对所监控点内的实时数据，以及历史数据等的查看，此外，上述站点可通过用户身份认证的方式，实现对用户访问权限方面的合理化控制。

三 总结

就供水管网调度远程监测系统而言，以移动公司的GPRS及APN专线，作为其基本的数据通信平台，并建立新型的高精度双通道的供水调度系统，可实现对各监测网点的数据传输，不仅可做到对现有网络的充分利用，并且，建设周期可明显缩短，建设成本相应降低；还具有安装方便、维护简单，以及运营维护成本低等的多种优势。所以，基于GPRS和APN专线的通讯网，可实现对网络、信息采集，以及调度管理系统等的综合开发与应用，供水管网的实施信息调度过程也可得到显著提高，利于调度水平的不断优化，该系统的应用价值也相对较高，值得广泛推广和应用。

参考文献

[1]蒋丽云,徐秋红,汪林,等.基于水锤监测系统的供水管网瞬态过程分析技术及应用[J].给水排水,2022,48(4).

[2]班福忱,郭芷彤,张晶.基于Android供水管网移动端巡检系统设计[J].沈阳建筑大学学报：自然科学版,2020,36(5):7.

[3]陈欣然,黄强,陈志辉,等.分区计量体系下的供水管网建模节点用水量分配[J].净水技术,2021.