一、問題的提出
庫(kù)爾勒地區(qū)鐵路臨管處現(xiàn)有給水井10 口，擔(dān)負(fù)著全庫(kù)爾勒鐵路臨管處地區(qū)生產(chǎn)、生活
用水的供給任務(wù)。日供水能力為3 萬立方。原設(shè)計(jì)無揚(yáng)配系統(tǒng)，供水直接由泵房泵入地區(qū)管
網(wǎng)。地區(qū)10 臺(tái)水泵，日平均運(yùn)行時(shí)間為22 小時(shí)，均為人工控制。每個(gè)泵房定員3 人，實(shí)行
三班制，定員需30 人。
這種管理現(xiàn)狀存在著以下問題:
a． 由于水泵由人工控制，無法做到均衡供水，特別是當(dāng)某臺(tái)泵停泵時(shí)，其它泵又不能
及時(shí)開機(jī)時(shí)，短時(shí)間內(nèi)造成水的嚴(yán)重供給不足。
b． 每臺(tái)水泵日平均運(yùn)行22 小時(shí)，無科學(xué)依據(jù)，供水設(shè)備用電時(shí)間長(zhǎng)，消耗電能較大，
且造成了較大的浪費(fèi)。
c． 由于水泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，供水設(shè)備負(fù)載運(yùn)行幾乎無間歇時(shí)間，大大縮短了設(shè)備
使用壽命。
d． 調(diào)度中心管理人員無法及時(shí)了解庫(kù)爾勒地區(qū)供水壓力分布情況，因而，無法對(duì)各泵
房的開啟、關(guān)閉進(jìn)行有效調(diào)控，且不能做到心中有數(shù)。
e． 庫(kù)爾勒鐵路臨管處機(jī)務(wù)、車輛段、庫(kù)爾勒車站日平均用水量為320 立方米，日最高
用水量達(dá)到334 立方米用水高峰期時(shí)，由于供水不平衡，壓力不足，難于確保生產(chǎn)
的正常供水。
f． 同時(shí)，由于水井分布較為分散，氣候特征為冬季寒冷，夏季酷暑。長(zhǎng)期以來，傳統(tǒng)
供水系統(tǒng)的控制主要采用人工操作控制方法，這樣，既造成整個(gè)供水系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)
定性較差，同時(shí)，也導(dǎo)致供水與節(jié)水相互矛盾。出現(xiàn)供水不均，供水量和用水量不
相適應(yīng)，供水設(shè)備運(yùn)行效率偏低，供水管網(wǎng)跑、漏現(xiàn)象嚴(yán)重等一系列供水系統(tǒng)常見
的問題。既浪費(fèi)了大量的人力、物力同時(shí)也使設(shè)備和管網(wǎng)無法高效運(yùn)行。
為了解決上述問題，提高供水系統(tǒng)的控制手段和管理水平，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并合理控制供
水系統(tǒng)運(yùn)行，連續(xù)采集和分析系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)成為解決問題的關(guān)鍵。而這些在人工控制式下是
無法實(shí)現(xiàn)的。因而，需要建設(shè)一套適合現(xiàn)代管理的城市供水遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA
系統(tǒng)）。
二、項(xiàng)目說明
該SCADA 系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模為10 口水源井，2 個(gè)管網(wǎng)測(cè)壓點(diǎn)，1 座管理站（MCC）。本系統(tǒng)為
一個(gè)集散型控制系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)分為二層結(jié)構(gòu)，即MCC 及現(xiàn)場(chǎng)RTU。
工程結(jié)構(gòu)示意圖：
MCC 為監(jiān)控中心，主要完成整個(gè)供水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存、分析、診斷及對(duì)遠(yuǎn)程RTU
設(shè)備完成實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將相關(guān)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，為生產(chǎn)管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，供生產(chǎn)人員進(jìn)行
各種統(tǒng)計(jì)分析，并輸出生產(chǎn)日、月、季和年報(bào)。MCC 選用高品質(zhì)工作站和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使系
統(tǒng)運(yùn)行具有較高的穩(wěn)定性。同時(shí)完成對(duì)水源地10 口水源井電流、電壓、電能、流量、壓力、
液位等數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。對(duì)變頻設(shè)備的起停，通過鍵盤或鼠標(biāo)即可完成，也可通過軟件設(shè)
定自動(dòng)完成，并可在設(shè)備工作異常時(shí)自動(dòng)完成保護(hù)停機(jī)。為保證系統(tǒng)的可靠性，井房RTU
可脫離上位系統(tǒng)獨(dú)立工作，自動(dòng)完成管網(wǎng)恒壓控制，操作人員也可在現(xiàn)場(chǎng)直接操作設(shè)備。為
保證設(shè)備和人員的安全，現(xiàn)場(chǎng)的操作權(quán)限大于中控室，由于整個(gè)系統(tǒng)的最終任務(wù)就是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)
據(jù)的采集和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的控制，所以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)RTU 的選擇則是整個(gè)系統(tǒng)安全、可靠的關(guān)鍵。
三、系統(tǒng)的先進(jìn)性
在本系統(tǒng)中，采用澳大利亞ELPRO 公司的EP105H 系列無線智能測(cè)控終端，完成數(shù)據(jù)采
集和控制，該設(shè)備一改以前常規(guī)的電臺(tái)（車載臺(tái)）加PLC 或單片單板機(jī)的方式，采用電臺(tái)、
I/O 設(shè)備、通訊控制器、存貯器、邏輯控制器等一體化結(jié)構(gòu)，大大的提高了設(shè)備可靠性，并
且自帶了無線電信號(hào)測(cè)試軟件使安裝調(diào)試、極為方便。設(shè)備組態(tài)軟件化，采用“傻瓜”式填
空操作，對(duì)運(yùn)行人員的素質(zhì)要求低，適合絕大多數(shù)的用戶。同時(shí)通訊波特率可高達(dá)9600bps，
采用全雙工方式工作，目前可以說是其它任何200MHz 電臺(tái)無法比擬的。該設(shè)備可以直接連
接傳感器和執(zhí)行器，通過天饋系統(tǒng)直接與主臺(tái)通訊。并可在上位計(jì)算機(jī)故障或關(guān)機(jī)時(shí)獨(dú)立工
作，并在恢復(fù)通訊后將相關(guān)數(shù)據(jù)補(bǔ)送給上位計(jì)算機(jī)。EP105 系列智能RTU 采用200～235MHZ
的頻點(diǎn)與管理站計(jì)算機(jī)通訊，可自動(dòng)完成路由偵聽、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)、出錯(cuò)重發(fā)、報(bào)警等功能。
采用數(shù)字屏蔽等高新技術(shù)，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性和可靠性。另外，EP105 系列智能RTU 還
具有5 級(jí)中繼功能，這樣的功能在城市供水系統(tǒng)中就顯示出絕佳的性能，省去了中繼設(shè)備的
投資費(fèi)用。EP105 系列智能RTU 的數(shù)據(jù)采集及發(fā)送采用自報(bào)式和訪問式相結(jié)合的方式，使數(shù)
據(jù)發(fā)送的實(shí)時(shí)性得到保證，特別是設(shè)備故障等報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生時(shí)計(jì)算機(jī)可立刻做出反應(yīng)，這也
是其它輪詢工作方式的電臺(tái)無法相比的，真正保證了系統(tǒng)和設(shè)備的安全。
四、系統(tǒng)的實(shí)用性
整個(gè)系統(tǒng)所建立的監(jiān)控中心（MCC），與現(xiàn)場(chǎng)子站形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，通過此網(wǎng)可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)
查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心（MCC）可通過路由器介入技術(shù)并入局域網(wǎng)。該系統(tǒng)工程采用無線
傳輸方式，建設(shè)地點(diǎn)在庫(kù)爾勒鐵路臨管處建水段原泵房?jī)?nèi)，無拆遷購(gòu)地問題，對(duì)水暖電、道
路等亦無破壞。該系統(tǒng)不改變泵房的主體設(shè)備，在原有泵房設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過SCADA 系統(tǒng)
實(shí)施控制。本SCADA 系統(tǒng)應(yīng)配的主要設(shè)備包括微機(jī)、EP105H 系列智能RTU、變頻器、各種流
量計(jì)、壓力、電流、電壓、電能、液位等變送器等。該系統(tǒng)投入成本造價(jià)不高，一次性投入，
終身收益。投入應(yīng)用后，可節(jié)約大量的人力、物力和財(cái)力。
該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和控制。輔助調(diào)度決策、參數(shù)報(bào)警、事故報(bào)警、報(bào)表管理、歷
史數(shù)據(jù)檢索、指揮和監(jiān)督生產(chǎn)等功能，使供水生產(chǎn)管理人員能及時(shí)地掌握和自動(dòng)調(diào)節(jié)整個(gè)供
水管網(wǎng)的合理運(yùn)行。
該系統(tǒng)建成后，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行日常生產(chǎn)管理；對(duì)SCADA 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)
據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理；監(jiān)控站異常時(shí)可作為備份監(jiān)控站運(yùn)行。SCADA 系統(tǒng)的監(jiān)控站使用大容量共享
硬盤。選用工業(yè)級(jí)PC。具備開放式結(jié)構(gòu)，具備分布式處理能力，實(shí)現(xiàn)基于異常的處理，實(shí)
現(xiàn)按需求的數(shù)據(jù)傳輸，驅(qū)動(dòng)程序易加載，故障多重設(shè)置，數(shù)據(jù)庫(kù)管理等能力。可保持10 年
內(nèi)對(duì)庫(kù)爾勒鐵路地區(qū)自動(dòng)供水，并可不斷擴(kuò)充。
五、系統(tǒng)的主要功能
（1）擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)功能
其網(wǎng)絡(luò)接口支持NetBEUI 和TCP/IP 協(xié)議通訊，可支持3COM、Intel 以太網(wǎng)或IBM 令牌
網(wǎng)，從而通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)行分布式處理?？稍O(shè)定遠(yuǎn)程訪問為只讀方式，操作及修改控制參數(shù)等級(jí)
別，以確保系統(tǒng)安全。
（2）具有現(xiàn)場(chǎng)/遠(yuǎn)程、手動(dòng)/自動(dòng)等功能
水井的深井泵采用變頻器控制，可以由中控室計(jì)算機(jī)通過無線方式啟動(dòng)或停止，也可脫
離上位機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)直接啟動(dòng)?？稍O(shè)定變頻器的運(yùn)行參數(shù)，使變頻器工作于額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的任
意轉(zhuǎn)速。也可以運(yùn)行在以壓力為控制目標(biāo)的閉環(huán)PID 自動(dòng)方式。
（3）自我保護(hù)功能
當(dāng)有人破壞測(cè)控終端等設(shè)備，測(cè)控終端會(huì)以語音的方式告訴破壞人，讓破壞人停止破壞
行為。同時(shí)，將報(bào)警信號(hào)傳給中心控制室的計(jì)算機(jī)，顯示報(bào)警畫面及播放報(bào)警聲音。
（4）、遙測(cè)功能
可以遙測(cè)每個(gè)水源井設(shè)備運(yùn)行的電流、電壓、電度、流量、液位及管網(wǎng)測(cè)壓點(diǎn)壓力。
（5）、遙信功能
遙信水源井所有設(shè)備如深井泵、變頻器的起停狀態(tài)、防盜報(bào)警狀態(tài)、電機(jī)故障狀態(tài)、閥
門狀態(tài)、變頻器運(yùn)行狀態(tài)等。并通過文字、顏色、語音、動(dòng)畫等形式直觀地反映了來。
（6）、遙控功能
中心控制站可以通過EP105H-C 智能調(diào)度機(jī)以無線方式控制水源地內(nèi)水井深井泵、電動(dòng)
閥、變頻器等設(shè)備的開/關(guān)，并通過動(dòng)畫、顏色、語音等方式顯示其控制結(jié)果。
（7）遙調(diào)功能
中控室及管理站可遠(yuǎn)程自動(dòng)/手動(dòng)調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力、變頻器轉(zhuǎn)速等。
（8）系統(tǒng)具有載波偵聽及路由功能。
當(dāng)某RTU 的通訊環(huán)路受阻或通訊不暢時(shí)，可通過其它RTU 中繼轉(zhuǎn)發(fā)，保證數(shù)據(jù)不中斷。
（9）圖形功能
支持Windows 系統(tǒng)的組態(tài)軟件，可在水源地管理計(jì)算機(jī)、中控室調(diào)度計(jì)算機(jī)上做出供水
系統(tǒng)工藝圖、地理信息圖、控制參數(shù)的曲線圖、直方圖等。
（10）動(dòng)畫功能
可跟隨被測(cè)目標(biāo)值使圖符外觀即時(shí)產(chǎn)生變化，形象地反映出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化狀況。
通過建立滑動(dòng)連接、按鈕連接、顏色與報(bào)警狀態(tài)連接、百分比填充連接等方式將目標(biāo)值的設(shè)
定、開關(guān)量狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)、液位變化等狀況生動(dòng)地表現(xiàn)出來。
（11）報(bào)表功能
可打印各種日志報(bào)表，日、月、年統(tǒng)計(jì)報(bào)表。報(bào)表格式可用字處理軟件在屏幕上繪制出
來，報(bào)表的數(shù)據(jù)源可靈活定義。
（12）數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能
動(dòng)態(tài)生成歷史數(shù)據(jù)文件，并可對(duì)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行多種條件的查詢、修改、統(tǒng)計(jì)、處理。
對(duì)不可測(cè)參數(shù)可人工輸入，并能自動(dòng)定時(shí)或人工打印歷史數(shù)據(jù)。
（13）組態(tài)功能
可對(duì)模擬量、脈沖數(shù)字量等數(shù)據(jù)量進(jìn)行自由組態(tài)，可定義數(shù)值計(jì)算、組態(tài)計(jì)算公式等，
形成各種報(bào)表。
（14）報(bào)警功能
可隨意根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況定義報(bào)警的優(yōu)先級(jí)別，并以聲、光等形式產(chǎn)生報(bào)警，可人工中斷
報(bào)警。報(bào)警數(shù)據(jù)可生成歷史記錄予以存儲(chǔ)以備事故
