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一、概述

    供水企業管網壓力檢測數據是進行供水調度的重要數據，隨著科學技術的不斷發展，其發展歷史也從早期的電話通訊技術為基礎的人工系統演變為集成電路為基礎的輔助系統，當時稱為“三遙”或“四遙”系統。主要由管網終端機、數傳電臺、遠傳壓力表、中心臺控制器等組成。目前在惠州市自來水總公司運行的管網壓力監測系統是1996年完成的，具有將計算機管理技術、通訊技術、電子技術與供水行業結合的特點。在系統最初設計安裝中包括公司辦公大樓的調度中心，15個測壓點，河南岸水廠取水泵房終端，河南岸水廠廠內調度。由于設備協議不是標準化配置，加上當時公司維護力量薄弱，到目前該系統只剩下8個測壓點可正常運行，其余設備均已廢置。另外系統在網絡方面擴展性不好，因此，數據只能單臺機顯示。這使供水調度工作及生產、管理工作方面都存在著很大的弊端。

二、現有管網壓力監測系統簡介

    現有管網壓力監測系統包括公司辦公大樓的調度中心，8個測壓點，其工作方式是公司調度中心通過電臺巡回檢測。系統工作原理如下。

                                 圖1  管網壓力監測系統原理圖

管網終端由DWY-98管網板，調制解調器組成。它與電臺及壓力傳感器組成了測壓點下位機系統。DWY-98管網板核心是8098單片機。主要用于壓力信號采集、與電臺通訊。通訊通道是半雙工，這種方式首先需要設一個主站，其余為從站，所有從站地址是唯一的。通道的協調完全由主站控制，主站采用帶地址碼的數據幀發送數據或命令，從站全部都接受，并將接收的地址碼與本地地址碼比較，不同則將數據全部丟掉，不做任何響應；地址碼相同，則證明數據是給本地的，從站根據傳來的數據或命令進行不同的響應，將響應的數據發送回去，據此制定的通訊協議可保證在任何一個瞬間，通信網中只有一個電臺處于發送狀態，以免相互干擾。數據發送結束后，發結束代碼，主機接收數據包后進行校驗，若校驗正確，則發送握手信號，否則重新請求數據。數據包格式如下：

           圖2   請求數據包
 

            圖3   應答數據包

本系統通信速率為600bit/s，采用1個起始位，8個數據位，1個停止位，奇校驗。

上位機選用INTOUCH5.6組態軟件，采用DDE方式獲取數據。 原管網壓力監測系統主要缺點是：

1、速率比較慢（調制解調器空中速率為600波特率），影響了數據的實時性和系統的擴容；

2、非標準的RTU造成設備更新困難, 備件不足、采購困難、價格也偏高；

3、電臺輪巡時間長，誤碼率高，從站經常要發三次請求，才能有一次數據返回，每2分鐘才能數據才能返回一次；

4、監測分站易受雷擊；

5、上位機只能單臺顯示，不能進行網絡擴展。

三、對原系統的改造

隨著惠州市供水量的不斷擴大，以及網絡的高速發展。要求有關部門領導要及時掌握水壓情況，做更準確的決策。因此單臺機顯示全市水壓情況已不適應調度的要求，不利于科學管理。鑒于以上原因。我們決定改造管網壓力監測系統。方案有兩個：

1）              更換原有系統，重新更新系統；

2）  找出通訊協議，保留下位機，自已重新編寫程序，并將監測數據并入水廠生產數據系統中。

經多方研究分析，決定先用第2種方案，如果能解決數據通訊問題，不但能為公司省下一筆投資，還能鍛煉我們自己的技術力量。首先電腦的操作系統是windows95，系統版本太老，所用的DDE通訊程序在現有的32位系統機上根本無法使用。只能找原始的通訊格式、數據格式。因為系統太舊，很多資料不全。因此找出通訊協議和數據包格式并不是件輕松的事。我們拆回一套RTU進行現場調試。用端口測試程序，先測試通訊格式，包括波特率、數據位、奇偶校驗位等。經過多次測試，找出了相匹配的底層通訊協議，然后進行數據的通訊。通過分析原始通訊程序發出及返回的數據格式，我們按其格式發出指令卻沒有結果返回。后來通過對握手信號及字符間隔時間的分析，最終解決了原系統的底層硬件控制時間控制滯后的關鍵性難題。試運行后卻發現數據采集不穩定，時好時壞，分析下位機數據包發現通訊數據丟失嚴重，我們采用軟件糾正的辦法解決了這一問題。

上位機端的數據采集采用DELPHI語言進行編程，用標準RS232串口通信，基于windows2000平臺，串口通訊方面選用spcomm控件。Spcomm是一個功能非常強大的串口控件，封裝了windows系統底層控制的具體功能，提供了豐富直觀的屬性和簡單的過程調用，只需設定好通訊頻率、格式，就可建立與串口的通訊連接。串口收到數據后會自動放在控件開辟的緩沖區中，并激活接收事件，我們在接受事件中處理接受到的數據。由于是無線發送，接受到的數據分段分片，我們必須在軟件里進行數據拼裝，并按照定義的數據格式對接收到的數據進行過濾。過濾掉雜亂的無意義數據后，將處理好的二進制數據進行分析和格式轉換，并通過ado模式將數據送入后臺數據庫中。對每個站點，我們采用輪詢的方式，10多個站點輪詢一次大概1分多鐘即可完成，基本保證了數據采集的實時性。前臺我們用delphi編制了數據瀏覽的界面，用時鐘控制定時查詢，動態更新數據，在需要查看測壓數據的部門安裝前臺軟件即可并行瀏覽。為了更好的進行生產控制和調度，我們把幾個水廠的實時生產數據也集成到同一個前臺軟件中，這樣公司所有有關生產供水過程數據全在一個界面上無縫集成，較好的滿足了供水調度管理的需要。目前升級后的新系統已運行1個多月，具有較強的穩定性和數據實時性，達到了預期的目的。

四、          系統擴容的設想

目前我公司的測壓系統不能全面反映市區的水壓情況，還需要另外增設監測點。由于在硬件方面老系統存在著多種缺點，因此考慮，增加的監測點用新系統，在上位機上將兩個系統的數據合并，這樣原有系統不必淘汰就可與新系統在上位機中合并, 兩套系統在硬件上相互獨立，軟件上實現無縫集成。根據惠州地區的實際情況，我們考慮采用利用無線數字電臺或通過中國移動公司的GSM無線建立一個GPRS無線數據傳輸系統。

1）  利用無線數字電臺：在總公司設置中心站，采用25W的數傳電臺，監測分站數據采集選用研華產品，該系統穩定性和實時性將大大優異于老系統。

2）              利用GPRS傳輸數據：采用PC+GPRS數傳終端方式，PC機將接收

到的數據寫入總公司生產數據庫服務器；監測分站數據采集選用研華產品。利用GPRS傳輸數據的優點是網絡覆蓋面廣，無需架設天線，功耗低。

在大多數供水企業調度系統中，利用無線數傳電臺是非常成熟的技術，在調試，維護方面都有比較大的把握。GPRS尚未大規模在供水企業中應用，很多還處于試用期，因此我們偏重于用無線數傳電臺進行數據傳送，最終使新舊兩套系統在上位機上兼容, 以上方案不久將會實施。

五、          結語

隨著微型計算機技術的不斷發展，供水企業內部信息化的快速建立，水廠生產自動化的不斷提高，以及整個社會對供水的要求，必然會給供水企業帶來更新的調度系統。它不僅僅是單一的管網測壓系統，新的供水調度系統將綜合管網、水廠、水表等多方面的實時及歷史數據，通過計算機軟件對管網模型實時模擬計算，結合人工智能的調度經驗專家系統，將自動產生調度預案以實現科學調度決策。這些系統的建立都要求有很高的專業技術，這也會激發我們在專業學科上不斷進步，取得更大的成績，同時也將改造系統經驗作一粗淺介紹，以資廣大同行借鑒。