1 概述

　　遼河油田供水公司承擔著遼河油田生產、生活用水的取水、處理、輸送、監測等工作，生產單元非常分散，尤其是大量的水源井、水源站、用戶和龐大的給水、供水管網分散在整個遼河油田的礦區和盤錦市區內。采用原始的人工抄表、人工巡檢的工作方式，導致數據監測、匯總和應急處理能力的嚴重滯后。基于上述原因，為提升供水公司生產運行調度指揮能力，保障設備、管網安全運行，提高工作效率等，根據客戶的需求研發了一套生產遠程實時監控系統。

2 遠程監控系統的監控對象和主要功能

2.1 供水遠程監控系統的監控對象

　　監控對象是供水公司所屬水源井、水源站，集中監控的內容包括：

　　1）水源井監控：水源井口的出水壓力、溫度、瞬時流量、累積流量，電機設備的啟、停狀態、三相電壓、三相電流、功率等生產數值，電機設備的遠程啟停。
　　2）水源站監控：水源站出水壓力、溫度、瞬時流量、累積流量、儲水罐液位，電機設備的三相電壓、三相電流、功率等生產數值，電機設備的遠程啟停、設置電磁閥開度。
　　3）安防監控：在每個水源井、水源站內安裝紅外報警器、門禁報警器、箱禁報警器、斷電報警器，報警信息通過本系統上傳至監控中心。

2.2 供水遠程監控系統的主要功能

供水遠程監控系統具有如下功能：

　　1)數據采集：對水源井、站的實時生產數據進行輪巡采集，采集間隔設成10秒。
　　2)數據處理：現場數據經由通信網絡送到網關軟件接收，SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）采集軟件對接收到的數據進行顯示、存儲。根據生產要求將數據生成報表和曲線，SCADA采集軟件對數據進行數值判斷，超出設定閥值的數據進行報警處理。
　　3）用戶安全管理：監控系統設有三級用戶，第一級用戶擁有瀏覽和反控全部水源井、站數據的權限，第二級用戶擁有某一供水工區內的數據瀏覽和反控權限，第三級用戶僅擁有某一供水工區內的數據瀏覽權限。

3 遠程監控系統的工作原理

3.1 系統工作原理

　　安裝在水源井現場的傳感器將各種物理信號轉換成數據采集單元（RTU）能夠識別的標準工業信號，由RTU將生產數據打包成Modbus協議，經DTU通過GPRS網絡將現場數據上傳到通信網關服務器。 為了提高采集效率，對聯合站水泵組的監控還要增加SCM-2管理器。SCM-2下端可以連接254臺以內的RTU，每臺RTU又可以單獨的采集各種生產數據，上端以RS485總線與DTU相連，實現通過一個SCM-2 設備管理底端多個RTU設備，減少逐一輪巡RTU而造成采集效率低下的問題。現場安裝的流量計帶有HART協議輸出，使用HART-MODBUS協議轉換模塊將流量計采集到的瞬時流量、累積流量轉換成MODBUS協議，再由DTU將數據上傳到通信網關服務器，通信網關軟件將Modbus協議的數據解析成現場裸數據，并對這些裸數據進行處理、存儲和顯示。

系統監控原理圖見圖1。

3.2 系統軟硬件選擇及功能

3.3.1 硬件系統

　　1）在線儀表：壓力、溫度、液位傳感器負責將壓力、溫度、液位的物理信號轉換成標準的4~20ma的工業信號，門禁、紅外傳感器以開關量的形式輸出，電流互感器以5：100的變比將現場0~100A的電流轉換成0~5A的標準信號。這些信號再以二線制的形式連接到RTU的AI、DI、Ix、Ux端口,RTU的DO端口并聯在啟停按鈕上，實現遠程的電機啟停功能。

　　2）數據采集單元（RTU, Remote Terminal Unit）：負責采集傳感器送來的標準工業信號，再將這些信號以modbus協議打包成數據包。本監控系統采用的RTU分兩種類型，SC-112負責采集4~20ma的工業信號, 采集門禁、紅外傳感器的開關量的輸出信號，負責控制電磁閥開度的輸出信號。SC-101負責采集電機的電參量，控制電機的啟停。

　　3）數據傳輸單元（DTU, Data Terminal unit）：RTU和流量計與DTU模塊通過RS485總線連接，DTU模塊將MODBUS協議數據在TCP／IP上承載，DTU模塊登錄上GSM網絡后，自動連接到數據監控中心，向數據監控中心報告其IP地址，并保持和維護鏈路的連接。監控中心通信主機上安裝通信網關軟件，數據監控中心擁有固定的公網IP地址。這樣，監控中心通信主機和DTU模塊之間就可以通過IP地址用TCP／IP協議進行雙向數據通信。

　　4）中心服務器單元：監控中心通信主機接收DTU上傳的現場數據，將Modbus協議的數據解析成現場裸數據，再由SCADA采集服務器對數據進行存儲、顯示、處理，WEB發布服務器提供監控終端的數據顯示和數據操作。

3.3.2 軟件系統

　　1)通信網關軟件：負責管理現場DTU設備，維護GPRS通信鏈路的穩定，遠程接收DTU透傳上來的生產數據，將這些數據通過虛擬串口轉發給SCADA服務器。

　　2）SCADA采集軟件：采用虛擬串口技術讀取通信網關軟件送來的實時數據，該軟件完成與遠程各GPRS采集點間的命令頒布、執行和接收諸事件，具有完全分布式C/S和B/S結構，可以方便靈活的組成分布式網絡結構，實現數據的顯示、曲線顯示、報表生成、數據打印、用戶管理、參數設置、軟件冗余，還可以模擬顯示電機的運行狀態、儲水罐液位，操作人員可以通過這些界面全面掌握系統運行情況，本系統的監控主界面如圖2所示，實時數據如圖3所示。（其他界面如曲線、報表略）

　　 該軟件擁有開放式軟件接口，通過ActiveX控件能夠實現視頻監控（視頻與現場數據聯動）、GIS（Geographic Information System）等功能，ODBC Router插件能夠實現與Oracle、SQL Server2000、Sybase等關系型數據庫連接，將采集的數據轉存到關系型數據庫或從數據庫中讀取數據。