1 SCADA系統的特點

SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系統即監視控制與數據采集系統，是以計算機為基礎的監測控制與調度管理自動化系統，能實現遠程數據采集、設備控制、測量、參數調節以及信號報警等各項功能，可廣泛應用于電力、水利、石油、化工、環保和市政等眾多領域。

SCADA系統一般采用分散式測控、集中式管理的方式，整個系統由監控中心、若干個分散的遠程測控終端RTU（Remote Terminal Unit）和通信介質三部分組成。監控中心又稱主站，是SCADA系統的核心，負責控制管理整個系統的運行；RTU又稱外圍站點，是采用微處理器或DSP的可獨立運行的智能測控模塊，完成各種遠端現場數據的采集與處理、現場執行機構的控制以及與遠程控制中心的通信，具有易擴展性和易維護性特點；通信介質根據實際需求和應用對象的不同多種實現方式，下面稍作分析。

2 通信介質的選取

數據傳輸介質分為有線和無線兩類。有線傳輸方式如：電力線載波、RS-485現場總線和PSTN公用電話網等。無線傳輸方式如：VHF/UHF無線電臺 、ISM擴頻電臺、GSM移動電話網以及衛星通信網等。每種方法各種其特點。

電力線載波利用現有的供電線路不需另鋪專用通信線路，但電力線固有干擾較大，且載波信號只能在一個配電變壓器區域內傳送，通信跟蹤較短；RS-485現場總線具有通信效率高、可靠性好等優點，但用于大容量系統時鋪設專用線路工程造價太高。

PSTN公用電話網和GSM移動電話網的初期投入費用少，無盲區覆蓋，但日積月累的運營費用極高；ISM（工業科學醫療用途）頻段的擴頻電臺（2.4GHz）及微波（4GHz以上）可用于遠距離、高性能傳輸，但價格昂貴。

VHF/UHF無線電臺：傳輸距離較遠，只需維護費用而無運營費用，系統使用及站點擴展很方便，尤其適用于大容量分散式SCADA系統，其性能價格比高，但必須向當地無線電管理部分申請相應頻點才可使用。

由此可見，有線與無線方式各有利弊，有線通信的優勢在于數據傳輸的可靠性，但當RTU分散時測控系統輔設專用線路造價過高；而無線通信則在大容量SCADA系統中優勢明顯。城市路燈監控系統正是采用VHF/UHF無線電臺通信方式，已在南京、福州、長春等省會城市連續常運行幾年且客戶反映好。實踐證明，只要解決好數據傳輸的可靠性這一關鍵問題，就能保證整個無線通信SCADA系統正常可靠運行。

3 城市路燈無線通信SCADA系統的設計

該系統總體結構主要由三部分構成：監控中心、若干個外圍站RTU及VHF/UHF無線電臺進行數據通信。監控中心選用TAIT 855/856基地臺，外圍站選用Motorola GM300車載電臺。城市路燈無線通信SCADA系統組網結構如圖1所示。

3.1 監控中心組成和功能

城市路燈無線通信SCADA系統的控制中心主要由主控機、后備機、服務器、大屏幕多媒體投影機、電臺、鐵塔及天線等組成。

主控機與服務器按Client/Server結構連網。主控機作為系統的客戶機，由一臺Intel工控機構成，用VB語言編程，主要功能實現人機界面并通過無線Modem與電臺連，向RTU發送控制指令，接收返回的檢測數據和狀態參數。為提高系統的可靠性，在該系統中采用另一臺Intel工控機作為后備機對主控機進行備份。

用一臺IBM服務器作無線通信SCADA系統的數據庫服務器，RTU采集到的數據經主控機處理后存放在數據服務器中，其它管理系統經授權可以直接訪問該服務器，很容量實現系統間的數據共享。

監控中心主要完成以下功能：

（1）大屏幕多媒體投影機動態顯示SCADA系統中每一個RTU在城市地圖中所處位置及該站點的工作狀態和實時參數（包括各條線路的交流電壓、電流、功率、電度表讀數、亮燈率等）。

（2）根據該城市所處經糾度及日出日落時間，制定出對應全年的每日開/關燈時間曲線以實時控制路燈的通/斷；另外可由控制人員結合具體情況，修改開/關燈時間，并傳送給RTU以進行控制。

（3）定時巡檢/定點檢測RTU，并通過無線Modem獲取RTU返回的開關狀態、數據參數及報警碼。

（4）在巡檢過程中，若發現故障或參數越限，可進行聲光報警，并在大屏幕上動態顯示以該站點位置為中主的放大地圖及相應的工況、實測數據及故障形式。

（5）具有節省能源功能，實行全夜燈/半夜燈兩種工作方式，由控制人員針對每條線路決定是否采用半夜燈方式及任意調節半夜燈的起止時間。同時還具有防竊電監測功能：當檢測到某一支路電流值大于正常運行值時，若同一RTU中其它支路電流值正常（表明A/D芯片工作正常），則該支路存在竅電現象。

（6）采用虛擬儀表方法顯示電壓表、電流表、電度表等儀表形狀，利用VB控件Meter在儀表盤上直觀顯示模擬數據量的動態變化。

（7）定時對所有RTU進行校時，確保外圍站時間準確性。

（8）數據處理、存儲及報表打印功能。