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無線通信SCADA系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

云知道

作者：蔡衛(wèi)峰
摘要：介紹了城市路燈無線通信SCADA系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括監(jiān)控中心組成與功能、無線通信方式及RTU硬件電路模塊設(shè)計(jì) 。
要害詞：SCADA系統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng)電臺(tái)通信
1; SCADA系統(tǒng)的特點(diǎn)
SCADA（SupervisoryControlandData Acquisition）系統(tǒng)即監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)控制與調(diào)度治理自動(dòng)化系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能，可廣泛應(yīng)用于電力、水利、石油、化工、環(huán)保和市政等眾多領(lǐng)域 。
SCADA系統(tǒng)一般采用分散式測(cè)控、集中式治理的方式，整個(gè)系統(tǒng)由監(jiān)控中心、若干個(gè)分散的遠(yuǎn)程測(cè)控終端RTU（RemoteTerminalUnit）和通信介質(zhì)三部分組成 。監(jiān)控中心又稱主站，是SCADA系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)控制治理整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；RTU又稱外圍站點(diǎn)，是采用微處理器或DSP的可獨(dú)立運(yùn)行的智能測(cè)控模塊，完成各種遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與處理、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制以及與遠(yuǎn)程控制中心的通信，具有易擴(kuò)展性和易維護(hù)性特點(diǎn)；通信介質(zhì)根據(jù)實(shí)際需求和應(yīng)用對(duì)象的不同多種實(shí)現(xiàn)方式，下面稍作分析 。
2; 通信介質(zhì)的選取
數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)分為有線和無線兩類 。有線傳輸方式如：電力線載波、RS-485現(xiàn)場(chǎng)總線和PSTN公用電話網(wǎng)等 。無線傳輸方式如：VHF/UHF無線電臺(tái)、ISM擴(kuò)頻電臺(tái)、GSM移動(dòng)電話網(wǎng)以及衛(wèi)星通信網(wǎng)等 。每種方法各種其特點(diǎn) 。
電力線載波利用現(xiàn)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(hào)只能在一個(gè)配電變壓器區(qū)域內(nèi)傳送，通信跟蹤較短；RS-485現(xiàn)場(chǎng)總線具有通信效率高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，但用于大容量系統(tǒng)時(shí)鋪設(shè)專用線路工程造價(jià)太高 。
PSTN公用電話網(wǎng)和GSM移動(dòng)電話網(wǎng)的初期投入費(fèi)用少，無盲區(qū)覆蓋，但日積月累的運(yùn)營費(fèi)用極高；ISM（工業(yè)科學(xué)醫(yī)療用途）頻段的擴(kuò)頻電臺(tái)（2.4GHz）及微波（4GHz以上）可用于遠(yuǎn)距離、高性能傳輸，但價(jià)格昂貴 。
VHF/UHF無線電臺(tái)：傳輸距離較遠(yuǎn)，只需維護(hù)費(fèi)用而無運(yùn)營費(fèi)用，系統(tǒng)使用及站點(diǎn)擴(kuò)展很方便，尤其適用于大容量分散式SCADA系統(tǒng)，其性能價(jià)格比高，但必須向當(dāng)?shù)責(zé)o線電治理部分申請(qǐng)相應(yīng)頻點(diǎn)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(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，但?dāng)RTU分散時(shí)測(cè)控系統(tǒng)輔設(shè)專用線路造價(jià)過高；而無線通信則在大容量SCADA系統(tǒng)中優(yōu)勢(shì)明顯 。城市路燈監(jiān)控系統(tǒng)正是采用VHF/UHF無線電臺(tái)通信方式，已在南京、福州、長(zhǎng)春等省會(huì)城市連續(xù)常運(yùn)行幾年且客戶反映好 。實(shí)踐證實(shí)，只要解決好數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃赃@一要害問題，就能保證整個(gè)無線通信SCADA系統(tǒng)正?？煽窟\(yùn)行 。
3; 城市路燈無線通信SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)主要由三部分構(gòu)成：監(jiān)控中心、若干個(gè)外圍站RTU及VHF/UHF無線電臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 。監(jiān)控中心選用TAIT855/856基地臺(tái)，外圍站選用MotorolaGM300車載電臺(tái) 。城市路燈無線通信SCADA系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示 。
3.1監(jiān)控中心組成和功能
城市路燈無線通信SCADA系統(tǒng)的控制中心主要由主控機(jī)、后備機(jī)、服務(wù)器、大屏幕多媒體投影機(jī)、電臺(tái)、鐵塔及天線等組成 。
主控機(jī)與服務(wù)器按Client/Server結(jié)構(gòu)連網(wǎng) 。主控機(jī)作為系統(tǒng)的客戶機(jī)，由一臺(tái)Intel工控機(jī)構(gòu)成，用VB語言編程，主要功能實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面并通過無線Modem與電臺(tái)連，向RTU發(fā)送控制指令，接收返回的檢測(cè)數(shù)據(jù)和狀態(tài)參數(shù) 。為提高系統(tǒng)的可靠性，在該系統(tǒng)中采用另一臺(tái)Intel工控機(jī)作為后備機(jī)對(duì)主控機(jī)進(jìn)行備份 。
用一臺(tái)IBM服務(wù)器作無線通信SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，RTU采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)主控機(jī)處理后存放在數(shù)據(jù)服務(wù)器中，其它治理系統(tǒng)經(jīng)授權(quán)可以直接訪問該服務(wù)器，很容量實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享 。

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