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1、項目背景

    武漢市排水泵站管理處下轄6座大型城市排水泵站，這些泵站分布在武漢三鎮的不同地方。為便于生產調度管理，1999年開發了一套數據遠傳系統，通過公共電話網，利用Modem撥號的方式監控遠程站點，實現通信，獲取現場數據。

    目前該系統存在以下缺陷：
    ⑴、帶寬最高只有56Kbps，傳輸速度慢；
    ⑵、每次只能撥號一個站點，無法集中瀏覽；
    ⑶、每次只能支持一個用戶撥號，不能多用戶同時共享；
    ⑷、遠程監視不方便，需安裝運行特定的監控程序。
    這些缺陷制約了上級各部門對防汛排漬工作的調度和及時、科學的決策，不便于上級領導準確、及時的了解防汛排漬工作的實時情況。而武漢市每年都面臨著嚴峻的防汛排漬任務，特別4月到10月主汛期，大雨、暴雨頻繁，排漬壓力陡增，只有準確及時的了解各地區的降雨及運行情況，才能科學指揮各泵站的排漬工作。另外，泵站優化運行、節能降耗也需要一種能實時監控各泵站運行、提供準確及時的數據程序為其創造必要條件。因此，有必要開發一種方便及時、多用戶、能同時監視各泵站運行的新型遠程監控系統，滿足現代化泵站發展的需要。

2、遠程監控系統的技術指標

    隨著INTERNET技術日益滲透到生產、生活的各個領域，本項目擬通過INTERNET來對泵站的實時運行工況進行遠程監控。只要在能夠上互聯網，有IE瀏覽器的任何地方，管理和生產人員可以方便地實現泵站運行信息的遠程監控，并根據一定的權限進行不同的查詢和操作。

    開發完成的監控系統應該滿足以下性能指標：
    ⑴、能同時監視多個泵站的實時運行情況；
    ⑵、支持多用戶同時瀏覽監視；
    ⑶、遠程監視方便，只要有Windows，配備IE瀏覽器，就能夠實現遠程監控，且無須安裝特定的監控程序；
    ⑷、監控畫面直觀真實，數據與現場一致。
    經過多方面的技術探討，考慮到項目資金比較緊張，結合目前的技術狀況，本項目擬采用GPRS無線通信的方式來進行數據通信。

3、GPRS通信網絡

    GPRS是通用分組無線業務(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現有GSM系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS采用與GSM同樣的無線調制標準、同樣的頻帶、同樣的突發結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA幀結構，這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業務信道極其相似。因此，現有的基站子系統(BSS)可提供全面的GPRS覆蓋。
    GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。
    GPRS理論帶寬可達171.2Kbps，實際應用帶寬大約在40~100Kbps，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數據傳輸等應用。
    從GPRS的以上特點可以看出，將該通信網絡應用到泵站的遠程監控系統中，可以降低布線成本（使用電信的機站）、維護和運行成本。將以最小的投入取得較好的收益。

4、泵站遠程監控系統總體結構

    本項目計劃在武漢市6座大型城市排水泵站實施，這6座大型城市排水泵站基本完成了武漢市80%的排漬任務，對其進行實時監控有助于科學調度，而且這6座泵站實力較為雄厚，有項目實施的基礎。新生路、天津路、鸚鵡洲三座泵站均是使用的美國AB公司的PLC，采用了監控組態軟件來進行監視。而在其他三個泵站還沒有使用PLC來進行控制，在系統實施時可以采用已有的數據采集系統。泵站遠程監控系統的總體結構如圖1所示。

    各個泵站的監控站或數據采集站分別從PLC或數據采集系統獲取泵站的實時運行數據，然后通過通信接口（一般是RS-232）將運行數據發給GPRS通信模塊，該模塊將數據通過電信部門的無線網絡發送到INTERNET，然后數據被傳送到市排水泵站管理處或市水務局排漬指揮中心。該中心設置一臺服務器，既作為數據服務器又作為WEB服務器，將數據通過WEB方式分發出去。這樣一來，其他任何地方的用戶，都可以通過INTERNET來進行遠程監控。

5、泵站子系統

    以上對泵站遠程監控系統的總體結構進行了一個說明。在各個泵站中，數據的傳送過程如圖2所示。

    在各個泵站中，PLC或數據采集系統將泵站運行的實時數據采集進入監控站或數據采集站。在監控站上的組態軟件可以采用DDE（動態數據交換）或OPC（OLE For Process Control）標準來將數據傳送到數據通信軟件中，該軟件需要自行設計。按照GPRS模塊的協議將數據傳送到GPRS模塊中，模塊再將數據通過電信設備傳送出去，進入INTERNET，進而進入泵站管理處的數據服務器，完成泵站運行工況數據的收集。

6、監控中心基于WEB遠程監視的實施

    當各個泵站的實時運行數據被GPRS傳送到泵站管理處的監控中心后，進入數據服務器中。當各地的用戶用IE進行遠程監視時，需要在網頁上出現泵站運行時的動態過程。這就要求WEB服務器分發的網頁必須能進行動態刷新。普通的WEB頁面都是靜態的，是將預先做好的頁面放在服務器上供用戶訪問。這種方式對于工業監控系統來說是不適用的，監控系統的WEB服務器必須根據數據庫中的數據實時地生成動態WEB頁面，為了達到這個目的，本項目采用以下兩種方式之一來解決此問題。

⑴、采用ActiveX技術來進行監控系統動態WEB頁面的開發。該方式的框圖如圖3所示。

    從圖3可以看出，數據服務器存儲的是從各個泵站發送來的實時運行數據。WEB服務器分發的網頁內嵌入ActiveX控件，當IE連接到WEB服務器，請求進行遠程監視時，網頁以及ActiveX控件一起被下載到瀏覽器中，ActiveX控件在瀏覽器中運行，由它完成從數據服務器中讀取實時數據，并進行頁面動態刷新的工作。
⑵、采用組態軟件（如組態王）的WEB功能來解決網頁發布以及及時刷新的問題。

7、技術難點與解決方案

在本項目的研究開發過程中，可能存在的技術難點有：

⑴、各監控站的數據采集與傳輸問題
    由于各泵站自動化設施參差不齊，有的改造后尚未完善，有的監控軟件開放性不強，需要重新編程，給本項目實施帶來一定的難度。

⑵、GPRS的通信問題
    在使用GPRS進行通信時，需要項目設計者與電信運營商合作完成。GPRS在連接和數據傳送時需要使用IP地址，但目前GPRS大多使用動態IP分配的方式，而且如果監控中心使用ADSL接入INTERNET，則監控中心的IP也可能是動態分配，這樣一來，使得GPRS模塊和服務器相互不知對方的IP地址，造成一定的不方便。為了解決這個問題，采用短消息來完成。在短消息中包含自己的IP地址，并告訴對方。
如果條件允許，可申請專線上網，這樣可以分配固定的公網的IP地址。

⑶、遠程監控時，網頁的動態刷新問題
    如前面所述，本項目擬采用ActiveX技術或組態軟件的WEB功能來解決該問題。

⑷、安全性問題
    為了保證系統數據在網絡上傳輸的安全性，在系統中設置一定的權限，只有滿足權限的用戶才能連接到系統中，進行遠程監視，同時為保證現場運行安全，本系統只監視不控制現場設備。

8、項目的階段與進度

本項目如批準后，將分3個階段來完成：
    第一階段，以新生路和羅家路泵站為試點，完成軟件編程、通訊以及泵站管理處排漬指揮中心監控網頁發布，此階段預計需要4個月；
    第二階段，完成其它四個泵站的工作，此階段預計需要6個月；
    第三階段，系統完善，此階段預計需要2個月。
    全部完成大約共需12個月。

9   結語

    本文根據當前遠程監控的發展情況，結合泵站遠程監控的需要，較詳細制定了泵站遠程監控系統技術方案，并論述了實現遠程監控所必須的程序通訊實現方式。科技以人為本，本文所論述的遠程監控方式如付諸實施，將減輕大量的人力物力，提高工作效率，促進科學決策水平，對科學、準確、及時的調度各泵站的排漬工作，盡可能的減輕漬水災害將發揮極大經濟和社會效益。而且，本項目實施后，將為泵站優化運行、節能降耗創造必要條件，本項目將大大提高泵站管理的科技水平。

    本技術方案已經被列為武漢市建委2005年建設科研計劃，并即將付諸實施。