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1、項(xiàng)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(zhèn)的不同地方。為便于生產(chǎn)調(diào)度管理，1999年開(kāi)發(fā)了一套數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)，通過(guò)公共電話網(wǎng)，利用Modem撥號(hào)的方式監(jiān)控遠(yuǎn)程站點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)通信，獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

    目前該系統(tǒng)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(hào)一個(gè)站點(diǎn)，無(wú)法集中瀏覽；
    ⑶、每次只能支持一個(gè)用戶撥號(hào)，不能多用戶同時(shí)共享；
    ⑷、遠(yuǎn)程監(jiān)視不方便，需安裝運(yùn)行特定的監(jiān)控程序。
    這些缺陷制約了上級(jí)各部門(mén)對(duì)防汛排漬工作的調(diào)度和及時(shí)、科學(xué)的決策，不便于上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)準(zhǔn)確、及時(shí)的了解防汛排漬工作的實(shí)時(shí)情況。而武漢市每年都面臨著嚴(yán)峻的防汛排漬任務(wù)，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(zhǔn)確及時(shí)的了解各地區(qū)的降雨及運(yùn)行情況，才能科學(xué)指揮各泵站的排漬工作。另外，泵站優(yōu)化運(yùn)行、節(jié)能降耗也需要一種能實(shí)時(shí)監(jiān)控各泵站運(yùn)行、提供準(zhǔn)確及時(shí)的數(shù)據(jù)程序?yàn)槠鋭?chuàng)造必要條件。因此，有必要開(kāi)發(fā)一種方便及時(shí)、多用戶、能同時(shí)監(jiān)視各泵站運(yùn)行的新型遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，滿足現(xiàn)代化泵站發(fā)展的需要。

2、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)

    隨著INTERNET技術(shù)日益滲透到生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，本項(xiàng)目擬通過(guò)INTERNET來(lái)對(duì)泵站的實(shí)時(shí)運(yùn)行工況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。只要在能夠上互聯(lián)網(wǎng)，有IE瀏覽器的任何地方，管理和生產(chǎn)人員可以方便地實(shí)現(xiàn)泵站運(yùn)行信息的遠(yuǎn)程監(jiān)控，并根據(jù)一定的權(quán)限進(jìn)行不同的查詢和操作。

    開(kāi)發(fā)完成的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該滿足以下性能指標(biāo)：
    ⑴、能同時(shí)監(jiān)視多個(gè)泵站的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況；
    ⑵、支持多用戶同時(shí)瀏覽監(jiān)視；
    ⑶、遠(yuǎn)程監(jiān)視方便，只要有Windows，配備IE瀏覽器，就能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，且無(wú)須安裝特定的監(jiān)控程序；
    ⑷、監(jiān)控畫(huà)面直觀真實(shí)，數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)一致。
    經(jīng)過(guò)多方面的技術(shù)探討，考慮到項(xiàng)目資金比較緊張，結(jié)合目前的技術(shù)狀況，本項(xiàng)目擬采用GPRS無(wú)線通信的方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

3、GPRS通信網(wǎng)絡(luò)

    GPRS是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡(jiǎn)稱，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來(lái)的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS采用與GSM同樣的無(wú)線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu)，這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)可提供全面的GPRS覆蓋。
    GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無(wú)線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。
    GPRS理論帶寬可達(dá)171.2Kbps，實(shí)際應(yīng)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(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。
    從GPRS的以上特點(diǎn)可以看出，將該通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到泵站的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，可以降低布線成本（使用電信的機(jī)站）、維護(hù)和運(yùn)行成本。將以最小的投入取得較好的收益。

4、泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

    本項(xiàng)目計(jì)劃在武漢市6座大型城市排水泵站實(shí)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(wù)，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控有助于科學(xué)調(diào)度，而且這6座泵站實(shí)力較為雄厚，有項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)。新生路、天津路、鸚鵡洲三座泵站均是使用的美國(guó)AB公司的PLC，采用了監(jiān)控組態(tài)軟件來(lái)進(jìn)行監(jiān)視。而在其他三個(gè)泵站還沒(méi)有使用PLC來(lái)進(jìn)行控制，在系統(tǒng)實(shí)施時(shí)可以采用已有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    各個(gè)泵站的監(jiān)控站或數(shù)據(jù)采集站分別從PLC或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取泵站的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，然后通過(guò)通信接口（一般是RS-232）將運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)給GPRS通信模塊，該模塊將數(shù)據(jù)通過(guò)電信部門(mén)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到INTERNET，然后數(shù)據(jù)被傳送到市排水泵站管理處或市水務(wù)局排漬指揮中心。該中心設(shè)置一臺(tái)服務(wù)器，既作為數(shù)據(jù)服務(wù)器又作為WEB服務(wù)器，將數(shù)據(jù)通過(guò)WEB方式分發(fā)出去。這樣一來(lái)，其他任何地方的用戶，都可以通過(guò)INTERNET來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

5、泵站子系統(tǒng)

    以上對(duì)泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一個(gè)說(shuō)明。在各個(gè)泵站中，數(shù)據(jù)的傳送過(guò)程如圖2所示。

    在各個(gè)泵站中，PLC或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將泵站運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集進(jìn)入監(jiān)控站或數(shù)據(jù)采集站。在監(jiān)控站上的組態(tài)軟件可以采用DDE（動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換）或OPC（OLE For Process Control）標(biāo)準(zhǔn)來(lái)將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)通信軟件中，該軟件需要自行設(shè)計(jì)。按照GPRS模塊的協(xié)議將數(shù)據(jù)傳送到GPRS模塊中，模塊再將數(shù)據(jù)通過(guò)電信設(shè)備傳送出去，進(jìn)入INTERNET，進(jìn)而進(jìn)入泵站管理處的數(shù)據(jù)服務(wù)器，完成泵站運(yùn)行工況數(shù)據(jù)的收集。

6、監(jiān)控中心基于WEB遠(yuǎn)程監(jiān)視的實(shí)施

    當(dāng)各個(gè)泵站的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)被GPRS傳送到泵站管理處的監(jiān)控中心后，進(jìn)入數(shù)據(jù)服務(wù)器中。當(dāng)各地的用戶用IE進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視時(shí)，需要在網(wǎng)頁(yè)上出現(xiàn)泵站運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。這就要求WEB服務(wù)器分發(fā)的網(wǎng)頁(yè)必須能進(jìn)行動(dòng)態(tài)刷新。普通的WEB頁(yè)面都是靜態(tài)的，是將預(yù)先做好的頁(yè)面放在服務(wù)器上供用戶訪問(wèn)。這種方式對(duì)于工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是不適用的，監(jiān)控系統(tǒng)的WEB服務(wù)器必須根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地生成動(dòng)態(tài)WEB頁(yè)面，為了達(dá)到這個(gè)目的，本項(xiàng)目采用以下兩種方式之一來(lái)解決此問(wèn)題。

⑴、采用ActiveX技術(shù)來(lái)進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)WEB頁(yè)面的開(kāi)發(fā)。該方式的框圖如圖3所示。

    從圖3可以看出，數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲(chǔ)的是從各個(gè)泵站發(fā)送來(lái)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)。WEB服務(wù)器分發(fā)的網(wǎng)頁(yè)內(nèi)嵌入ActiveX控件，當(dāng)IE連接到WEB服務(wù)器，請(qǐng)求進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視時(shí)，網(wǎng)頁(yè)以及ActiveX控件一起被下載到瀏覽器中，ActiveX控件在瀏覽器中運(yùn)行，由它完成從數(shù)據(jù)服務(wù)器中讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行頁(yè)面動(dòng)態(tài)刷新的工作。
⑵、采用組態(tài)軟件（如組態(tài)王）的WEB功能來(lái)解決網(wǎng)頁(yè)發(fā)布以及及時(shí)刷新的問(wèn)題。

7、技術(shù)難點(diǎn)與解決方案

在本項(xiàng)目的研究開(kāi)發(fā)過(guò)程中，可能存在的技術(shù)難點(diǎn)有：

⑴、各監(jiān)控站的數(shù)據(jù)采集與傳輸問(wèn)題
    由于各泵站自動(dòng)化設(shè)施參差不齊，有的改造后尚未完善，有的監(jiān)控軟件開(kāi)放性不強(qiáng)，需要重新編程，給本項(xiàng)目實(shí)施帶來(lái)一定的難度。

⑵、GPRS的通信問(wèn)題
    在使用GPRS進(jìn)行通信時(shí)，需要項(xiàng)目設(shè)計(jì)者與電信運(yùn)營(yíng)商合作完成。GPRS在連接和數(shù)據(jù)傳送時(shí)需要使用IP地址，但目前GPRS大多使用動(dòng)態(tài)IP分配的方式，而且如果監(jiān)控中心使用ADSL接入INTERNET，則監(jiān)控中心的IP也可能是動(dòng)態(tài)分配，這樣一來(lái)，使得GPRS模塊和服務(wù)器相互不知對(duì)方的IP地址，造成一定的不方便。為了解決這個(gè)問(wèn)題，采用短消息來(lái)完成。在短消息中包含自己的IP地址，并告訴對(duì)方。
如果條件允許，可申請(qǐng)專線上網(wǎng)，這樣可以分配固定的公網(wǎng)的IP地址。

⑶、遠(yuǎn)程監(jiān)控時(shí)，網(wǎng)頁(yè)的動(dòng)態(tài)刷新問(wèn)題
    如前面所述，本項(xiàng)目擬采用ActiveX技術(shù)或組態(tài)軟件的WEB功能來(lái)解決該問(wèn)題。

⑷、安全性問(wèn)題
    為了保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)陌踩裕谙到y(tǒng)中設(shè)置一定的權(quán)限，只有滿足權(quán)限的用戶才能連接到系統(tǒng)中，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視，同時(shí)為保證現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行安全，本系統(tǒng)只監(jiān)視不控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

8、項(xiàng)目的階段與進(jìn)度

本項(xiàng)目如批準(zhǔn)后，將分3個(gè)階段來(lái)完成：
    第一階段，以新生路和羅家路泵站為試點(diǎn)，完成軟件編程、通訊以及泵站管理處排漬指揮中心監(jiān)控網(wǎng)頁(yè)發(fā)布，此階段預(yù)計(jì)需要4個(gè)月；
    第二階段，完成其它四個(gè)泵站的工作，此階段預(yù)計(jì)需要6個(gè)月；
    第三階段，系統(tǒng)完善，此階段預(yù)計(jì)需要2個(gè)月。
    全部完成大約共需12個(gè)月。

9   結(jié)語(yǔ)

    本文根據(jù)當(dāng)前遠(yuǎn)程監(jiān)控的發(fā)展情況，結(jié)合泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控的需要，較詳細(xì)制定了泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案，并論述了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控所必須的程序通訊實(shí)現(xiàn)方式。科技以人為本，本文所論述的遠(yuǎn)程監(jiān)控方式如付諸實(shí)施，將減輕大量的人力物力，提高工作效率，促進(jìn)科學(xué)決策水平，對(duì)科學(xué)、準(zhǔn)確、及時(shí)的調(diào)度各泵站的排漬工作，盡可能的減輕漬水災(zāi)害將發(fā)揮極大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。而且，本項(xiàng)目實(shí)施后，將為泵站優(yōu)化運(yùn)行、節(jié)能降耗創(chuàng)造必要條件，本項(xiàng)目將大大提高泵站管理的科技水平。

    本技術(shù)方案已經(jīng)被列為武漢市建委2005年建設(shè)科研計(jì)劃，并即將付諸實(shí)施。