CN105656972A

CN105656972A - 一种城市供水集成scada系统

Info

Publication number: CN105656972A
Application number: CN201410686537.8A
Authority: CN
Inventors: 胡介民
Original assignee: Shanghai Yuandong Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Yuandong Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2016-06-08

Abstract

本发明涉及一种城市供水集成SCADA系统，包括设备层、通信层和监控层，所述的监控层通过通信层与设备层通信，所述的设备层包括设置在水厂和泵站上的检测仪表和RTU，以及设置在供水管网上的远程监测终端，所述的通信层包括GPRS网络设备和VPN网络设备，所述的监控层包括数据中心，所述的检测仪表和远程监测终端分别与RTU连接，其特征在于，所述的RTU分别通过GPRS网络设备和VPN网络设备与数据中心通信，所述的数据中心包括网络调度平台和PLC数据整合平台，所述的网络调度平台和PLC数据整合平台分别与GPRS网络设备和VPN网络设备连接，所述的网络调度平台检测GPRS网络和VPN网络的通断信息并且控制接入网络的类型，所述的PLC数据整合平台整合RTU中多种PLC数据。与现有技术相比，本发明具有整合性强、网络通信安全可靠等优点。

Description

一种城市供水集成SCADA系统

技术领域

本发明涉及一种SCADA系统，尤其是涉及一种城市供水集成SCADA系统。

背景技术

国内城市自来水行业SCADA系统的应用起步于20世纪80年代，至今已经成为城市供水调度监控管理的基础平台，其技术也得到了长足的发展，为城市自来水行业的制水生产、供水调度和管理提供必要的技术手段和支撑。

随着计算机技术特别网络通信技术的飞速发展，城市自来水SCADA系统远程通信由过去单一的无线数传通讯发展到目前多类型、多平台合成的远程通信网络，如GPRS网络、Mobitex卫星通信等无线通信模式，VPN企业虚拟网、企业专用光纤等有线通信模式，这就对SCADA监控中心平台的网络兼容性提出更高的要求。

现有的城市供水SCADA系统不能应对市场上各种各样的PLC以及它们各自的数据通信协议，导致系统的兼容性下降，不利于系统的数据整合和升级改造，另外现有的系统有些只采用一种通信方式，没有采用冗余的通信方式，降低了系统的通信安全性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种整合性强、网络通信安全可靠的城市供水集成SCADA系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种城市供水集成SCADA系统，包括设备层、通信层和监控层，所述的监控层通过通信层与设备层通信，所述的设备层包括设置在水厂和泵站上的检测仪表和RTU，以及设置在供水管网上的远程监测终端，所述的通信层包括GPRS网络设备和VPN网络设备，所述的监控层包括数据中心，所述的检测仪表和远程监测终端分别与RTU连接，其特征在于，所述的RTU分别通过GPRS网络设备和VPN网络设备与数据中心通信，所述的数据中心包括网络调度平台和PLC数据整合平台，所述的网络调度平台和PLC数据整合平台分别与GPRS网络设备和VPN网络设备连接，所述的网络调度平台检测GPRS网络和VPN网络的通断信息，并且控制PLC数据整合平台通过GPRS网络设备或者VPN网络设备与RTU连接，所述的PLC数据整合平台整合RTU中多种PLC数据。

所述的网络调度平台包括网络控制器、VPN交换机、DTU和WEB服务器，所述的WEB服务器与网络控制器连接，所述的网络控制器通过VPN交换机与VPN网络设备连接，所述的网络控制器通过DTU与GPRS网络设备连接。

所述的PLC数据整合平台包括PLC协议检测模块、数据整合接口、OPC服务器、ECF接口和数据服务器，所述的RTU、PLC协议检测模块、数据整合接口、OPC服务器、ECF接口和数据服务器依次连接。

所述的检测仪表包括流量计、压力计、液位仪和水质仪。

所述的数据中心还包括工程师站服务器、操作员客户机和网络交换机，所述的工程师站服务器通过网络交换机与操作员客户机连接，所述的工程师站服务器与数据服务器连接。

所述的RTU包括ABBPLC、西门子PLC、施耐德PLC和第三方设备。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、整合性强，通过设置PLC数据整合平台，根据不同类型的PLC进行协议和数据的整合，能够适应不同厂家的PLC，通用性好。

二、网络通信安全可靠，本系统设置两种不同的通信网络，采用主备的运行方式进行通信，保证了RTU和数据服务器的有效通信的安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为远程监测系统结构示意图。

图3为供水管网监测系统结构示意图。

其中，1、检测仪表，2、RTU，3、远程监测终端，4、数据中心，5、网络调度平台，6、PLC数据整合平台，11、流量计，12、压力计，13、液位仪，14、水质仪，51、网络控制器，52、VPN交换机，53、WEB服务器，61、PLC协议检测模块，62、数据整合接口，63、OPC服务器，64、ECF接口，65、数据服务器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

如图1所示，一种城市供水集成SCADA系统，包括设备层、通信层和监控层，监控层通过通信层与设备层通信，设备层包括设置在水厂和泵站上的检测仪表1和RTU2，以及设置在供水管网上的远程监测终端3，通信层包括GPRS网络设备和VPN网络设备，监控层包括数据中心4，检测仪表1和远程监测终端3分别与RTU2连接，RTU2分别通过GPRS网络设备和VPN网络设备与数据中心4通信，其特征在于，数据中心4包括用以检测和调控网络通信的网络调度平台5和用以整合RTU2中多种PLC数据的PLC数据整合平台6，网络调度平台5和PLC数据整合平台6分别与GPRS网络设备和VPN网络设备连接，检测仪表1包括流量计11、压力计12、液位仪13和水质仪14，数据中心4还包括工程师站服务器、操作员客户机和网络交换机，所述的工程师站服务器通过网络交换机与操作员客户机连接，所述的工程师站服务器与数据服务器65连接，RTU2包括ABBPLC21、西门子PLC22、施耐德PLC23和第三方设备24。

网络调度平台5包括网络控制器51、VPN交换机52、DTU53和WEB服务器54，WEB服务器54与网络控制器51连接，网络控制器51通过VPN交换机52与VPN网络设备连接，网络控制器51通过DTU53与GPRS网络设备连接。

PLC数据整合平台6包括PLC协议检测模块61、数据整合接口62、OPC服务器63、ECF接口64和数据服务器65，RTU2、PLC协议检测模块61、数据整合接口62、OPC服务器63、ECF接口64和数据服务器65依次连接。

设备层包括水厂部分和供水管网部分：

水厂部分：选用PLC作为现场控制器，连接流量计11、压力计12、液位仪13、水质仪14等，水厂监控服务平台选用专业工控平台，网络传输采用是电信VPN远程专网，同时，为确保数据上传的可靠性，系统同时选用GPRS无线网络作为备用网络，当VPN专网中断时，接替远程数据通信，继续上传数据。

供水管网部分：其监测区域覆盖整体供水地区，包含若干远程RTU站点，数据采集系统包含多种类型终端，这种远程RTU可以是基于PLC小型控制器的监测终端，也可以是智能化数据采集终端，远程数据传输网络以GPRS电信无线公共网络，此外数传电台也允许包含在这个广域网内。

通信层：

由连接水厂、泵站及管网测点的网络组成，主要是电信VPN有线网络平台和电信GPRS组成。VPN(VirtualPrivateNetwork虚)拟企业网，是依托电信公共平台，利用Intemet来传输企业内部信息而形成的逻辑网络。GPRS(GeneralPacketRadioService)通用分组无线业务，是在现有900/1800MHzGSM数字蜂窝移动通信系统上发展出来的一种新的承载业务，相对于GSM中的9.6kbps的数据业务，GPRS是通过分组交换来实现高速率的数据传输。

在上述SCADA系统中，GPRS主要用于与供水管网各远程终端的数据通信，同时，又作为水厂和泵站的备用通道，当VPN主网通信中断时，PLC控制接通GPRSModem的电源，GPRSModem启动并自动初始化接通调度中心，接替VPN主网的通信任务。

监控层：

由数据服务器、WEB服务器，监控服务器、操作员站、工程师站、网络交换系统、防火墙等组成。在调度中心，数据服务器集成了测点及水厂所有数据，形成了完整的历史数据库，所有自动采集的生产数据通过程序自动填写到报表中，部分需要手动填写的数据也只需在现场输入一次，所有涉及到的报表的都会自动引用填写，保证了数据的一致性和完整性。WEB服务器提供通过浏览器直接查看的功能，可将有关信息分门别类地提供给全厂各个相关的部门和人员，而无需安装和部署任何软件。

本发明提出了一种有别于过去的单一系统的集成构架，采用多系统集成的形式，该平台结构形式的核心是采用调度主PLC控制器和OPC标准接口，兼容不同类型自控系统以及不同形式的通信网络的方法和解决方案，从而实现了多系统接入的开放性综合调度平台的目的。

本案例在上海闵行自来水调度管理系统中得到实施

(1)目的

上海市自来水闵行有限公司调度管理平台监控管理范围包括制水厂和供水管网两大部分，建立以设备层、通信层、监控层为特征的三层构架系统结构。其中水厂部分由闵行二水厂和源江水厂组成，其结构如图2所示：

水厂生产控制系统PLC选用的是Rockwell产品，厂中控室监控服务平台选用Wonderware公司的InTouch工控平台，网络传输采用是电信VPN远程专网，同时，为确保数据上传的可靠性，系统同时选用GPRS无线网络作为备用网络，当VPN专网中断时，接替远程数据通信，继续上传数据。

第二部分是供水管网部分，其监测区域覆盖整体闵行地区，共计60余个远程站点，数据采集系统包含多种类型终端，其中包括基于PLC小型控制器的监测终端、智能化DataLog数据采集终端等，远程数据传输网络包括VPN电信公网、GPRS电信公网以及数传电台等，其结构如图3所示。

(2)系统特点

闵行自来水调度管理系统是一个大型、多系统集成的供水调度平台，系统监测调度范围包括两座大型水厂、60余个管网测点以及6座唧水泵站。

自控系统覆盖整个制水环节和供水环节，通信方式包括VPN电信公网和GPRS无线网络。系统经多轮改造、升级后，目前运行稳定可靠，体现了闵行地区供水体系现代化水平。

Claims

1.一种城市供水集成SCADA系统，包括设备层、通信层和监控层，所述的监控层通过通信层与设备层通信，所述的设备层包括设置在水厂和泵站上的检测仪表(1)和RTU(2)，以及设置在供水管网上的远程监测终端(3)，所述的通信层包括GPRS网络设备和VPN网络设备，所述的监控层包括数据中心(4)，所述的检测仪表(1)和远程监测终端(3)分别与RTU(2)连接，其特征在于，所述的RTU(2)分别通过GPRS网络设备和VPN网络设备与数据中心(4)通信，所述的数据中心(4)包括网络调度平台(5)PLC数据整合平台(6)，所述的网络调度平台(5)和PLC数据整合平台(6)分别与GPRS网络设备和VPN网络设备连接，所述的网络调度平台(5)检测GPRS网络和VPN网络的通断信息并且控制接入网络的类型，所述的PLC数据整合平台(6)整合RTU(2)中多种PLC数据。

2.根据权利要求1所述的一种城市供水集成SCADA系统，其特征在于，所述的网络调度平台(5)包括网络控制器(51)、VPN交换机(52)、DTU(53)和WEB服务器(54)，所述的WEB服务器(54)与网络控制器(51)连接，所述的网络控制器(51)通过VPN交换机(52)与VPN网络设备连接，所述的网络控制器(51)通过DTU(53)与GPRS网络设备连接。

3.根据权利要求1所述的一种城市供水集成SCADA系统，其特征在于，所述的PLC数据整合平台(6)包括PLC协议检测模块(61)、数据整合接口(62)、OPC服务器(63)、ECF接口(64)和数据服务器(65)，所述的RTU(2)、PLC协议检测模块(61)、数据整合接口(62)、OPC服务器(63)、ECF接口(64)和数据服务器(65)依次连接。

4.根据权利要求1所述的一种城市供水集成SCADA系统，其特征在于，所述的检测仪表(1)包括流量计(11)、压力计(12)、液位仪(13)和水质仪(14)。

5.根据权利要求3所述的一种城市供水集成SCADA系统，其特征在于，所述的数据中心(4)还包括工程师站服务器、操作员客户机和网络交换机，所述的工程师站服务器通过网络交换机与操作员客户机连接，所述的工程师站服务器与数据服务器(65)连接。

6.根据权利要求1所述的一种城市供水集成SCADA系统，其特征在于，所述的RTU(2)包括ABBPLC(21)、西门子PLC(22)、施耐德PLC(23)和第三方设备(24)。