摘要 介紹了力控組態軟件在水網調度系統中的應用，突出描述了實時數據庫的性能，RTU通訊規約和通訊方式。 關鍵詞：實時數據庫，GPRS/CDMA，水網調度 水網調度系統的作用是對水資源源進行合理調度、有效分配。由于水網調度監控設備地理分散，一般需要遠程采集與管理。目前正在營運的水網調度系統中心軟件多采用iFix，intouch等國外軟件。但是，近年來，隨著城市規模的擴大以及城市現代化的不斷深化，水網信息化系統規模空前增加。以至于早期建立的水網系統不能承載水網調度系統的發展趨勢。同時國有軟件經過10幾年的發展，其技術水平已經超過了國外眾多同類軟件。力控作為國內組態軟件的佼佼者，其基于實時數據庫核心的設計理念在多年的市場競爭中脫穎而出。 溫州自來水公司的水網調度系統，經過近十年的營運，系統升級改造不可避免。目前該系統有以下不足： 1．由于規模迅速增加，大量實時數據的處理難以應對。其根本原因就是以前設計的系統的數據庫多采用關系型數據庫或者設計容量已經到達極限值。 2．通常水網的站點采集設備（RTU）采用PLC + DTU的方式，為了節省數據流量通常RTU設備采用自定義協議與中心通訊。然而國外軟件基本不會直接支持自定義通訊協議的設備。 3．國外軟件基本不支持GPRS或CDMA方式。因此必須編寫第三方通訊轉換軟件。這一環節使整個系統的開放性和可擴展性大打折扣。并且穩定性也受到了影響。 4．網絡發布功能目前尚不能實現。 經過綜合細致的調研，抱著長期可持續發展的目的。最終選用了力控組態軟件作為調度系統的核心軟件。力控組態軟件以實時數據庫為核心的設計理念，使其對海量數據的處理“易如反掌”。開放的接口設計，使得第三方接入需求變得迅速而簡單。其分布式結構，讓用戶真正體會到網絡功能帶來的便捷。 系統描述： 水網調度系統主要任務是：對供水系統運行實時監控和管網運行狀態預測、能夠進行在線和離線調度優化決策，在獲知異常或緊急情況發生時，能夠及時采取有效的和合理的應對策略，在保證供水服務質量與安全性的前提下，降低與供水泵站及管網運行工況相關的供水成本。 系統整體構架設計與實現： 系統組成：數據中心，數據采集站點（RTU） 系統網絡結構圖： 數據中心： 主要是完成數據處理，數據分析，報警，以及人機交互功能。包含以下兩個部分： 人機交互單元：客戶端實現本地及遠程瀏覽數據，包括報警，報表，分析統計工具，地理信息圖，實時參數顯示流程圖等 數據服務器單元：力控實時歷史數據庫，報警引擎，sql關系數據庫，Web 服務器，IO管理。 數據中心的核心部分是力控組態軟件，以下是力控軟件的典型應用示意圖。 通過圖示，可以將調度系統數據中心軟件按照功能劃分以下模塊： 1．I/O 通訊管理 該功能塊負責協調中心與外部設備的通訊，并且將正確數據提交給核心數據庫。 力控IO Server服務進程，專門負責與外部設備的數據通訊。力控IO驅動庫目前已經累積4000多種驅動。同時向客戶免費開放驅動開發包，以便用戶自己開發驅動接口。 本調度系統就是按照特定的驅動協議，專門開發符合本系統特征的驅動接口。這樣不僅是整個系統更加緊湊，而且效率更高。 2．實時歷史數據庫 本功能模塊是力控軟件的核心部分，實現數據的各種處理（實時數據、歷史數據、統計數據處理，報警事件處理）提供數據核心服務。 本系統的設計容量為一萬點實時歷史數據庫。力控的實時歷史數據庫是面向流程控制行業大數據量，大存儲量設計。有效解決了本系統數據庫的問題。同時具備高效的壓縮算法40：1，采用多級文件索引，變化保存等方式，大大降低了存儲數據占用的磁盤空間，提高了數據訪問速度。例如：10000點模擬量數據采集周期為1秒鐘，保存方式采用1秒鐘定時方式，那么1天的歷史數據占用磁盤空間< 165兆。如果采用變化保存方式，那么1天的歷史數據占用磁盤空間只有幾十兆。這樣的數據庫性能充分保證了未來的容量擴展。 3．數據應用 包括流程圖、趨勢圖、報警報表窗口等等，提供基于Web Server的IE瀏覽服務，網絡通訊實現，數據優化分析應用等功能塊。 力控組態軟件包含有豐富的圖庫以及全系列的功能組件。用戶可以很輕松的嵌入地理信息圖，實現流程圖、各種棒圖餅圖等統計圖表，報警以及報表圖。并且只需要通過簡單的參數配置就能將數據應用制作成Web Server服務器。只要通過IE瀏覽器就能象上網一樣輕松的瀏覽整個水網調度系統。 用戶也可以通過標準的ocx控件，利用第三方開發工具實現更深層次的數據挖掘。例如水網調度系統的專家決策子系統等。 4．數據中心還包括SQL關系數據庫，該數據庫的主要任務是記錄特征關系型數據，并形成特定報表。 數據采集站點： 主要是管網數據的檢測和傳輸以及控制。包括以下設備： PLC設備，GPRS或CDMA無線模塊 ，無線數傳電臺，智能儀表 數據采集站點負責數據的采集、信號調理，數據傳送。為數據中心提供準確、實時、穩定的現場數據。 由于直接與管網或者泵站設備相連，因此數據采集需要考慮信號的準確與穩定。根據多年的實踐積累，我們采用PLC作為數據采集終端。如圖示： （請把plc+cdma終端圖示附上） 采集過程簡述： PLC通過I/O模塊直接采集各種傳感器數據和各種狀態值。并對采集到的數據進行補償、濾波等預處理。然后根據要求進行算法處理。另外PLC通過串口與其他智能儀表通訊獲得數據。經過編程組態將所有數據按照規定格式匯總起來，等待發送。 數據傳送簡述 ： 與中心軟件的通訊也是整個數據鏈的重要環節。由于水網環境復雜，通訊問題也非常突出。一般包括有線通訊，無線電臺通訊，GPRS 或CDMA 無線通訊等等。 有線或者無線電臺通訊的設備不必特別統一通訊協議，因為這種方式實時性和帶寬都能滿足要求。因此力控中心可以直接和設備進行數據交換。 而GPRS或CDMA無線通訊由于帶寬限制以及流量計費等原因，特別設計了傳輸方式和傳輸協議。通常情況下我們采用設備定時主動上傳的通訊方式，力控中心永遠處于監聽狀態，時刻等待接受數據。并且預留了主站呼叫命令，以便支持RTU遠程參數設定；通訊格式充分考慮到多站點的結構和GPRS/CDMA的通訊計費方式等因素。設計有以下特征：定長，地址區分，包頭包尾，預留足夠數據字節（中心可以根據數據類型自由解析）。實踐證明，這種方式不僅節省了資源，而且大大提升了通訊效率，增加了整個系統的標準化。 結束語： 著眼未來，隨著供水調度系統的自動化程度的不斷深化，水網規模的空前擴展。因而對數據采集、存儲、轉存等提出了較高要求，同時需要定制特定IO接口和大量的特征功能組件。力控組態軟件憑借良好的性能和豐富的數據接口及靈活的擴展性，很好的滿足了系統的需求。不僅為企業提供了高效的管理工具，而且為水網調度系統全面自動化提供了基礎保障。 供水科學調度的發展應用前景十分廣闊。可實現水庫、閥門的調度；建立管網水質模型、水資源模型系統和水處理模型；利用專家決策系統和事件系統建立供水安全預警系統，實現爆管預測功能；以至實現數據挖掘和人工智能決策，最終達到供水系統全自動調度的目標。 夏躍（溫州水務集團，溫州市車站大道623號，聯系電話：13806540587，調度中心副主任）