我國從上世紀八十年代起就開始有了簡單的城鎮(zhèn)供水調(diào)度系統(tǒng)。最初采用集成電路、分立式元件構(gòu)成，人機交互操作靠手動按鍵操作采集信息、控制設(shè)備。到九十年代，逐漸被單片單板機和模擬數(shù)傳電臺所組成的無線RTU系統(tǒng)所取代。近幾年來，由于信息產(chǎn)業(yè)的觀念和技術(shù)的發(fā)展，供水調(diào)度系統(tǒng)已從單純的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展成為具有監(jiān)控、分析、預(yù)測、決策全面處理能力的綜合信息管理系統(tǒng)。對調(diào)度系統(tǒng)所屬設(shè)備包括RTU提出了更高的要求。由于缺乏相關(guān)的行業(yè)標準，用什么標準來衡量無線RTU的性能成了難題。本文從無線RTU 的各組成部分和整體性能指標入手，分析并比較目前應(yīng)用較多的各種類型的無線RTU，為用戶的選擇提供參考意見。
一． 無線RTU 各組成部分的基本性能指標
無線RTU一般由數(shù)傳電臺、I/O模塊、電源等外圍設(shè)備三部分組成。
1． 數(shù)傳電臺
目前市場上有數(shù)字電臺和模擬電臺兩大類數(shù)傳電臺。
模擬數(shù)傳電臺采用的是調(diào)頻模擬車載電臺加調(diào)制解調(diào)器芯片改制。而數(shù)字數(shù)傳電臺采用數(shù)字信號處理、糾錯編碼、軟件無線電、數(shù)字調(diào)制解調(diào)和表面貼片一體化設(shè)計等技術(shù)。由于核心技術(shù)的不同，在性能指標上存在很大的差異。
1）傳輸速率
傳輸速率是指單位時間內(nèi)傳輸?shù)谋忍財?shù)，單位為BIT/S。較高的傳輸速率能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性，特別是在數(shù)據(jù)量較大時。
2）誤碼率
總的傳輸?shù)谋忍財?shù)中發(fā)生錯誤的比特數(shù)的百分比。不應(yīng)低于10E-5。
3）環(huán)境要求
應(yīng)適合RTU整體環(huán)境適合能力的要求。針對供水行業(yè)的具體情況，應(yīng)選用軍工級標準既
—30度~+60度的標準。以及對濕度和粉塵方面的要求。
2． I/O模塊
為數(shù)傳電臺與各種儀表、執(zhí)行器之間的連接部分。主要應(yīng)注意的有：
1） I/O配置
模擬量，數(shù)字量，脈沖量的數(shù)量和組合的合理性。
2） 可擴展性
保證今后可方便地增加I/O數(shù)量，擴展規(guī)模。
3） 精度
即A/D分辯率。
4）工作環(huán)境
應(yīng)適合RTU整體環(huán)境適合能力的要求。
3． 電源
1） 可靠性
電源應(yīng)保證能可靠、穩(wěn)定地供電，平均壽命長。
2） 適用性
應(yīng)能提供多種供電方式，如：交直流、蓄電池、太陽能電池等以適應(yīng)各種場合。
3）工作環(huán)境
適合RTU整體環(huán)境適合能力的要求。
二． 無線RTU綜合性能指標及比較
目前應(yīng)用于供水行業(yè)SCADA系統(tǒng)中的無線RTU主要有三類：
1．單片單板機加數(shù)傳電臺加電源，由技術(shù)力量較強的公司開發(fā)、集成。
2．可編程控制器(PLC)加電臺加電源，由各集成商或承包商集成。
3．集成一體化、專用于無線調(diào)度系統(tǒng)的RTU,由專業(yè)性公司生產(chǎn)。
我們比較無線RTU時主要比較其綜合性能指標包括：可靠性、實時性、安全性、可擴展性、可維護性等。
1． 可靠性
可靠性是指設(shè)備在指定條件下，在指定時段內(nèi)，完成其預(yù)定功能的能力。是指在一定的運行時間內(nèi)出現(xiàn)故障次數(shù)的概率?？煽啃杂筛鞑考?包括設(shè)備硬件和軟件)本身的可靠性以及將各部件整合時的設(shè)計合理性和組裝能力所決定。具體用平均無故障間隔時間（MTBF）或故障率來衡量。
不同供應(yīng)商的無線RTU產(chǎn)品所采用的元氣件的性能和整體設(shè)計制造、整合能力有很大差異，因此產(chǎn)品的性能存在巨大差異。目前市場上無線RTU可以分為集成一體化式和分立式兩種。前者為專業(yè)性的公司生產(chǎn)，提供的是無線RTU的整體MTBF指標。而分立式由不同廠家的產(chǎn)品組合而成，方式多樣。由于存在太多的不確定因素，確定無線RTU的整體MTBF指標會比較困難。MTBF指標的高低直接影響著設(shè)備運行后的管理和維護成本。
2．實時性
實時性是指系統(tǒng)及時快速地把測控數(shù)據(jù)（監(jiān)測數(shù)據(jù)、控制指令、報警信號）進行準確完整傳輸?shù)哪芰?。主要指標有：?shù)據(jù)傳輸時間，報警響應(yīng)時間，指令響應(yīng)時間，數(shù)據(jù)更新時間等。
單臺無線RTU的實時性由數(shù)傳電臺的工作制式、數(shù)據(jù)傳輸速率所決定。
整個系統(tǒng)的實時性還與系統(tǒng)的通訊方式密切相關(guān)。系統(tǒng)的通訊方式是指一個系統(tǒng)內(nèi)的多個RTU與設(shè)于控制中心內(nèi)的主站完成測控數(shù)據(jù)交流的方式。主要可分為輪詢式和自報式兩種。輪詢式是指主站按順序輪流詢問每個RTU的監(jiān)測數(shù)據(jù)。這種方式在由多個RTU構(gòu)成的系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸延時會比較大。自報式是指各個RTU在所監(jiān)測的數(shù)據(jù)一旦有變化就自動地向主站匯報，保證了數(shù)據(jù)的實時性。
3．安全性
安全性是指避免將設(shè)備置于潛在的危險或不穩(wěn)定工作狀態(tài)的能力。
對于由無線RTU構(gòu)成的調(diào)度系統(tǒng)而言有兩個方面。
第一， 系統(tǒng)RTU本身的安全性。具體地講就是避免受到諸如天電既雷電和磁暴的干擾；工業(yè)設(shè)備既電機，變頻器等的干擾；其它無線電通訊設(shè)備的干擾。以及環(huán)境適應(yīng)能力既避免高溫、低溫、濕度、粉塵等環(huán)境因素的影響。
第二， 因于設(shè)備不能檢測數(shù)據(jù)錯誤及發(fā)生數(shù)據(jù)丟失而影響所控制設(shè)備及生產(chǎn)的安全。
為了提高RTU及調(diào)度系統(tǒng)的安全性能，具體的有效措施有：
1） 選用先進的數(shù)傳電臺組成的無線RTU。因為電臺的制式不同，抗干擾性能有根本性的不同。
2） 做好設(shè)備所在建筑物防雷措施，還應(yīng)在RTU上有氣體浪涌防護裝置以避免感應(yīng)電流的傷害。
3） 在一體化的RTU外加裝金屬外殼，屏蔽干擾電磁波。
4） 提高各部件的環(huán)境適應(yīng)能力，避免溫度和濕度等的影響。
5） 采用先進的技術(shù)保障數(shù)據(jù)傳輸過程的安全，提高RTU的靈敏度，降低誤碼率。
6） RTU自身具有判斷是否完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，并能在失敗時多次重發(fā)。
7） 設(shè)立數(shù)據(jù)優(yōu)先級，以優(yōu)先保證報警信號等重要數(shù)據(jù)的傳輸。
8） 提供中繼和路由功能，以適應(yīng)復(fù)雜地形或距離超長的要求。
4．可擴展性
可擴展性是指系統(tǒng)規(guī)?；蚬δ芸杀粩U展的性能。
規(guī)模擴展是指為了適應(yīng)城市規(guī)模的擴大而擴展系統(tǒng)。功能擴展是指因原有系統(tǒng)不能滿足新形勢下的管理和生產(chǎn)的要求，而修改升級系統(tǒng)的功能?？蓴U展性可以用擴展或修改的難度以及為修改或擴展而需要的停機時間來衡量。
在無線調(diào)度系統(tǒng)中RTU 的I/O模塊連接下位的各種儀表和執(zhí)行單元，中心主調(diào)度機連接上位的計算機。數(shù)據(jù)在RTU和中心主調(diào)度機間傳輸。為了保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品其內(nèi)部的通訊協(xié)議是獨有的和排它性的。城鎮(zhèn)供水無線調(diào)度系統(tǒng)的擴展主要有：泵站和管網(wǎng)測點數(shù)量的增加；上位軟件的功能修改升級。系統(tǒng)原有設(shè)備能否提供標準化的串口和通訊協(xié)議，以保障自由選擇上位、下位產(chǎn)品直接決定了擴展改造的難易程度。而停機時間的長短主要由擴展部分和原有設(shè)備安裝連接的快慢所決定。
5．可維護性
可維護性是指系統(tǒng)在給定的使用條件下，當發(fā)生故障后，恢復(fù)其全部功能及正常工作狀態(tài)的能力?？删S護性用平均恢復(fù)時間進行衡量。平均恢復(fù)時間包括：故障確認時間，準備時間及修理時間。
1） 故障確認時間
要求RTU設(shè)備具有故障自診斷功能，能在第一時間確定發(fā)生故障的位置，并在上位計算機中顯示?？梢源蟠罂s短故障確認時間。
2） 準備時間
準備工作包括備件的準備，維修計劃的制訂，維修人員的安排，維修設(shè)備的準備等。采用專業(yè)性公司集成一體化的無線RTU，由于接口少，備件容易準備且售后服務(wù)可以有保證。提高管理水平，加強備件管理，縮短制訂計劃和人員安排的時間。
3） 修理時間
修理時間由維護人員的專業(yè)技能，設(shè)備拆裝和修理的難易程度所決定。修理設(shè)備需要的專業(yè)技能要求高的對維護人員的要求就高，人員培訓費用和人員流失風險也高。修理時間也會較長。設(shè)備如果可以帶電熱插拔的，因拆裝方便，可節(jié)省修理時間。
三、 結(jié)合行業(yè)特點選擇無線RTU
城鎮(zhèn)供水行業(yè)有自身的特點，無線RTU在調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用中普遍會存在的難題有：
1． 無線調(diào)度系統(tǒng)的擴展
隨著城鎮(zhèn)范圍的擴展和居民的增加，供水的地域范圍和規(guī)?？偸窃诓粩嗟財U大。同時，對自動調(diào)度系統(tǒng)的功能要求也在升級。在對系統(tǒng)進行擴展時的原則是不降低原系統(tǒng)的性能。在對原有系統(tǒng)進行擴展的時候，往往由于系統(tǒng)的可擴展性差而導(dǎo)致大量淘汰原有設(shè)備，造成原有投資的嚴重浪費，增加了擴展成本?；蛘哂捎跊Q策時無法忍受這種浪費和高成本，放棄選擇先進的高性價比的產(chǎn)品，只能選擇已經(jīng)落后的應(yīng)該淘汰的同類產(chǎn)品用于擴展。導(dǎo)致投資的投入與產(chǎn)出比低下。直到無法忍受時再進行徹底的淘汰，造成原有投資的更嚴重浪費。為了避免這種情況的發(fā)生，在建立城鎮(zhèn)供水調(diào)度系統(tǒng)時必須充分考慮系統(tǒng)的可擴展性。
在保證擴展原則的前提下，擴展時一套好的系統(tǒng)應(yīng)符合：擴展時其設(shè)備及軟件被重新設(shè)置的要求最?。粚崿F(xiàn)及測試擴展所導(dǎo)致的系統(tǒng)停機時間最小。
2．管網(wǎng)測壓點終端的供電和天線的架設(shè)
城鎮(zhèn)供水行業(yè)無線調(diào)度系統(tǒng)一般包括：水司控制中心、多個水廠分控中心、多個水廠測控站點、多個水源（地）井測控站點、多個管網(wǎng)加壓站點和多個管網(wǎng)測壓點。除一個水廠內(nèi)各測控點比較集中外，其它測控站點散布在城市的不同區(qū)域。無線RTU在城市中的無線通訊通路受城市地形、地貌和地面建筑物的影響很大。地面建筑物隨著城市的發(fā)展經(jīng)常變化，而且不容易掌握變化的情況。應(yīng)用于供水行業(yè)的無線通訊大多為視距傳播，盡管無線電波有一定的繞射能力，但地面情況還是會對通訊通路造成影響。其中，管網(wǎng)測點無線RTU的供電和天線的架設(shè)總是會受到種種因素的制約和影響。比較有效的措施有：
提供多種供電方式，除了可以用市電供電外還可以通過各種電池（堿性電池、蓄電池、太陽能電池）向RTU和儀表供電。
在城市中用理論計算來指導(dǎo)架設(shè)天線合適的安裝地點、高度、方向等比較困難。無線RTU如自帶有測試現(xiàn)場干擾電磁場強度和通訊場強度的功能，就可以到現(xiàn)場取得干擾和通訊場強數(shù)據(jù)，指導(dǎo)天線的架設(shè)。同時可以利用中繼和路由功能，提供靈活的組網(wǎng)方式，保障正常通訊。
3．城市頻率資源短缺，干擾源眾多
利用無線的方式建立自動化調(diào)度系統(tǒng)的行業(yè)很多，而由于技術(shù)原因頻率資源浪費又非常嚴重，如一些大中城市中甚至出現(xiàn)供水行業(yè)的多個控制分站各用一個頻點的情況。各種原因造成了頻率資源非常短缺。城市中無線電臺、電機、變頻器等干擾源廣泛存在。因此，要求無線RTU應(yīng)具有很好的抗干擾性能。電臺在無線頻點的使用上應(yīng)能大范圍共用，提高頻率資源的利用率。
數(shù)字電臺與模擬電臺由于工作制式不同，有本質(zhì)上的區(qū)別，前者的抗干擾性能要好許多。數(shù)字電臺擁有很高的通訊能力，既低功率、高靈敏度遠距離傳輸?shù)哪芰?。低功率設(shè)計既降低了產(chǎn)生干擾其它設(shè)備的可能性，并且能延長電子元氣件的使用壽命，降低故障率。另外，集成一體化和鋁制金屬外殼可以起到很好的整體屏蔽防護作用，降低外界干擾的影響。
概括地說，對無線RTU在這方面的要求應(yīng)該是：被干擾時，無線通訊受影響最?。坏凸β实透蓴_性，高靈敏度高接收能力；不同系統(tǒng)可用同一頻點，提高頻率資源的利用率。
總之，我們在選擇無線RTU時，應(yīng)該廣泛地收集信息，充分地比較各種類型的RTU的基本性能及綜合性能并結(jié)合城鎮(zhèn)供水行業(yè)的特點，以此為依據(jù)選擇產(chǎn)品應(yīng)用到我們的城鎮(zhèn)供水調(diào)度系統(tǒng)中去。在選擇供應(yīng)商時，應(yīng)重點考慮是否能提供良好的售后服務(wù)。要考察供應(yīng)商是否為長期的穩(wěn)定的專業(yè)的無線RTU設(shè)備生產(chǎn)廠商。選擇高性價比的產(chǎn)品，建立先進的供水調(diào)度系統(tǒng)，提高企業(yè)的綜合效益。
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