摘要
遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)近些年表現(xiàn)出系統(tǒng)規(guī)模彈性大、現(xiàn)場采集信息源種類和數(shù)據(jù)源多、現(xiàn)場總線和通訊方式多樣、現(xiàn)場接入設(shè)備協(xié)議繁雜且非標(biāo)準(zhǔn)、本地和遠(yuǎn)程通無線化、遠(yuǎn)程通訊方式多樣、集成難度大等特點(diǎn)。
這些特點(diǎn)對現(xiàn)場設(shè)備在伸縮性、靈活性、智能度、多現(xiàn)場總線和數(shù)字通訊支持能力、可編程能力和易用性、遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)（如GPRS、ADSL、寬帶、3G等）支持、本地和遠(yuǎn)程無線通訊支持能力、與監(jiān)控中心的集成的難度等方面提出了更高的要求。
北京碩人時(shí)代面向SCADA系統(tǒng)的測控基站產(chǎn)品，針對上述要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，推進(jìn)SCADA業(yè)的發(fā)展。
背景
早些年，遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)以單純的簡單的抄表系統(tǒng)為主，再有就是高端的如全無人值守的現(xiàn)場站等現(xiàn)場功能全，數(shù)據(jù)源點(diǎn)數(shù)多，兼?zhèn)鋽?shù)采和遠(yuǎn)控的系統(tǒng)，即應(yīng)用多集中在低端的抄表和高端的全無人測控站；行業(yè)方面，簡單抄表系統(tǒng)集中在水燃電熱蒸等市政抄表中，高端的則在城市或更大范圍的生產(chǎn)運(yùn)營企業(yè)中。
近十年來，隨著各政府監(jiān)管需求的提高和行業(yè)的工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，對管理和運(yùn)營水平要求的提高，伴隨著各程遠(yuǎn)程和本地通訊技術(shù)的發(fā)展，SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越廣，系統(tǒng)的組成形式，規(guī)模也千差萬別。
單從現(xiàn)場的數(shù)據(jù)源看，所謂的“點(diǎn)數(shù)”差異就很大，簡單單點(diǎn)抄表到幾十甚至上百點(diǎn)的數(shù)據(jù)源；接入的種類也出現(xiàn)非常多的方式，除了已經(jīng)形成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電壓和電流信號，更多出現(xiàn)的是通過RS232，RS485，CAN，以太網(wǎng)，MBUS等聯(lián)接的智能數(shù)據(jù)源，協(xié)議方面也是五花八門，即使是廣泛出現(xiàn)的基上RS232或RS485之上的MODBUS協(xié)議，也多是只是協(xié)議框架上有一定的規(guī)范，會話層的內(nèi)容則是一個廠家一個樣。
現(xiàn)場接入設(shè)備也遠(yuǎn)不是以前常見的變送器，執(zhí)行器這一類設(shè)備，更多的是數(shù)流量表、COD分析儀、水文分析儀、熱表、智能電表、甚至是現(xiàn)場已有的控制系統(tǒng)的工控PC主機(jī)等。與這些設(shè)備的聯(lián)接不是簡單的測量電流電壓信號，而是需要對硬件層協(xié)議的支持，同時(shí)還需要一定的編程開發(fā)才能接入。
無線，是當(dāng)代技術(shù)進(jìn)步的主題之一，無線與有線相比有部署成本低、方便維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在一些特定的應(yīng)用中更是不可替代。在遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)領(lǐng)域，遠(yuǎn)程的如GPRS，CDMA，短距的如433M射頻、ZIGBEE等均得到廣泛應(yīng)用。但是，由于無線技術(shù)的專業(yè)性，目前已有的產(chǎn)品，如果單純的無線模塊等，對于自動化集成能的要求還是偏高，業(yè)內(nèi)急需設(shè)計(jì)完善更接近最終應(yīng)用的產(chǎn)品。
遠(yuǎn)程通訊技術(shù)是SCADA系統(tǒng)的核心技術(shù)，由于經(jīng)濟(jì)性等原因，這些年遠(yuǎn)程通訊技術(shù)已經(jīng)與互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)融合到一起。過去那種單獨(dú)為SCADA系統(tǒng)鋪設(shè)遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)的方式已經(jīng)非常罕見。這就要求SCADA核心產(chǎn)品對互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)網(wǎng)等通訊有充分的支持。
在SCADA項(xiàng)目實(shí)施中，與本地設(shè)備、與監(jiān)控中心系統(tǒng)的集成一起是首要問題，也是實(shí)施成本的大頭，是實(shí)施中的難點(diǎn)，是最容易出現(xiàn)問題甚至造成項(xiàng)目失敗的環(huán)節(jié)。
以上這些特點(diǎn)在自來水監(jiān)控、污水處理監(jiān)控、環(huán)保監(jiān)控、樓控監(jiān)控、管道天然氣監(jiān)控、鍋爐房監(jiān)控、水燃電熱蒸等各種抄表系統(tǒng)、廠區(qū)數(shù)采集抄、大型設(shè)備售后維護(hù)、機(jī)房動力環(huán)境監(jiān)測、養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)測控等應(yīng)用中表現(xiàn)尤其突出。
簡介
針對上述問題，結(jié)合多年業(yè)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，在多年積累的產(chǎn)品和技術(shù)的基礎(chǔ)上，北京碩人時(shí)代科技有限公司推出全功能的SCADA系統(tǒng)核心硬件產(chǎn)品：可編程測控基站。
可編程遠(yuǎn)程測控基站(Programmable SCADA Communication Station)，簡稱測控基站(SCCS)。測控基站( SCCS) 是模塊化的，面向遠(yuǎn)程（或本地）測控系統(tǒng)的可編程通訊設(shè)備。用于實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場的一個或多個或集群的智能設(shè)備通訊，采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過各種網(wǎng)絡(luò)傳遞給監(jiān)控中心或上位機(jī)，處理上位機(jī)下達(dá)的數(shù)據(jù)指示，下發(fā)給對應(yīng)的現(xiàn)場設(shè)備。
在測控系統(tǒng)中，現(xiàn)場的測試控信號的采集，除了通過標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)模擬信號（0~10V，4~20mA）和開關(guān)信號外，越來越多的信號來自于數(shù)字化的通訊接口，如RS232，RS485，CAN，MBUS等多樣的數(shù)字接口，這是測控基站解決的問題之一。
在遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)中，很多應(yīng)用要求是把現(xiàn)場的本地控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過遠(yuǎn)程通訊方式，如GRPS，CDMA，GPRS，ADSL，寬帶，光纖，PTSN等方式，傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心，并且將監(jiān)控中心的指令發(fā)關(guān)到現(xiàn)場控制系統(tǒng)中。這是測控基站解決的另一個重要問題。
在遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)中，本地的RTU往往還需要與下一級的本地短矩離的通訊設(shè)備通訊，或是通過本地工業(yè)以太網(wǎng)與下一級通訊設(shè)備通訊，將下一級的測控節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)集中到一個設(shè)備中，再通過遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。同時(shí)接收監(jiān)控中心的指令，并轉(zhuǎn)發(fā)給下一級本地通訊設(shè)備。這是遠(yuǎn)程測試基站解決的第三個問題：提供集采、網(wǎng)關(guān)和基站的功能。
綜上所述，碩人時(shí)代可編程遠(yuǎn)程測控基站的具有本地?cái)?shù)字通訊、遠(yuǎn)程通訊、本地集采、可編程通訊、可編程控制等功能。
組成
測控基站由可自由拼接的帶插槽的底座、主機(jī)、通訊模塊和I/O模塊組成。
測控基站的主機(jī)采用雙板雙CPU組合合成，一片是基于嵌入式SR-LINUX操作系統(tǒng)的通訊處理板，板載32位CPU；另一片是控制專用16位CPU，負(fù)責(zé)I/O和通訊。這種構(gòu)架方式在保證通訊能力的同時(shí)，可同時(shí)保證I/O采集和控制的實(shí)時(shí)性。同時(shí)，對于只需要通訊的應(yīng)用，成本低，對于彈性較大的應(yīng)用，有更合理的成本結(jié)構(gòu)。
測控基站主機(jī)自帶10/100M以太網(wǎng)接口，支持通用TCP/IP通訊，并提供可編程環(huán)境輕松實(shí)現(xiàn)基于以太網(wǎng)的通訊功能。主機(jī)還提供控制編程調(diào)試環(huán)境，支持控制功能的開發(fā)。調(diào)試工具支持在線的調(diào)試，如中斷，單步等功能。
測控基站主機(jī)可選配32M至2G的存儲，滿足現(xiàn)場歷史數(shù)據(jù)的存儲要求。
測控基站采用模塊化構(gòu)架。除I/O板卡模塊外，測控基站獨(dú)具創(chuàng)新的是通訊板卡的模塊化。測控基站最大可支持7個通訊插槽，每個插槽均可接接各種通訊模塊。
每個通訊插槽可插接任意一種通訊模塊，同，也可7個插槽均插接一種模塊，比如，7個插槽將插執(zhí)著RS232模塊，用于對現(xiàn)場多個RS232智能儀表的集抄。
下面是部分提供的通訊模塊：
遠(yuǎn)程電話通訊模塊目前較少用到，但是對于沙漠中、油田井，軍事保密等不能使用手機(jī)或?qū)拵У牡赜蚝蛻?yīng)用中，還有一定的應(yīng)用空間。
RS232和RS485是需要接入的智能設(shè)備中較常出現(xiàn)的接口方式，使用率很高。RS232多為大型分析設(shè)備，檢測儀表，分析儀，現(xiàn)場已有的基于工控機(jī)的控制系統(tǒng)等提供的接口。在這一類應(yīng)用中，往往現(xiàn)場的設(shè)備種類和數(shù)量較多，測控基站在這種應(yīng)用表現(xiàn)出很強(qiáng)的通訊能力，最多可同時(shí)接入7個RS232智能設(shè)備。
RS485在很多如電表，水表，蒸汽表中很常見，是一種總線結(jié)構(gòu)，測控基站通訊CPU能力很強(qiáng)，可以通過一片RS485帶上幾十甚至上百個表。
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STEC-2063 是一種4口的RS232集線器，是一種經(jīng)濟(jì)型的聯(lián)接多個RS232表的解決方案。集線器的缺點(diǎn)是同一時(shí)間只能與單個聯(lián)接表通訊，并且要求各個表支持尋址，或協(xié)議不一樣。
M-BUS集中器是用于采抄Meter Bus 協(xié)議儀表數(shù)據(jù)的通訊模塊。Meter Bus是歐洲的一種儀表通訊協(xié)議，很多進(jìn)口儀表支持這種協(xié)議。目前支持這種協(xié)議的集抄產(chǎn)品不多。測控基站在MBUS表集抄中有一個很大的優(yōu)勢就是最大同時(shí)可帶多個MBUS集中器模塊，每個集中器可帶幾十至上百個表，這樣整個集抄系統(tǒng)總體成本優(yōu)勢明顯。
GRPS DTU和CDMA DTU是最常用的遠(yuǎn)距離無線通訊模塊，支持中國移動和中國聯(lián)通的GPRS和CDMA網(wǎng)絡(luò)。
STEC-206G 433MHz 短距無線通訊模塊是專為幾百至幾千米范圍的本地通訊設(shè)計(jì)的模塊。特點(diǎn)是使用免費(fèi)開放的頻段，運(yùn)行過程中沒有通訊費(fèi)用。與有線的方案相關(guān)，在很多應(yīng)用中，鋪設(shè)線路成本往往被低估，STEC-206G 433MHz 短距無線通訊模塊在初投資成本方面也具有優(yōu)勢。
STEC-206G-R 是短距無線通訊的中繼器，可擴(kuò)大無線通訊覆蓋的范圍。
測控基站提供4個、8個或12個I/O槽，可帶多種I/O模塊，下表是部分I/O模塊。
功能
測控基站提供全面的SCADA本地站所需要的全部功能，包括：
◆可編程遠(yuǎn)程和本地通訊
用戶根據(jù)通訊設(shè)備的不同，可自行編寫通訊程序，使得用戶可以根據(jù)需求自定制通訊程序。通訊基站是一種可編程的，具有可編程的特點(diǎn)。開發(fā)軟件是SRDev，與STEC系列控制器的開發(fā)軟件兼容。軟件功能如下：
全腳本化的開發(fā)環(huán)境，可置入多個程序，程序間可通訊。
◆可編程控制
可視化配置的I/O和可視化可匹配值的邏輯控制和PID控制，并提供人性化以用的腳本語言編寫控制程序
◆數(shù)據(jù)采集
基站可以采集原始數(shù)據(jù)、過濾壞數(shù)、按用戶定義的方式變換為物理量。
◆組態(tài)與開發(fā)支持
集成一體的遠(yuǎn)程通訊方式的選擇，通訊板卡的配置，提供給上位機(jī)的通訊接口等。
基站配套有高度集成的組態(tài)、開發(fā)與仿真調(diào)試工具包SRDeb2.0。該工具包包括可視化組態(tài)環(huán)境、控制腳本與調(diào)試環(huán)境和虛擬機(jī)。
◆歷史數(shù)據(jù)存儲
物理量數(shù)據(jù)每隔一段時(shí)間保存一次，斷電后不會丟失，32M~2G歷史數(shù)據(jù)存儲空間，可本地存儲監(jiān)控歷史數(shù)據(jù)。
特點(diǎn)
通訊能力強(qiáng)：
區(qū)別于PLC，測控基站支持多達(dá)7個可任意組合的多種通訊模塊，具有超強(qiáng)通訊能力。
可編程：
區(qū)別于網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器以及透傳的轉(zhuǎn)換模塊，測控基站是可編程設(shè)備，并且只要求基礎(chǔ)的編程能力即能使用。
嵌入式 ：
測控基站在成本，體積，可靠性，專業(yè)性等方面明顯優(yōu)于工控機(jī)加組態(tài)軟件的解決方案。
模塊化：
區(qū)別于專門滿足特定應(yīng)用的RTU，通訊基站可通過模塊化的組合輕松滿足各種網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議組合的通訊要求。
能力強(qiáng)：
區(qū)別于協(xié)議轉(zhuǎn)化器，接口轉(zhuǎn)換器，串口服務(wù)器等，測控基站可支持更廣泛的更多樣的下級測控設(shè)備和結(jié)點(diǎn)。
I/O擴(kuò)充：
與單一的SCADA通訊類產(chǎn)品不同，通訊基站可以直接與碩人時(shí)代的I/O板卡聯(lián)接，直接提供測控工業(yè)數(shù)據(jù)的能力。
靈活性：
各模塊可以組成一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，也可單獨(dú)拆分滿足簡單或低成本的應(yīng)用要求。
整體性：
測控基站與碩人時(shí)代的監(jiān)控中心軟件HOMS無縫聯(lián)接，為整體選用碩人時(shí)代產(chǎn)品的客戶提供極高的性價(jià)比。
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與現(xiàn)有產(chǎn)品對比優(yōu)勢
現(xiàn)存的產(chǎn)品只能解決上述問題的一部分，相比之下測控基站有如下優(yōu)勢：
典型應(yīng)用1——測控基站鋼廠的無線監(jiān)測應(yīng)用
北京碩人時(shí)代科技有限公司一直以來致力于工業(yè)自動化測控技術(shù)方面的研發(fā)和應(yīng)用，是中國采用最新嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)、打造遠(yuǎn)程測控和市政自動化產(chǎn)品的領(lǐng)軍企業(yè)。最近公司新研發(fā)出來的測控基站比以往的PLC、PAC更具優(yōu)勢，具有通訊能力強(qiáng)，可同時(shí)支持多達(dá)7種不同的通訊方式的模塊，且可以任意組合使用，超強(qiáng)的通訊能力。在解決多種通訊方式的系統(tǒng)有很大的優(yōu)勢。在各個領(lǐng)域都有不同的應(yīng)用解決方案。比如說下面的鋼廠的無線監(jiān)測應(yīng)用。
現(xiàn)唐山某鋼廠要對廠區(qū)內(nèi)方圓一公里范圍內(nèi)的幾個燃?xì)忾y門的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以確保安全生產(chǎn)。鋼廠中某些燃?xì)忾y的開關(guān)狀態(tài)重要。但是由于鋼廠一般面積比較大，如果用以太網(wǎng)通訊，必定得用光纖網(wǎng)絡(luò)，這樣不但成本造價(jià)高，并且施工也不方便，工程量比較大；如果采用無線GPRS或者CDMA通訊的話，日久天長運(yùn)行費(fèi)用也高，且維護(hù)也不方便。針對這種工業(yè)控制的現(xiàn)狀，我公司研出來的可編程遠(yuǎn)程測控基站（Programmable SCADA Communication Station），簡稱測控基站（SCCS）。此產(chǎn)品正好可以很好的解決此類應(yīng)用問題。且前期投資成本低，無后期運(yùn)行費(fèi)用的問題，維護(hù)方便。
碩人時(shí)代研發(fā)的測控基站（SCCS）通訊能力強(qiáng)、模塊化更具靈活性。針對上述系統(tǒng)，在測控基站（SCCS）產(chǎn)品系統(tǒng)中有一種短距無線采集器（ZigBee）和短距無線模塊配套使用最適合解決此類應(yīng)用，短距無線模塊采用公開頻段433MHz，無任何通訊費(fèi)用，適用短距離應(yīng)用，一般情況下500-800米能正常傳輸，穿透能力強(qiáng)。通過無線連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。廣泛應(yīng)用于智能電表、水表、煤氣表、熱量表、家庭自動化設(shè)備終端、溫度探測器等領(lǐng)域。
現(xiàn)根據(jù)上述鋼廠的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，我們提出以下解決方案。產(chǎn)品配置如下：
1、STEC-5000 測控基站主機(jī)，采用嵌入式SR-Linux操作系統(tǒng)，32位高速通訊CPU，內(nèi)存32M，數(shù)據(jù)存儲容量32M-2G，自帶一個100M的RJ45以太網(wǎng)口，可支持4個通訊模塊。
2、STEC-5096 測控基站專用電源。
3、STEC-2067 ZigBee集采器，無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，采用433MHz公開頻段，支持中繼，可多級聯(lián)接，無任何通訊費(fèi)用，有較強(qiáng)的穿透能力。
4、STEC-206G 433MHz短距無線通訊模塊。采用433MHz公開頻段傳輸距離500-800m，DC12供電。
5、STEC-206G-R 短距無線通訊中繼器，可將直徑800米范圍內(nèi)的短距無線信號放大再傳輸。
6、ARKA-2061/C 數(shù)子量采集模塊，支持Modbus、CAN總線等通訊方式的一個數(shù)子量采集模塊，DC24V供電。
在每個燃?xì)忾y門處采用一個ARKA-2061/C數(shù)字量采集模塊采集燃?xì)忾y的工作狀態(tài)，然后在加上一個STEC-206G短距無線模塊，通過STEC-206G短距無線模塊將ARKA-2061/C采集到燃?xì)忾y的工作狀態(tài)直接或者通過STEC-206G-R（距離超過800米時(shí)需通過STEC-206G-R中繼器解決無線信號衰減的問題）與測控基站上的STEC-2067 ZigBee集采器建立聯(lián)接，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在監(jiān)控室測控基站主機(jī)再與上位機(jī)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從而達(dá)到各燃?xì)忾y門的工作狀態(tài)顯示到監(jiān)控室的服務(wù)器上。這樣就可以達(dá)到坐測控室以觀全局的效果。給安全生產(chǎn)加上一道保險(xiǎn)。
此短距無線傳輸?shù)南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖：
工業(yè)自動化如此發(fā)達(dá)的今天，自動化程度越來越高是工業(yè)技術(shù)革命的成果，也是工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。就唐山某鋼廠的燃?xì)忾y監(jiān)控系統(tǒng)來說，自從上此監(jiān)控系統(tǒng)后，可以節(jié)省不少人力資源，閥門監(jiān)控系統(tǒng)無任何運(yùn)行成本同時(shí)達(dá)到高管理的水平。做到事故記錄可查，運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)掌握等要求。
典型應(yīng)用2——測控基站在鐵路鍋爐房的應(yīng)用
呼鐵局恒諾集團(tuán)是呼和浩特鐵路局下屬一個內(nèi)部公司，公司主要從事房租維修、以及行車公寓供暖等業(yè)務(wù)，目前旗下分布在呼鐵局下的各火車站的供暖鍋爐房達(dá)70多座。
由于都是火車站的行車公寓供暖，車站與車站之間自然都相距比較遠(yuǎn)，而鍋爐房都蓋得較早，都還處于人工控制狀態(tài)。由于各火車站離得太遠(yuǎn)，在運(yùn)行上自然也投了大量的精力。鑒于這種狀況，為提高管理水平，節(jié)約成本，根據(jù)現(xiàn)狀實(shí)施技術(shù)改造。
恒諾集團(tuán)的車站鍋爐房有一部分的是用燃?xì)庾鳛槿剂系模匀細(xì)忮仩t房內(nèi)都安裝了燃?xì)鈭?bào)警器，以及供水熱量表。鑒于這種情況，必然得需要與燃?xì)鈭?bào)警器通訊，同時(shí)也得與熱量表通訊，熱量表的通訊接口一般是M-bus接口的，但燃?xì)鈭?bào)警器的通訊接口一般是RS232或者RS485的通訊接口，這樣的話，就要求同時(shí)具備兩種接口的一個設(shè)備與其現(xiàn)況進(jìn)行對接。因此據(jù)此系統(tǒng)特點(diǎn)，現(xiàn)我們提出以下解決方案。
因?yàn)樵摷瘓F(tuán)公司下屬鍋爐房數(shù)量比較上，要達(dá)到統(tǒng)一管理，所以在其公司總部建立一個監(jiān)控中心，監(jiān)控中心為一套HOMS5熱網(wǎng)監(jiān)控管理軟件。下位站70座鍋爐房，每個鍋爐房使用一套測控基站設(shè)備，一個測控基站主機(jī)，兩塊模擬量采集模塊，1個M-bus模塊，一個RS232模塊。具體設(shè)備選型如下：
1、STEC-5003 測控基站主機(jī)，采用嵌入式SR-Linux操作系統(tǒng)，32位高速通訊CPU，內(nèi)存32M，數(shù)據(jù)存儲容量32M-2G，自帶一個100M的RJ45以太網(wǎng)口，可支持7個通訊模塊,4個I/O模塊。
2、STEC-5096 測控基站專用電源。
3、STEC-206B M-bus集中器，接口方式M-bus、RS232，通訊速率在300-9600bps，DC12V供電，最遠(yuǎn)傳輸5KM，每個集中器支持128塊M-bus熱量表。
4、STEC-2021 模擬量采集模塊，8路差分模擬量輸入，接收0-10V或4-20mA信號，光電隔離，12位AD芯片。
鍋爐房內(nèi)測控基站所帶的M-bus卡用來與鍋爐房的熱量表通訊，以采集鍋爐房供出的熱量情況，RS232模塊用來與燃?xì)鈭?bào)警器通訊，采集燃?xì)鈭?bào)警狀態(tài)。AI板卡用于監(jiān)控鍋爐的各項(xiàng)運(yùn)行壓力、溫度等參數(shù)。所有參數(shù)以各種形式傳到測控基站（SCCS）之后，最終通過其公司的鐵通網(wǎng)絡(luò)連接到上位監(jiān)控中心，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。達(dá)到集中監(jiān)測，了解全部車站鍋爐房運(yùn)行情況。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：
自從上此監(jiān)控系統(tǒng)后，該公司大大節(jié)省了人工成本的投入，各鍋爐房的運(yùn)行情況實(shí)時(shí)可查，并且能將所有運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲，以供日后查詢分析，從而大大的提高了公司在鍋爐房管理水平，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)了利潤的增加。主要是采用測控基站（SCCS）后，能夠同時(shí)支持多種現(xiàn)場總線，解決了現(xiàn)有的PLC、PAC的支持的總線方式單一的現(xiàn)狀，同時(shí)測控基站（SCCS）具有可編程性，比一般的網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器要高一等級、模塊化程序高，組合靈活，在一定的基礎(chǔ)上降低了成本，可擴(kuò)展性強(qiáng)，若日后想將現(xiàn)在監(jiān)測的基礎(chǔ)上再加上控制，也能輕易擴(kuò)展幾個模擬量、數(shù)子量模塊就可以實(shí)現(xiàn)。
典型應(yīng)用3——測控基站在無線室溫采集的應(yīng)用
在國家大力的推動下，集中供熱分戶計(jì)量呼之欲出，在全國范圍內(nèi)。早些年在供熱領(lǐng)域也提到過分戶計(jì)量，換熱收費(fèi)，但是由于涉及到各方面利益等因素，始終沒有實(shí)際進(jìn)行下去?，F(xiàn)在在國家大力的政策導(dǎo)向下，各地區(qū)的供熱企業(yè)對分戶計(jì)量的事情已經(jīng)是勢在必行了。無線室溫采集系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)確保熱用戶的室內(nèi)溫度達(dá)標(biāo)外，最大程度的節(jié)省供熱公司的能源，節(jié)能減排一直以來是國家大力所提倡的，不論是從政策上，還是從經(jīng)費(fèi)上都大力支持，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展目標(biāo)，我國能源發(fā)展“十一五”（2006-2010年）目標(biāo)是：到“十一五”末期，能源供應(yīng)基本滿足國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展需求，能源節(jié)約取得明顯成效，能源效率得到明顯提高，結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，技術(shù)取得實(shí)質(zhì)進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)效益和市場競爭力顯著提高，與社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制相適應(yīng)的能源宏觀調(diào)控、市場監(jiān)管、法律法規(guī)、預(yù)警應(yīng)急體系和機(jī)制得到逐步完善，能源與經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。
無線室溫采集系統(tǒng)可以做集抄熱用戶的室內(nèi)溫度，相當(dāng)于給換熱站再裝上一個“眼睛”，讓節(jié)能節(jié)得更明白，給換熱站運(yùn)行人員加裝一雙慧眼。一般情況下?lián)Q熱站離居民樓都很近，可以在供熱管線上的近端，中端和末端各安裝一些無線室溫采集模塊，通過與換熱站的測控基站經(jīng)過無線連接。可以很直觀的了解到供熱的效果。
首先無線室溫采集終端STA08放于熱用戶中，無線室溫采集器與小區(qū)內(nèi)放置的測控基站之間通過公共無線網(wǎng)絡(luò)通訊，沒有通訊費(fèi)用，采用最新無線技術(shù)，在極低的功耗下，實(shí)現(xiàn)很強(qiáng)的穿透能力，中等小區(qū)無需中級即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳，運(yùn)行穩(wěn)定，應(yīng)用廣泛，小區(qū)選擇1個測控基站即可，基站配備短劇無線采集模塊，與熱用戶的STA08通訊獲取數(shù)據(jù)，然后基站利用GPRS或者Internet互聯(lián)網(wǎng)，向監(jiān)控中心的系統(tǒng)服務(wù)器傳輸數(shù)據(jù)。調(diào)度員和供熱公司的負(fù)責(zé)人可隨時(shí)了解熱用戶室內(nèi)溫度，發(fā)現(xiàn)異?？呻S時(shí)調(diào)整或安排檢修。下面是具體應(yīng)用的設(shè)備型號及性能參數(shù)：
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：
測控基站采用本地集抄，集中遠(yuǎn)傳的方式，系統(tǒng)整理經(jīng)濟(jì)型高，與現(xiàn)場的多個無線室溫采集器建立無線連接，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)集抄上來的數(shù)據(jù)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控中心，提高了人員的工作效率，使得供熱公司的供熱效率和效果都有所提高，也為公司的節(jié)能做出實(shí)時(shí)的參考。這套系統(tǒng)的解決方案大大提高了，供熱效果比以前更容易掌握了，和用戶的糾紛也大大減少了。
現(xiàn)場采用測控基站模塊化的控制器，可以根據(jù)用戶的需求來任意組合，拆分滿足簡單或低成本的應(yīng)用要求。模塊中包含有與智能儀表通訊卡、I/O采集卡等，通訊模塊用戶可以任意組合，具有超強(qiáng)的通訊能力，支持所有主流通訊，例如RS232、RS485、GPRS、CDMA、M-BUS、433M無線等?；究梢詫?shí)現(xiàn)多種上傳監(jiān)控中心的方式，可以使用網(wǎng)線借助Internet網(wǎng)絡(luò)，可以使用無線GPRS、CDMA，或者選擇無通訊費(fèi)用的短劇無線卡。
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典型應(yīng)用4——測控基站在分戶熱計(jì)量中的應(yīng)用
供熱計(jì)量收費(fèi)制度改革在政府的大力推動下，已經(jīng)是一項(xiàng)不得不改且必須完成的任務(wù)。熱力企業(yè)如何積極采取有效措施通過供熱計(jì)量收費(fèi)體制的改革實(shí)現(xiàn)企業(yè)的大幅節(jié)能運(yùn)行，做到用戶和企業(yè)的雙贏，這就是我們推出供熱計(jì)量節(jié)能調(diào)控系統(tǒng)的原因。
每戶一個溫控器，可以根據(jù)房間的溫度情況來控制外側(cè)的閥門開度，進(jìn)而調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度。室內(nèi)溫度以及閥門情況通過基站遠(yuǎn)程上傳到監(jiān)控中心。供熱節(jié)能運(yùn)行集中監(jiān)控中心，主要負(fù)責(zé)換熱站及管網(wǎng)的熱輸配運(yùn)行情況。整個監(jiān)控中心由供熱節(jié)能監(jiān)控管理軟件、本地測控基站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。供熱系統(tǒng)中水力工況對熱力工況的穩(wěn)定有重要影響，因此實(shí)時(shí)熱力工況穩(wěn)定的前提必須進(jìn)行流量的均勻調(diào)節(jié)?？梢酝ㄟ^平衡閥等設(shè)備調(diào)節(jié)管網(wǎng)水力工況。在住宅類建筑熱入口安裝平衡閥，通過調(diào)整各用戶的阻力比，可以大大緩解室溫不均衡的程度，避免近端用戶開窗散熱而末端室溫不足的現(xiàn)象，達(dá)到調(diào)節(jié)平衡的目的。
為了實(shí)現(xiàn)良好的用戶室內(nèi)溫度控制，真正實(shí)現(xiàn)各家各戶的室內(nèi)溫度隨意可調(diào)（從14℃—24℃），二次網(wǎng)系統(tǒng)（從換熱站到各樓棟）的水力工況必須確保平衡，同時(shí)必須可適應(yīng)戶內(nèi)負(fù)荷的調(diào)節(jié)，這就要求換熱站、供熱管網(wǎng)到用戶必須可調(diào)。經(jīng)過設(shè)計(jì)分析，節(jié)能改造方案如下：
1、建立供熱節(jié)能運(yùn)行集中監(jiān)控，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控?fù)Q熱站及管網(wǎng)輸配系統(tǒng)的運(yùn)行。
2、熱量結(jié)算管理中心，實(shí)時(shí)采集用戶信息，并進(jìn)行熱費(fèi)計(jì)算管理。
3、現(xiàn)場采用測控基站，使得換熱站智能化自動監(jiān)控，在小區(qū)換熱站供熱系統(tǒng)上加裝自動監(jiān)控設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)換熱站自動運(yùn)行；
4、管網(wǎng)平衡及分時(shí)供熱：調(diào)節(jié)管網(wǎng)流量，保證遠(yuǎn)近用戶的室內(nèi)溫度一致；有階段性供熱需求的建筑實(shí)現(xiàn)分時(shí)供熱。
5、分戶計(jì)量及調(diào)控。
室外管網(wǎng)的水力平衡過程也稱為系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)，是將各熱用戶的運(yùn)行流量調(diào)配至理想流量，即滿足熱用戶實(shí)際熱負(fù)荷需求的流量；當(dāng)供熱系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工況時(shí)，理想流量即為設(shè)計(jì)流量。初調(diào)節(jié)一般在供熱系統(tǒng)運(yùn)行前進(jìn)行，也可以在供熱系統(tǒng)運(yùn)行期間進(jìn)行。初調(diào)節(jié)的目的換句話說，系統(tǒng)初調(diào)節(jié)主要是解決水量分配不均的問題，亦即消除各用戶的冷熱不均問題。因此，初調(diào)節(jié)也稱為流量的均勻調(diào)節(jié)。小區(qū)內(nèi)部分公共類建筑與住宅類建筑用熱時(shí)間不一致，可能要求的室內(nèi)溫度也不一樣，因此在公共建筑熱入口安裝公共建筑供熱節(jié)能裝置，可以在不使用期間調(diào)小流量，從而增加了遠(yuǎn)端用戶的流量，提高遠(yuǎn)端用戶的室內(nèi)溫度，有利于改善住宅區(qū)的室溫。
基于整個樓棟的控制，主要適用于用熱時(shí)間較集中，使用時(shí)間階段性較強(qiáng)的公共建筑。例如，辦公樓、學(xué)校、體育館和商場等大型公共建筑，這類建筑的能耗大，同時(shí)這類建筑使用性質(zhì)與住宅不同，一般在晚上無人使用，只需保證管道內(nèi)水不結(jié)凍，即保證值班供暖溫度（一般為5～8℃）即可。供熱節(jié)能裝置是采用測控基站，優(yōu)點(diǎn)是可調(diào)節(jié)性較強(qiáng)，可以設(shè)定不同的控制策略隨時(shí)改變運(yùn)行模式，實(shí)時(shí)監(jiān)控室外溫度和公共建筑室內(nèi)溫度情況，實(shí)現(xiàn)在辦公室內(nèi)統(tǒng)一監(jiān)測管理和遠(yuǎn)程控制，并且可以儲存所有數(shù)據(jù)。每個樓棟配置1個測控基站，配置多個RS485通訊卡，通過M-BUS總線與各個節(jié)點(diǎn)的溫控器通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制。測控基站選擇用無線GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，現(xiàn)場基站采用的模塊如下：
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如下：
現(xiàn)場采用的測控基站是模塊化的控制器，可以根據(jù)用戶的需求來任意組合，拆分滿足簡單或低成本的應(yīng)用要求。測控基站是模塊化的，模塊中包含有與智能儀表通訊卡、I/O采集卡等，通訊模塊用戶可以任意組合，具有超強(qiáng)的通訊能力，支持所有主流通訊，例如RS232、RS485、GPRS、CDMA、M-BUS、433M無線等?；究梢詫?shí)現(xiàn)多種上傳監(jiān)控中心的方式，可以使用網(wǎng)線借助Internet網(wǎng)絡(luò)，可以使用無線GPRS、CDMA，或者選擇無通訊費(fèi)用的短劇無線卡。此方式真正的做到了分戶計(jì)量，按需供熱。
典型應(yīng)用5——測控基站在樓控中的應(yīng)用
樓宇自控系統(tǒng)是一套將冷熱源、空調(diào)、通風(fēng)、給排水、變配電、照明、電梯等設(shè)備或系統(tǒng)以集中監(jiān)視、控制和管理為目的而構(gòu)成的綜合系統(tǒng)，以安全、可靠、節(jié)能、節(jié)省人力和綜合管理為目的。
北京航天萬源項(xiàng)目，建筑面積7萬多平方米，由地下二層和地上十層，其中地下二層為停車場，地下一層到地上五層為商場，五層以上為宿舍。地下二層到五層為集中供熱，熱源在地下一層，各層設(shè)有空調(diào)機(jī)組和風(fēng)機(jī)盤管，為了實(shí)現(xiàn)各個機(jī)組的集中管理，建立監(jiān)控中心，采用Dell服務(wù)器，對冷熱源及各個空調(diào)末端進(jìn)行控制。
北京碩人時(shí)代科技有限公司一直以來致力于工業(yè)自動化測控技術(shù)方面的研發(fā)和應(yīng)用，是中國采用最新嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)、打造遠(yuǎn)程測控和市政自動化產(chǎn)品的領(lǐng)軍企業(yè)。近期公司新研發(fā)出來的可編程遠(yuǎn)程測控基站（Programmable SCADA Communication Station），簡稱測控基站（SCCS）。該產(chǎn)品比以往的PLC、PAC更具優(yōu)勢，可同時(shí)支持多達(dá)7種不同的通訊方式的模塊，具有超強(qiáng)通訊能力，模塊化靈活配置，可以任意組合使用，同時(shí)與以往的HOMS上位機(jī)軟件無縫對接。在解決多種通訊方式或者多串口通訊方式的系統(tǒng)有很大的優(yōu)勢。在各個領(lǐng)域都有不同的應(yīng)用解決方案。比如說下面的樓控項(xiàng)目監(jiān)測應(yīng)用。
根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，上位機(jī)采用工控機(jī)，碩人時(shí)代的HOMS監(jiān)控軟件，該系統(tǒng)采用了Browser／Server系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，支持通過掌上電腦、手機(jī)等設(shè)備訪問，支持WindowsNT／Windows2000／WindowsXP操作系統(tǒng)，支持OPC等多種協(xié)議和開放接口，并且提供了豐富的功能選項(xiàng)，是一套運(yùn)用成熟先進(jìn)的系統(tǒng)。
下位機(jī)采用arka控制器。ARKA采用RS485通訊方式。
由于空調(diào)機(jī)房、新風(fēng)機(jī)房、排風(fēng)機(jī)房數(shù)量比較多，樓面面積比較大，根據(jù)施工方便，故采用多條總線的方式把各機(jī)房的設(shè)備連接起來。最終在中控室通過測控基站（SCCS）把這些總線匯集到一起，再經(jīng)過局域網(wǎng)的方式，統(tǒng)一將數(shù)據(jù)傳到上位機(jī)HOMS數(shù)據(jù)庫中。從而達(dá)到集中調(diào)度分散控制。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，只需選用一個測控基站主機(jī)STEC-5001,若干個RS485卡(STEC2063)即可。
樓控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如下圖
此樓控項(xiàng)目上，可編程測控基站（SCCS），代表了以往的PLC或者網(wǎng)關(guān)設(shè)備，解決了PLC的高投資問題，同時(shí)區(qū)別于普通的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，測控基站（SCCS）是可編程的設(shè)備，在數(shù)據(jù)處理上有絕對的優(yōu)勢，同時(shí)模塊化比一般的PLC要更加靈活，同時(shí)可擴(kuò)展能力強(qiáng)。
典型應(yīng)用6——測控基站在電力抄表中的應(yīng)用
目前好多大型寫字樓，商務(wù)酒店、大型商場等大型建筑中在樓內(nèi)分布著數(shù)十塊以致幾十塊的電能表，用于建筑內(nèi)各區(qū)域內(nèi)的電能計(jì)量。由于工業(yè)用電是分時(shí)段定價(jià)的，所以在不同時(shí)間段所用的電量費(fèi)率是不一樣的。有些建筑內(nèi)物業(yè)想更好的掌握其用電的情況，就很想知道各時(shí)段，各區(qū)域的用電情況，在此背景下，就產(chǎn)生了分時(shí)段統(tǒng)計(jì)用電量情況的想法。在二十世紀(jì)八十年代左右，由于科技的快速發(fā)展，多數(shù)電能表生產(chǎn)廠家都已經(jīng)在電能表上加上了通訊接口?？芍苯油ㄟ^通訊接口把電能表的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较嚓P(guān)管理部門。
在北京國際俱樂部的大樓里。分布著16塊這樣的電能表，每個電能表都帶有RS485通訊接口，在此項(xiàng)目改造之前主要是靠人工到各層樓的表箱中抄取表上的數(shù)據(jù)。由于各表箱要樓內(nèi)分布比較散，抄起表來費(fèi)時(shí)又費(fèi)力?；谶@種狀況我公司給北京國際俱樂部物業(yè)管理部門提供一套完整的抄表解決方案。
北京國際俱樂部樓內(nèi)電能表全都為RS485通訊接口的，通過電能表的通訊接口就可以讀到相關(guān)參數(shù)。根據(jù)北京國際俱樂部的項(xiàng)目情況，故選以下設(shè)備比較合適，具體如下：
1、STEC-5000 測控基站主機(jī)，采用嵌入式SR-Linux操作系統(tǒng)，32位高速通訊CPU，內(nèi)存32M，數(shù)據(jù)存儲容量32M-2G，自帶一個100M的RJ45以太網(wǎng)口，可支持4個通訊模塊。
2、STEC-5096 測控基站專用電源。
3、STEC-2063 RS485通訊模塊，光電隔離，最大傳輸速率115200bps，允許采集距離可達(dá)1500米，可自動識別RS485信號流向，零延時(shí)自動收發(fā)。
首先設(shè)立一個電表數(shù)據(jù)采集中心，從數(shù)據(jù)采集中心走一條RS485總線，依據(jù)該樓的建筑結(jié)構(gòu)，采用最優(yōu)的總線方式，把樓內(nèi)各位置的電能表用總線通過手遞手的方式連接起來。每臺電能表各設(shè)置一個地址，且都不重復(fù)。數(shù)據(jù)采集中心設(shè)置一臺測控基站（SCCS），及一塊RS485通訊模塊（STEC-2063），在測控基站（SCCS）內(nèi)，根據(jù)電能表的通訊規(guī)約，輪詢的給每個電能表發(fā)送數(shù)據(jù)集抄的命令。待電能表返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、解碼，然后轉(zhuǎn)到監(jiān)控中心軟件的數(shù)據(jù)庫中，可以在監(jiān)控室服務(wù)器上，顯示各表的峰、谷、平電量，以及總電量等相關(guān)參數(shù)，同時(shí)可以對電表下發(fā)修改電能表的一些參數(shù)。
電抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖：
北京國際俱樂部的抄表系統(tǒng)經(jīng)過改造后，可以很方便的統(tǒng)計(jì)出來峰、谷、平電量，以及總用電量。每年以至每個月的用電情況隨時(shí)可查，這樣就可以很方便的掌握該酒店的各個部門在高峰期的用電量，以更好的確保酒店用電安全。同時(shí)節(jié)省人力，改變以往落后的抄表方法，提高物業(yè)管理水平。同時(shí)該電表集抄系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)維護(hù)工作少，后續(xù)可擴(kuò)展性較強(qiáng)。
（轉(zhuǎn)載）
