基于SCADA-和GIS技术的供水管网调度系统.doc

基于SCADA和GIS技术的供水管网调度系统整理时间[2004-08-04]阅读次数[5131]作者：吴信才,曾文，徐少平来源：http://www.mapgis.com.cn文字大小：【HYPERLINK"Javascript:SetFontSize(16)"大】【HYPERLINK"Javascript:SetFontSize(14)"中】【HYPERLINK"Javascript:SetFontSize(12)"小】摘要:监测监控及数据采集系统(SupervisoryControlandDataAcquisition－SCADA)能够远程控制、监测、收集设备数据并把它传送到监控中心。地理信息系统（GeographicalInformationSystem-GIS）具有捕获、管理、操作、分析与空间数据相关的数据能力,在各种空间数据的基础上建立分析模型并将SCADA系统输出的实时数据导入到模型中可以增加模型的准确度和实时性，GIS强大的图形显示能力大大增强了模型可视化分析能力。本文就建立基于GIS和SCADA系统集成的供水管网调度系统并给出系统原型。一、前言随着近年来我国城市发展建设速度的加快,即有和新建供水管网也越来越庞大、分散。供水管网作为城市极为重要的基础设施和经济与社会发展的源泉，加强对供水管网调度的信息化建设具有相当重要意义。利用计算机信息技术、通信技术和自动控制技术对整个供水管网运行过程的主要参数、管网信息、设备运状况进行动态监测、实时调度和自动化控制，实现自动化信息管理，并将监测点信息与管网空间位置相结合，以地形图为基础，直观表达管网运行状况和监控点状态，结合预测、统计、数学模型、空间分析等手段，根据经济、技术指标和实际情况，进行优化控制反馈，完成对供水管网调度各个环节的合理配置，即供水管网调度与辅助决策问题,成为保障供水管网经济、可靠运行关键所在。尤其体现在对管网的快速、准确监控、安全维护、管网合理设计、抢修施工等方面.本文将讨论如何利用GIS和SCADA系统技术实现对供水管网调度的有效管理,这将极大提高有关部门的管理水平和工作效率。二、SCADA与GIS系统介绍2.1SCADA系统[1,2]SCADA是用于现场监测和自动化管理技术。以该技术建立的系统能够收集现场数据并通过有线或者无线信道传输到监控中心，由控制中心根据预先设定的程序控制远程的设备。在需要监控的地点或者控制范围很大的场合下使用该系统是非常经济有效的。国内从20世纪80年代开始,SCADA系统在供水行业得到了广泛的应用。它可以实时采集现场数据,对现场进行本地或远程的自动控制,对供水过程进行全面、实时监视,并为生产、调度和管理提供必要的参考数据。SCADA系统由远程终端(RTU),一级或数级控制站点以及相应的通讯设备和外部设备所组成。RTU是整个SCADA系统的重要部分,担负者监控设备本地数据读取、检测，并接受远程遥测命令等重要任务。RTU的作用是对监控设备本地的数据采集及发送,接受并完成来自远程控制命令，完成本地的控制。RTU主要配置有CPU模块、模拟量I/O模块、数字量I/O模块、通信模块、电源、通信设备、机箱、测量仪表及相应物理执行机构。控制中心站点是系统的控制中心，通过控制中心安装的相关软件，工作人员可以对SCADA系统进行各种直观的操作。控制中心站的作用是实时采集RTU运行参数,从而进行负荷分析、优化调度、状态评估、故障预报与分析、综合管理,向RTU下达遥控指令,并完成统计报表等功能。其主要配置有中心控制计算机（服务器）、通信机、工作站、大屏幕投影仪、打印机等输出设备。复杂的SCADA系统中可以设置多级控制中心站点。目前SCADA系统的通讯方式主要有两种:有线和无线。无线方式主要通过无线电台构成专用通信网,但存在着电台设备的更新和传输协议中数据传输检错、纠错能力等问题,其可靠性和有效性有待提高。而有线网通讯技术的研究目前有了突破性进展,特别是互联网技术的发展使有线网的应用走向更深层次,可利用率更高,发展前景较好。2.2GIS系统[3,4]计算机管理作为信息管理的重要硬件工具,它的优越性已经取得了业界广泛的认同,在计算机管理的模式中,管网信息和与管网相关的设备、地形、环境信息从根本上讲是地理信息，传统的数据库管理技术不能很好地管理这些信息,而GIS作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学和管理科学及相关学科等为一体的新兴学科，将与地理信息相关的空间位置、属性特征及时域特征进行统一的管理，按一种新的方式组织和使用地理信息，以便更有效地分析和生产新的地理信息。GIS并非仅仅在所管理的数据内容方面与众不同，在理论和方法上也有很多特色，相应地许多新的重要功能也是传统方法无法提供的。地理信息系统能够对海量空