水泵站远程监控技术方案

水泵站远程监控技术方案

技术领域

针对本系统远程监控的需要，结合自动化软件的Internet功能，制定了武汉市6座大型城市排
水泵站远程监控技术方案，为实现泵站远程监控的提供了新思路。

1、项目背景武汉市排水泵站管理处下辖6座大型城市排水泵站，这些泵站分布在武汉
三镇的不同地方。为便于生产调度管理，1999年开发了一套数据远传系统，通过公共
电话网，利用Modem拨号的方式监控远程站点，实现通信，获取现场数据。目前该系
统存在以下缺陷：⑴、带宽最高只有56Kbps，传输速度慢；⑵、每次只能拨号一个站
点，无法集中浏览；⑶、每次只能支持一个用户拨号，不能多用户同时共享；⑷、远
程监视不方便，需安装运行特定的监控程序。这些缺陷制约了上级各部门对防汛排渍
工作的调度和及时、科学的决策，不便于上级领导准确、及时的了解防汛排渍工作的
实时情况。而武汉市每年都面临着严峻的防汛排渍任务，特别4月到10月主汛期，大
雨、暴雨频繁，排渍压力陡增，只有准确及时的了解各地区的降雨及运行情况，才能
科学指挥各泵站的排渍工作。另外，泵站优化运行、节能降耗也需要一种能实时监控
各泵站运行、提供准确及时的数据程序为其创造必要条件。因此，有必要开发一种方
便及时、多用户、能同时监视各泵站运行的新型远程监控系统，满足现代化泵站发展
的需要。2、远程监控系统的技术指标随着INTERNET技术日益渗透到生产、生活的各
个领域，本项目拟通过INTERNET来对泵站的实时运行工况进行远程监控。只要在能够
上互联网，有IE浏览器的任何地方，管理和生产人员可以方便地实现泵站运行信息的
远程监控，并根据一定的权限进行不同的查询和操作。开发完成的监控系统应该满足
以下性能指标：⑴、能同时监视多个泵站的实时运行情况；⑵、支持多用户同时浏览
监视；⑶、远程监视方便，只要有Windows，配备IE浏览器，就能够实现远程监控，
且无须安装特定的监控程序；⑷、监控画面直观真实，数据与现场一致。经过多方面
的技术探讨，考虑到项目资金比较紧张，结合目前的技术状况，本项目拟采用GPRS
无线通信的方式来进行数据通信。3、GPRS通信网络GPRS是通用分组无线业务(General
Packet Radio Service)的英文简称，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业
务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS采用与GSM同样的无线调制标
准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA帧结构，这种新
的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。因此，现有的基站子系
统(BSS)可提供全面的GPRS覆盖。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收
数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线
分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于
偶尔的大数据量传输。GPRS理论带宽可达171.2Kbps，实际应用带宽大约在
40~100Kbps，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于INTERNET连接、数据传输等应
用。从GPRS的以上特点可以看出，将该通信网络应用到泵站的远程监控系统中，可以
降低布线成本（使用电信的机站）、维护和运行成本。将以最小的投入取得较好的收
益。4、泵站远程监控系统总体结构本项目计划在武汉市6座大型城市排水泵站实施，
这6座大型城市排水泵站基本完成了武汉市80%的排渍任务，对其进行实时监控有助
于科学调度，而且这6座泵站实力较为雄厚，有项目实施的基础。新生路、天津路、
鹦鹉洲三座泵站均是使用的美国AB公司的PLC，采用了监控组态软件来进行监视。而
在其他三个泵站还没有使用PLC来进行控制，在系统实施时可以采用已有的数据采集
系统。泵站远程监控系统的总体结构如图1所示。
图1 泵站远程监控系统总体结构
各个泵站的监控站或数据采集站分别从PLC或数据采集系统获取泵站的实时运行数据，然后通
过通信接口（一般是RS-232）将运行数据发给GPRS通信模块，该模块将数据通过电信部门的
无线网络发送到INTERNET，然后数据被传送到市排水泵站管理处或市水务局排渍指挥中心。该
中心设置一台服务器，既作为数据服务器又作为WEB服务器，将数据通过WEB方式分发出去。
这样一来，其他任何地方的用户，都可以通过INTERNET来进行远程监控。
5、泵站子系统以上对泵站远程监控系统的总体结构进行了一个说明。在各个泵站中，
数据的传送过程如图2所示。

图2 泵站子系统数据传送流程
在各个泵站中，PLC或数据采集系统将泵站运行的实时数据采集进入监控站或数据采集站。在
监控站上的组态软件可以采用DDE（动态数据交换）或OPC（OLE For Process Control）标准
来将数据传送到数据通信软件中，该软件需要自行设计。按照GPRS模块的协议将数据传送到
GPRS模块中，模块再将数据通过电信设备传送出去，进入INTERNET，进而进入泵站管理处的数
据服务器，完成泵站运行工况数据的收集。
6、监控中心基于WEB远程监视的实施
当各个泵站的实时运行数据被GPRS传送到泵站管理处的监控中心后，进入数据服务器
中。当各地的用户用IE进行远程监视时，需要在网页上出现泵站运行时的动态过程。
这就要求WEB服务器分发的网页必须能进行动态刷新。普通的WEB页面都是静态的，
是将预先做好的页面放在服务器上供用户访问。这种方式对于工业监控系统来说是不
适用的，监控系统的WEB服务器必须根据数据库中的数据实时地生成动态WEB页面，
为了达到这个目的，本项目采用以下两种方式之一来解决此问题。
⑴、 采用ActiveX技术来进行监控系统动态WEB页面的开发。该方式的框图
如图3所示。

图3 采用ActiveX进行WEB动态刷新
从图3可以看出，数据服务器存储的是从各个泵站发送来的实时运行数据。WEB服务器分发的
网页内嵌入ActiveX控件，当IE连接到WEB服务器，请求进行远程监视时，网页以及ActiveX
控件一起被下载到浏览器中，ActiveX控件在浏览器中运行，由它完成从数据服务器中读取实
时数据，并进行页面动态刷新的工作。
⑵、采用组态软件（如组态王）的WEB功能来解决网页发布以及及时刷新的问题。
7、技术难点与解决方案

在本项目的研究开发过程中，可能存在的技术难点有：
⑴、 各监控站的数据采集与传输问题
由于各泵站自动化设施参差不齐，有的改造后尚未完善，有的监控软件开放
性不强，需要重新编程，给本项目实施带来一定的难度。
⑵、
⑵、GPRS的通信问题
在使用GPRS进行通信时，需要项目设计者与电信运营商合作完成。GPRS在连接和数
据传送时需要使用IP地址，但目前GPRS大多使用动态IP分配的方式，而且如果监控
中心使用ADSL接入INTERNET，则监控中心的IP也可能是动态分配，这样一来，使得
GPRS模块和服务器相互不知对方的IP地址，造成一定的不方便。为了解决这个问题，
采用短消息来完成。在短消息中包含自己的IP地址，并告诉对方。
如果条件允许，可申请专线上网，这样可以分配固定的公网的IP地址。

⑶、远程监控时，网页的动态刷新问题
如前面所述，本项目拟采用ActiveX技术或组态软件的WEB功能来解决该问题。

⑷、安全性问题
为了保证系统数据在网络上传输的安全性，在系统中设置一定的权限，只有满足权限
的用户才能连接到系统中，进行远程监视，同时为保证现场运行安全，本系统只监视
不控制现场设备。

8、项目的阶段与进度
本项目如批准后，将分3个阶段来完成：
第一阶段，以新生路和罗家路泵站为试点，完成软件编程、通讯以及泵站管理处排渍
指挥中心监控网页发布，此阶段预计需要4个月；
第二阶段，完成其它四个泵站的工作，此阶段预计需要6个月；
第三阶段，系统完善，此阶段预计需要2个月。
全部完成大约共需12个月。

9 结语
本文根据当前远程监控的发展情况，结合泵站远程监控的需要，较详细制定了泵站远
程监控系统技术方案，并论述了实现远程监控所必须的程序通讯实现方式。科技以人
为本，本文所论述的远程监控方式如付诸实施，将减轻大量的人力物力，提高工作效
率，促进科学决策水平，对科学、准确、及时的调度各泵站的排渍工作，尽可能的减
轻渍水灾害将发挥极大经济和社会效益。而且，本项目实施后，将为泵站优化运行、
节能降耗创造必要条件，本项目将大大提高泵站管理的科技水平。本技术方案已经被
列为武汉市建委2005年建设科研计划，并即将付诸实施。