摘要 介紹了力控組態(tài)軟件在水網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用，突出描述了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的性能，RTU通訊規(guī)約和通訊方式。 關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，GPRS/CDMA，水網(wǎng)調(diào)度 水網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的作用是對(duì)水資源源進(jìn)行合理調(diào)度、有效分配。由于水網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控設(shè)備地理分散，一般需要遠(yuǎn)程采集與管理。目前正在營(yíng)運(yùn)的水網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中心軟件多采用iFix，intouch等國(guó)外軟件。但是，近年來，隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大以及城市現(xiàn)代化的不斷深化，水網(wǎng)信息化系統(tǒng)規(guī)模空前增加。以至于早期建立的水網(wǎng)系統(tǒng)不能承載水網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)國(guó)有軟件經(jīng)過10幾年的發(fā)展，其技術(shù)水平已經(jīng)超過了國(guó)外眾多同類軟件。力控作為國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件的佼佼者，其基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)核心的設(shè)計(jì)理念在多年的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。 溫州自來水公司的水網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，經(jīng)過近十年的營(yíng)運(yùn)，系統(tǒng)升級(jí)改造不可避免。目前該系統(tǒng)有以下不足： 1．由于規(guī)模迅速增加，大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理難以應(yīng)對(duì)。其根本原因就是以前設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)多采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)或者設(shè)計(jì)容量已經(jīng)到達(dá)極限值。 2．通常水網(wǎng)的站點(diǎn)采集設(shè)備（RTU）采用PLC + DTU的方式，為了節(jié)省數(shù)據(jù)流量通常RTU設(shè)備采用自定義協(xié)議與中心通訊。然而國(guó)外軟件基本不會(huì)直接支持自定義通訊協(xié)議的設(shè)備。 3．國(guó)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(zhuǎn)換軟件。這一環(huán)節(jié)使整個(gè)系統(tǒng)的開放性和可擴(kuò)展性大打折扣。并且穩(wěn)定性也受到了影響。 4．網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能目前尚不能實(shí)現(xiàn)。 經(jīng)過綜合細(xì)致的調(diào)研，抱著長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的目的。最終選用了力控組態(tài)軟件作為調(diào)度系統(tǒng)的核心軟件。力控組態(tài)軟件以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的設(shè)計(jì)理念，使其對(duì)海量數(shù)據(jù)的處理“易如反掌”。開放的接口設(shè)計(jì)，使得第三方接入需求變得迅速而簡(jiǎn)單。其分布式結(jié)構(gòu)，讓用戶真正體會(huì)到網(wǎng)絡(luò)功能帶來的便捷。 系統(tǒng)描述： 水網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)主要任務(wù)是：對(duì)供水系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測(cè)、能夠進(jìn)行在線和離線調(diào)度優(yōu)化決策，在獲知異常或緊急情況發(fā)生時(shí)，能夠及時(shí)采取有效的和合理的應(yīng)對(duì)策略，在保證供水服務(wù)質(zhì)量與安全性的前提下，降低與供水泵站及管網(wǎng)運(yùn)行工況相關(guān)的供水成本。 系統(tǒng)整體構(gòu)架設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)： 系統(tǒng)組成：數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)采集站點(diǎn)（RTU） 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖： 數(shù)據(jù)中心： 主要是完成數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)分析，報(bào)警，以及人機(jī)交互功能。包含以下兩個(gè)部分： 人機(jī)交互單元：客戶端實(shí)現(xiàn)本地及遠(yuǎn)程瀏覽數(shù)據(jù)，包括報(bào)警，報(bào)表，分析統(tǒng)計(jì)工具，地理信息圖，實(shí)時(shí)參數(shù)顯示流程圖等 數(shù)據(jù)服務(wù)器單元：力控實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，報(bào)警引擎，sql關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，Web 服務(wù)器，IO管理。 數(shù)據(jù)中心的核心部分是力控組態(tài)軟件，以下是力控軟件的典型應(yīng)用示意圖。 通過圖示，可以將調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)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(fù)責(zé)協(xié)調(diào)中心與外部設(shè)備的通訊，并且將正確數(shù)據(jù)提交給核心數(shù)據(jù)庫(kù)。 力控IO Server服務(wù)進(jìn)程，專門負(fù)責(zé)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊。力控IO驅(qū)動(dòng)庫(kù)目前已經(jīng)累積4000多種驅(qū)動(dòng)。同時(shí)向客戶免費(fèi)開放驅(qū)動(dòng)開發(fā)包，以便用戶自己開發(fā)驅(qū)動(dòng)接口。 本調(diào)度系統(tǒng)就是按照特定的驅(qū)動(dòng)協(xié)議，專門開發(fā)符合本系統(tǒng)特征的驅(qū)動(dòng)接口。這樣不僅是整個(gè)系統(tǒng)更加緊湊，而且效率更高。 2．實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù) 本功能模塊是力控軟件的核心部分，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的各種處理（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理，報(bào)警事件處理）提供數(shù)據(jù)核心服務(wù)。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)容量為一萬(wàn)點(diǎn)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。力控的實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)是面向流程控制行業(yè)大數(shù)據(jù)量，大存儲(chǔ)量設(shè)計(jì)。有效解決了本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的問題。同時(shí)具備高效的壓縮算法40：1，采用多級(jí)文件索引，變化保存等方式，大大降低了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)占用的磁盤空間，提高了數(shù)據(jù)訪問速度。例如：10000點(diǎn)模擬量數(shù)據(jù)采集周期為1秒鐘，保存方式采用1秒鐘定時(shí)方式，那么1天的歷史數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)占用磁盤空間只有幾十兆。這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)性能充分保證了未來的容量擴(kuò)展。 3．?dāng)?shù)據(jù)應(yīng)用 包括流程圖、趨勢(shì)圖、報(bào)警報(bào)表窗口等等，提供基于Web Server的IE瀏覽服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)優(yōu)化分析應(yīng)用等功能塊。 力控組態(tài)軟件包含有豐富的圖庫(kù)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(shí)現(xiàn)流程圖、各種棒圖餅圖等統(tǒng)計(jì)圖表，報(bào)警以及報(bào)表圖。并且只需要通過簡(jiǎn)單的參數(shù)配置就能將數(shù)據(jù)應(yīng)用制作成Web Server服務(wù)器。只要通過IE瀏覽器就能象上網(wǎng)一樣輕松的瀏覽整個(gè)水網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)。 用戶也可以通過標(biāo)準(zhǔn)的ocx控件，利用第三方開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)更深層次的數(shù)據(jù)挖掘。例如水網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的專家決策子系統(tǒng)等。 4．?dāng)?shù)據(jù)中心還包括SQL關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)的主要任務(wù)是記錄特征關(guān)系型數(shù)據(jù)，并形成特定報(bào)表。 數(shù)據(jù)采集站點(diǎn)： 主要是管網(wǎng)數(shù)據(jù)的檢測(cè)和傳輸以及控制。包括以下設(shè)備： PLC設(shè)備，GPRS或CDMA無線模塊 ，無線數(shù)傳電臺(tái)，智能儀表 數(shù)據(jù)采集站點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、信號(hào)調(diào)理，數(shù)據(jù)傳送。為數(shù)據(jù)中心提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、穩(wěn)定的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。 由于直接與管網(wǎng)或者泵站設(shè)備相連，因此數(shù)據(jù)采集需要考慮信號(hào)的準(zhǔn)確與穩(wěn)定。根據(jù)多年的實(shí)踐積累，我們采用PLC作為數(shù)據(jù)采集終端。如圖示： （請(qǐng)把plc+cdma終端圖示附上） 采集過程簡(jiǎn)述： PLC通過I/O模塊直接采集各種傳感器數(shù)據(jù)和各種狀態(tài)值。并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償、濾波等預(yù)處理。然后根據(jù)要求進(jìn)行算法處理。另外PLC通過串口與其他智能儀表通訊獲得數(shù)據(jù)。經(jīng)過編程組態(tài)將所有數(shù)據(jù)按照規(guī)定格式匯總起來，等待發(fā)送。 數(shù)據(jù)傳送簡(jiǎn)述 ： 與中心軟件的通訊也是整個(gè)數(shù)據(jù)鏈的重要環(huán)節(jié)。由于水網(wǎng)環(huán)境復(fù)雜，通訊問題也非常突出。一般包括有線通訊，無線電臺(tái)通訊，GPRS 或CDMA 無線通訊等等。 有線或者無線電臺(tái)通訊的設(shè)備不必特別統(tǒng)一通訊協(xié)議，因?yàn)檫@種方式實(shí)時(shí)性和帶寬都能滿足要求。因此力控中心可以直接和設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 而GPRS或CDMA無線通訊由于帶寬限制以及流量計(jì)費(fèi)等原因，特別設(shè)計(jì)了傳輸方式和傳輸協(xié)議。通常情況下我們采用設(shè)備定時(shí)主動(dòng)上傳的通訊方式，力控中心永遠(yuǎn)處于監(jiān)聽狀態(tài)，時(shí)刻等待接受數(shù)據(jù)。并且預(yù)留了主站呼叫命令，以便支持RTU遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定；通訊格式充分考慮到多站點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和GPRS/CDMA的通訊計(jì)費(fèi)方式等因素。設(shè)計(jì)有以下特征：定長(zhǎng)，地址區(qū)分，包頭包尾，預(yù)留足夠數(shù)據(jù)字節(jié)（中心可以根據(jù)數(shù)據(jù)類型自由解析）。實(shí)踐證明，這種方式不僅節(jié)省了資源，而且大大提升了通訊效率，增加了整個(gè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化。 結(jié)束語(yǔ)： 著眼未來，隨著供水調(diào)度系統(tǒng)的自動(dòng)化程度的不斷深化，水網(wǎng)規(guī)模的空前擴(kuò)展。因而對(duì)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)存等提出了較高要求，同時(shí)需要定制特定IO接口和大量的特征功能組件。力控組態(tài)軟件憑借良好的性能和豐富的數(shù)據(jù)接口及靈活的擴(kuò)展性，很好的滿足了系統(tǒng)的需求。不僅為企業(yè)提供了高效的管理工具，而且為水網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)全面自動(dòng)化提供了基礎(chǔ)保障。 供水科學(xué)調(diào)度的發(fā)展應(yīng)用前景十分廣闊。可實(shí)現(xiàn)水庫(kù)、閥門的調(diào)度；建立管網(wǎng)水質(zhì)模型、水資源模型系統(tǒng)和水處理模型；利用專家決策系統(tǒng)和事件系統(tǒng)建立供水安全預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)爆管預(yù)測(cè)功能；以至實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘和人工智能決策，最終達(dá)到供水系統(tǒng)全自動(dòng)調(diào)度的目標(biāo)。 夏躍（溫州水務(wù)集團(tuán)，溫州市車站大道623號(hào)，聯(lián)系電話：13806540587，調(diào)度中心副主任）