第一篇：供水管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)研制與應(yīng)用

供水管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)研制與應(yīng)用

鄭州市自來水總公司袁洪濤申元甲，施東文宋向陽

摘要：針對管網(wǎng)閥門人工現(xiàn)場操作現(xiàn)狀，系統(tǒng)提出實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控的技術(shù)解決方案。實(shí)施應(yīng)用情況表明該系統(tǒng)起到優(yōu)化管網(wǎng)運(yùn)行、提高供水系統(tǒng)安全可靠行等重要作用。生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證供水管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)的研制具有推廣應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控RTU SCADA系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行

科學(xué)調(diào)度的實(shí)質(zhì)是根據(jù)需要對系統(tǒng)資源進(jìn)行優(yōu)化配置和實(shí)時調(diào)控。一個完整的供水系統(tǒng)是包括從水源、水處理構(gòu)筑物和供水管網(wǎng)以及到用戶終端的連續(xù)、密閉系統(tǒng)。全面科學(xué)的調(diào)度管理對保證供水系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行至關(guān)重要?？刂评碚撝赋觯和晟频目刂葡到y(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)各個組成部分實(shí)時調(diào)控。技術(shù)進(jìn)步為實(shí)現(xiàn)“調(diào)度依據(jù)信息化、調(diào)度決策智能化、調(diào)度執(zhí)行自動化”的“調(diào)度三化”提供了技術(shù)手段和實(shí)施可能o 1．管網(wǎng)閥門調(diào)控模式現(xiàn)狀和不足

近年來，隨著技術(shù)進(jìn)步和改造資金投入，多數(shù)供水企業(yè)建立了供水?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)測與控制系統(tǒng)(SCADA)，實(shí)現(xiàn)水源和原水輸水系統(tǒng)監(jiān)測、凈水構(gòu)筑物、工藝設(shè)備監(jiān)控以及供水管網(wǎng)測壓等功能。部分供水企業(yè)還建立“呼叫中心”熱線電話系統(tǒng)和管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)(GIS)。上述系統(tǒng)的建立能及時監(jiān)控供水設(shè)備運(yùn)行和發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)事故，極大提升了供水服務(wù)水平。一限于技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念等多方面原因，對管網(wǎng)調(diào)度管理和運(yùn)行調(diào)控還限于人工操作。水壓遙測和事故信息獲取、采集與判斷已實(shí)現(xiàn)信息化和自動化，但閥門啟閉和調(diào)節(jié)還必須依靠操作工人到現(xiàn)場人工手動完成。這至少有以下幾點(diǎn)不足：

①供水管網(wǎng)工況瞬時萬變，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)實(shí)時優(yōu)化運(yùn)行靠人現(xiàn)場調(diào)節(jié)幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。②為確保供水系統(tǒng)安全運(yùn)行，在發(fā)生重大供水事故時，需對管網(wǎng)中若干重要閥門多次反復(fù)調(diào)控，人工操作難以勝任o ③管網(wǎng)事故信息的獲取判斷到人工現(xiàn)場調(diào)控閥門，根據(jù)城市規(guī)模、搶修力量及交通路況情況，會有1h左右的延時。這會造成事故損失擴(kuò)大，引發(fā)相關(guān)問題媒體已有大量正反面報(bào)道。④目前管網(wǎng)調(diào)度模式對用戶端不能實(shí)現(xiàn)及時合理的調(diào)節(jié)和控制。2．管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控的意義

管網(wǎng)閥門是供水系統(tǒng)中的重要設(shè)施，起到輸送、關(guān)斷、調(diào)節(jié)供水流量、壓力和改變流向等管網(wǎng)調(diào)控作用，是供水系統(tǒng)暢通輸配和管網(wǎng)搶修、維護(hù)、改造的重要保證措施。管網(wǎng)閥門上述功能的及時實(shí)現(xiàn)直接影響供水安全和供水行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量。重要的是，當(dāng)供水系統(tǒng)發(fā)生重大故障以及處理大的爆管事故時，管網(wǎng)閥門如不能及時有效的調(diào)控將延誤處理事故時機(jī)，造成嚴(yán)重后果。

供水管網(wǎng)科學(xué)調(diào)度與實(shí)時調(diào)控首先要解決閥門遠(yuǎn)程調(diào)控問題，管網(wǎng)中若干重要閥門和關(guān)鍵閥門如能實(shí)現(xiàn)及時有效的調(diào)控直接影響供水安全，在調(diào)度中心直接實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)重要閥門遠(yuǎn)程調(diào)控操作對保證供水系統(tǒng)安全正常運(yùn)行具有重要意義o 3．實(shí)現(xiàn)方案、供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)度的關(guān)鍵是增加控制手段和工作模式與管理制度的創(chuàng)新。針對完全依靠人工操作調(diào)控閥門不能及時應(yīng)對突發(fā)事故處理、不利于供水管理和服務(wù)的現(xiàn)狀。

通過對項(xiàng)目目標(biāo)、設(shè)備工作環(huán)境以及RTU、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)等因素和設(shè)備技術(shù)參數(shù)進(jìn)行考察和分析研究-’提出利用現(xiàn)有管網(wǎng)測壓RTU設(shè)備對管網(wǎng)重要閥門進(jìn)行遙測、遙控的技術(shù)方案，以及時應(yīng)對管網(wǎng)事故和適應(yīng)工況變化，提高供水管理和服務(wù)水平o 3．1 7技術(shù)方案

①遠(yuǎn)程通訊／控制終端選型

管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)和現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)兼容，充分利用現(xiàn)有的設(shè)備、無線頻譜等資源o RTU

選用我公司現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)中采用的MOSCAD RTU，根據(jù)控制目標(biāo)重新編寫相．應(yīng)控制程序o ②上位機(jī)組態(tài)編程

在調(diào)度中心端上位機(jī)設(shè)定控制窗口和操作畫面，通過基于短波電臺的無線SCADA系統(tǒng)實(shí)時檢測閥門端運(yùn)行參數(shù)，通過指令控制MOSCAD RTU實(shí)現(xiàn)對閥門的遙測遙控功能。③執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型

管網(wǎng)閥門安裝在潮濕環(huán)境下的閥門井里，工作環(huán)境惡劣。為確保控制可靠性和設(shè)備安全，選用防護(hù)等級為IP68電動頭和高可靠性閥門配合作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，達(dá)到正常工作要求。④電源

在被控閥門點(diǎn)附近單位尋找合適的動力／照明電源作為被控閥門系統(tǒng)的工作電源。根據(jù)電源情況選擇電動頭的驅(qū)動電源方式。條件許可情況下，盡可能選用動力電源作為工作電源o ⑤附屬儀表

為及時掌握閥門調(diào)控情況和效果，在閥門下游安裝壓力傳感器。采集的壓力信號通過RTU傳輸?shù)絊CADA系統(tǒng)，平時作為測壓點(diǎn)使用o 3．2 系統(tǒng)安全措施、為保證設(shè)備安全和人身安全，方案設(shè)計(jì)和項(xiàng)目實(shí)施采取的技術(shù)措施有： ①供電安全

由于工作場合特殊，電源箱設(shè)計(jì)有漏電保護(hù)器。電動頭電源僅在進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控操作時通過RTU控制接通，閥門井內(nèi)設(shè)備平時和市電隔離。②閥門井及井蓋設(shè)計(jì)選型：

良好的外部環(huán)境是設(shè)備安全運(yùn)行的重要因素。盡管設(shè)計(jì)選用設(shè)備能滿足“浸水環(huán)境”工作，為提高系統(tǒng)可靠性，閥門井設(shè)計(jì)采用電信防水井蓋，防止雨水侵入閥門井。為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供良好的外部工作環(huán)境。

閥門井設(shè)計(jì)考慮對井室積水下滲處理，井室內(nèi)設(shè)計(jì)有滲水坑。井室內(nèi)設(shè)定位置設(shè)計(jì)安裝干簧管水位開關(guān)，某種原因閥門井進(jìn)杉滲水，水位達(dá)到設(shè)定高度時RTU發(fā)送水位報(bào)警信息提示檢修。③操作時管網(wǎng)運(yùn)行安全

閥門遠(yuǎn)程操作采取“動一停一動”的間歇運(yùn)行模式進(jìn)行控制，減少因閥門調(diào)控產(chǎn)生壓力波動對管網(wǎng)安全運(yùn)行影響。該控制過程由“調(diào)度端上位機(jī)一現(xiàn)場RTU”在程序控制下共同實(shí)現(xiàn)。④操作權(quán)限及系統(tǒng)管理。

關(guān)鍵閥門是影響供水運(yùn)行的重要設(shè)備，為防止誤操作，調(diào)度中心上位機(jī)設(shè)有登陸密碼和管理權(quán)限(見操作畫面截圖)。制定相應(yīng)的管理操作規(guī)程，如：對閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)操作實(shí)行操作票制度、定期對閥門進(jìn)行啟閉操作防止設(shè)備銹蝕、根據(jù)季節(jié)定時遠(yuǎn)控接通電動頭內(nèi)置防潮除濕電熱裝置等。

3．3調(diào)度中心上位機(jī)操作畫面截圖見下圖o 4．實(shí)際應(yīng)用情況和運(yùn)行效果：

根據(jù)技術(shù)方案和實(shí)施計(jì)劃，對省紡機(jī)DN800管網(wǎng)關(guān)鍵閥門進(jìn)行改造施工o 2005年10月系統(tǒng)調(diào)試完畢投人運(yùn)行，近一年生產(chǎn)運(yùn)行情況表明系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，達(dá)到預(yù)期目的： 4．1 生產(chǎn)調(diào)度調(diào)控應(yīng)用

該閥門是我公司管網(wǎng)中重要調(diào)控閥門，起到調(diào)整柿園水廠、石佛水廠主力水廠供水區(qū)域和調(diào)節(jié)西區(qū)局部管網(wǎng)壓力作用。閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)投入使用后，調(diào)度中心根據(jù)生產(chǎn)需要和優(yōu)化調(diào)度方案隨時對該閥門進(jìn)行調(diào)控操作，達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)目的o ‘ 4．2應(yīng)對供水重大事故應(yīng)用．

2006年7月1日晚20：58分，受河南省電網(wǎng)出現(xiàn)震蕩重大故障影響，我公司柿園、石

佛、東周、井水廠等水廠全部停產(chǎn)，所有測壓點(diǎn)均低壓報(bào)警。電網(wǎng)正常供水系統(tǒng)逐步恢復(fù)時．由于管網(wǎng)大面積停水，管道內(nèi)積有氣體，管道壓力低。在此情況下為安全起見，調(diào)度中心對省紡機(jī)遙控閥門遠(yuǎn)程操作，配合京廣路等閥門人工調(diào)整，根據(jù)壓力變化調(diào)度水廠依次開車，使供水系統(tǒng)得以在短時間恢復(fù)。3應(yīng)對管網(wǎng)重大事故皿用

2006年6月19日14時10分，中法供水廠DNl200原水管道在黃河橋收費(fèi)站附近爆管，該水廠不能維持正常供水。根據(jù)應(yīng)急預(yù)案，調(diào)度中心多次對省紡機(jī)遙控閥門進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，配合中原路等閥門人工調(diào)整，改變柿園、石佛兩水廠供水區(qū)域，補(bǔ)給市區(qū)中部、北部供水不足，保持市區(qū)管網(wǎng)正常的壓力。上述措施使市區(qū)供水基本沒有受到影響，管網(wǎng)供水壓力均衡o 4．3擴(kuò)大應(yīng)用

對管網(wǎng)重要部位和關(guān)鍵環(huán)節(jié)閥門實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控，是優(yōu)化供水系統(tǒng)運(yùn)行、提高供水安全可靠行的重要技術(shù)保證，同時也是對目前管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度模式的創(chuàng)新。由于管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)在上述應(yīng)用中起到關(guān)鍵作用，公司決定對航海路DNl000、華山路DNl200、農(nóng)業(yè)路DN800等6個管網(wǎng)中關(guān)鍵閥門全部進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)改造，目前正在實(shí)施過程中。

5．應(yīng)用展望：

試驗(yàn)方案選用的RTU、電動頭的設(shè)備組合模式具有可靠性高、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。規(guī)模應(yīng)用可考慮進(jìn)一步改進(jìn)的可能性： 5．1 降低系統(tǒng)費(fèi)用．

試驗(yàn)應(yīng)用時遠(yuǎn)程通訊／遙控裝置選用基于短波通訊的RTUo雖然功能強(qiáng)大，但單站設(shè)備造價高?？梢試L試選型具有數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制功能、基于無線數(shù)字公網(wǎng)的功能模塊，如GPRS—RTU、CDMA—RTU等，以降低單站建設(shè)費(fèi)用o。5．2 電源是瓶頸問題

管網(wǎng)閥門安裝在市政道路地下，合適的動力／照明市電電源不一定能得到。在關(guān)鍵閥門需要遠(yuǎn)程調(diào)控而又不能解決市電電源時，可以選用直流供電、高輸出扭矩、低轉(zhuǎn)速的電動頭，電源采用鉛酸電池。

選用電動車常用的48V14AH鉛酸電池組，以一個月為輪換充電周期，經(jīng)計(jì)算，在充電輪換周期內(nèi)可以完成50次以上的全開一全閉閥門操作，滿足功能要求。通過加強(qiáng)電瓶充電維護(hù)管理，沒有市電電源情況下可以實(shí)現(xiàn)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控o 5．3在管網(wǎng)壓力自動優(yōu)化運(yùn)行與壓力管理中的應(yīng)用展望：

目前，管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)應(yīng)用于遠(yuǎn)程閥門調(diào)控操作，屬于有人參與的遠(yuǎn)動系統(tǒng)。而控制漏失率對供水行業(yè)而言是一個重要課題，但目前對背景滲漏等水量漏失卻無法通過強(qiáng)化檢漏和管道修復(fù)等常規(guī)手段來解決。其根本解決方法是對供水壓力采取優(yōu)化自動控制方案： 如，對干管相關(guān)的某供水區(qū)域設(shè)定不同時段所需的優(yōu)化壓力，通過遠(yuǎn)控閥門系統(tǒng)閉環(huán)自動動態(tài)調(diào)節(jié)開啟度來實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)壓力動態(tài)優(yōu)化。其技術(shù)要點(diǎn)是： ·SCADA系統(tǒng)RTU設(shè)定“壓力一時間”數(shù)列表o ·定時執(zhí)行不同的開度或壓力指令o ·該時間列表可以在上位機(jī)上任意設(shè)定和修改

根據(jù)需要還可以通過該供水區(qū)域主控測壓點(diǎn)數(shù)據(jù)來自動動態(tài)調(diào)節(jié)閥門開度，實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)的精細(xì)化管理和供水壓力自動優(yōu)化運(yùn)行。其技術(shù)要點(diǎn)是：

·遠(yuǎn)端主控測壓點(diǎn)RTU、閥門遠(yuǎn)控系統(tǒng)RTU、調(diào)度中心上位機(jī)構(gòu)成一個閉環(huán)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)o ·為避免遠(yuǎn)控閥門頻繁動作，遠(yuǎn)端壓力設(shè)定為一個壓力區(qū)間。

·這種壓力優(yōu)化控制方式更適合在枝狀管網(wǎng)：如供給類似大學(xué)城、新區(qū)、大型工業(yè)園區(qū)等單進(jìn)水主管且日夜需求偏差大的區(qū)域型“大戶”。

管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)應(yīng)用于“壓力管理”除能降低背景滲漏的水量損失外，還能有效減少管道事故的發(fā)生頻率。目前我們在“壓力管理”科研課題中正嘗試該方面生產(chǎn)應(yīng)用的研究。

5．4對內(nèi)部有大容量清水池用戶定時調(diào)控 可嘗試根據(jù)管網(wǎng)工況對其進(jìn)行定時遙控供水，以充分利用用戶清水池對管網(wǎng)的“調(diào)峰”功能。結(jié)語：

應(yīng)用實(shí)踐表明：實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控，能及時應(yīng)對事故和提高供水管理服務(wù)水平；對關(guān)鍵和重要閥門規(guī)模應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)實(shí)時優(yōu)化運(yùn)行，降低制供水成本。是實(shí)現(xiàn)“調(diào)度執(zhí)行自動化”的重要技術(shù)手段和舉措，也是對現(xiàn)有運(yùn)行調(diào)度模式的突破和創(chuàng)新。

第二篇：供水管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)研制與應(yīng)用

供水管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)研制與應(yīng)用

鄭州市自來水總公司袁洪濤申元甲，施東文宋向陽

摘要：針對管網(wǎng)閥門人工現(xiàn)場操作現(xiàn)狀，系統(tǒng)提出實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控的技術(shù)解決方案。實(shí)施應(yīng)用情況說明該系統(tǒng)起到優(yōu)化管網(wǎng)運(yùn)行、提高供水系統(tǒng)平安可靠行等重要作用。生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證供水管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)的研制具有推廣應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控RTU

SCADA系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行

科學(xué)調(diào)度的實(shí)質(zhì)是根據(jù)需要對系統(tǒng)資源進(jìn)行優(yōu)化配置和實(shí)時調(diào)控。一個完整的供水系統(tǒng)是包括從水源、水處理構(gòu)筑物和供水管網(wǎng)以及到用戶終端的連續(xù)、密閉系統(tǒng)。全面科學(xué)的調(diào)度管理對保證供水系統(tǒng)平安、高效運(yùn)行至關(guān)重要。

控制理論指出：完善的控制系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)各個組成局部實(shí)時調(diào)控。技術(shù)進(jìn)步為實(shí)現(xiàn)“調(diào)度依據(jù)信息化、調(diào)度決策智能化、調(diào)度執(zhí)行自動化〞的“調(diào)度三化〞提供了技術(shù)手段和實(shí)施可能o

1．管網(wǎng)閥門調(diào)控模式現(xiàn)狀和缺乏

近年來，隨著技術(shù)進(jìn)步和改造資金投入，多數(shù)供水企業(yè)建立了供水?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)測與控制系統(tǒng)(SCADA)，實(shí)現(xiàn)水源和原水輸水系統(tǒng)監(jiān)測、凈水構(gòu)筑物、工藝設(shè)備監(jiān)控以及供水管網(wǎng)測壓等功能。局部供水企業(yè)還建立“呼叫中心〞熱線

系統(tǒng)和管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)(GIS)。上述系統(tǒng)的建立能及時監(jiān)控供水設(shè)備運(yùn)行和發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)事故，極大提升了供水效勞水平。一限于技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念等多方面原因，對管網(wǎng)調(diào)度管理和運(yùn)行調(diào)控還限于人工操作。水壓遙測和事故信息獲取、采集與判斷已實(shí)現(xiàn)信息化和自動化，但閥門啟閉和調(diào)節(jié)還必須依靠操作工人到現(xiàn)場人工手動完成。這至少有以下幾點(diǎn)缺乏：

①供水管網(wǎng)工況瞬時萬變，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)實(shí)時優(yōu)化運(yùn)行靠人現(xiàn)場調(diào)節(jié)幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。

②為確保供水系統(tǒng)平安運(yùn)行，在發(fā)生重大供水事故時，需對管網(wǎng)中假設(shè)干重要閥門屢次反復(fù)調(diào)控，人工操作難以勝任o

③管網(wǎng)事故信息的獲取判斷到人工現(xiàn)場調(diào)控閥門，根據(jù)城市規(guī)模、搶修力量及交通路況情況，會有1h左右的延時。這會造成事故損失擴(kuò)大，引發(fā)相關(guān)問題媒體已有大量正反面報(bào)道。

④目前管網(wǎng)調(diào)度模式對用戶端不能實(shí)現(xiàn)及時合理的調(diào)節(jié)和控制。

2．管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控的意義

管網(wǎng)閥門是供水系統(tǒng)中的重要設(shè)施，起到輸送、關(guān)斷、調(diào)節(jié)供水流量、壓力和改變流向等管網(wǎng)調(diào)控作用，是供水系統(tǒng)暢通輸配和管網(wǎng)搶修、維護(hù)、改造的重要保證措施。管網(wǎng)閥門上述功能的及時實(shí)現(xiàn)直接影響供水平安和供水行業(yè)的效勞質(zhì)量。重要的是，當(dāng)供水系統(tǒng)發(fā)生重大故障以及處理大的爆管事故時，管網(wǎng)閥門如不能及時有效的調(diào)控將延誤處理事故時機(jī)，造成嚴(yán)重后果。

供水管網(wǎng)科學(xué)調(diào)度與實(shí)時調(diào)控首先要解決閥門遠(yuǎn)程調(diào)控問題，管網(wǎng)中假設(shè)干重要閥門和關(guān)鍵閥門如能實(shí)現(xiàn)及時有效的調(diào)控直接影響供水平安，在調(diào)度中心直接實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)重要閥門遠(yuǎn)程調(diào)控操作對保證供水系統(tǒng)平安正常運(yùn)行具有重要意義o

3．實(shí)現(xiàn)方案、供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)度的關(guān)鍵是增加控制手段和工作模式與管理制度的創(chuàng)新。針對完全依靠人工操作調(diào)控閥門不能及時應(yīng)對突發(fā)事故處理、不利于供水管理和效勞的現(xiàn)狀。

通過對工程目標(biāo)、設(shè)備工作環(huán)境以及RTU、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)等因素和設(shè)備技術(shù)參數(shù)進(jìn)行考察和分析研究-’提出利用現(xiàn)有管網(wǎng)測壓RTU設(shè)備對管網(wǎng)重要閥門進(jìn)行遙測、遙控的技術(shù)方案，以及時應(yīng)對管網(wǎng)事故和適應(yīng)工況變化，提高供水管理和效勞水平o

3．1

7技術(shù)方案

①遠(yuǎn)程通訊／控制終端選型

管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)和現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)兼容，充分利用現(xiàn)有的設(shè)備、無線頻譜等資源o

RTU選用我公司現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)中采用的MOSCAD

RTU，根據(jù)控制目標(biāo)重新編寫相．應(yīng)控制程序o

②上位機(jī)組態(tài)編程

在調(diào)度中心端上位機(jī)設(shè)定控制窗口和操作畫面，通過基于短波電臺的無線SCADA系統(tǒng)實(shí)時檢測閥門端運(yùn)行參數(shù)，通過指令控制MOSCAD

RTU實(shí)現(xiàn)對閥門的遙測遙控功能。

③執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型

管網(wǎng)閥門安裝在潮濕環(huán)境下的閥門井里，工作環(huán)境惡劣。為確?？刂瓶煽啃院驮O(shè)備平安，選用防護(hù)等級為IP68電動頭和高可靠性閥門配合作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，到達(dá)正常工作要求。

④電源

在被控閥門點(diǎn)附近單位尋找適宜的動力／照明電源作為被控閥門系統(tǒng)的工作電源。根據(jù)電源情況選擇電動頭的驅(qū)動電源方式。條件許可情況下，盡可能選用動力電源作為工作電源o

⑤附屬儀表

為及時掌握閥門調(diào)控情況和效果，在閥門下游安裝壓力傳感器。采集的壓力信號通過RTU傳輸?shù)絊CADA系統(tǒng)，平時作為測壓點(diǎn)使用o

3．2

系統(tǒng)平安措施、為保證設(shè)備平安和人身平安，方案設(shè)計(jì)和工程實(shí)施采取的技術(shù)措施有：

①供電平安

由于工作場合特殊，電源箱設(shè)計(jì)有漏電保護(hù)器。電動頭電源僅在進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控操作時通過RTU控制接通，閥門井內(nèi)設(shè)備平時和市電隔離。

②閥門井及井蓋設(shè)計(jì)選型：

良好的外部環(huán)境是設(shè)備平安運(yùn)行的重要因素。盡管設(shè)計(jì)選用設(shè)備能滿足“浸水環(huán)境〞工作，為提高系統(tǒng)可靠性，閥門井設(shè)計(jì)采用電信防水井蓋，防止雨水侵入閥門井。為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供良好的外部工作環(huán)境。

閥門井設(shè)計(jì)考慮對井室積水下滲處理，井室內(nèi)設(shè)計(jì)有滲水坑。

井室內(nèi)設(shè)定位置設(shè)計(jì)安裝干簧管水位開關(guān)，某種原因閥門井進(jìn)杉滲水，水位到達(dá)設(shè)定高度時RTU發(fā)送水位報(bào)警信息提示檢修。

③操作時管網(wǎng)運(yùn)行平安

閥門遠(yuǎn)程操作采取“動一停一動〞的間歇運(yùn)行模式進(jìn)行控制，減少因閥門調(diào)控產(chǎn)生壓力波動對管網(wǎng)平安運(yùn)行影響。該控制過程由“調(diào)度端上位機(jī)一現(xiàn)場RTU〞在程序控制下共同實(shí)現(xiàn)。

④操作權(quán)限及系統(tǒng)管理。

關(guān)鍵閥門是影響供水運(yùn)行的重要設(shè)備，為防止誤操作，調(diào)度中心上位機(jī)設(shè)有登陸密碼和管理權(quán)限(見操作畫面截圖)。制定相應(yīng)的管理操作規(guī)程，如：對閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)操作實(shí)行操作票制度、定期對閥門進(jìn)行啟閉操作防止設(shè)備銹蝕、根據(jù)季節(jié)定時遠(yuǎn)控接通電動頭內(nèi)置防潮除濕電熱裝置等。

3．3調(diào)度中心上位機(jī)操作畫面截圖見下列圖o

4．實(shí)際應(yīng)用情況和運(yùn)行效果：

根據(jù)技術(shù)方案和實(shí)施方案，對省紡機(jī)DN800管網(wǎng)關(guān)鍵閥門進(jìn)行改造施工o

2005年10月系統(tǒng)調(diào)試完畢投人運(yùn)行，近一年生產(chǎn)運(yùn)行情況說明系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，到達(dá)預(yù)期目的：

4．1

生產(chǎn)調(diào)度調(diào)控應(yīng)用

該閥門是我公司管網(wǎng)中重要調(diào)控閥門，起到調(diào)整柿園水廠、石佛水廠主力水廠供水區(qū)域和調(diào)節(jié)西區(qū)局部管網(wǎng)壓力作用。閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)投入使用后，調(diào)度中心根據(jù)生產(chǎn)需要和優(yōu)化調(diào)度方案隨時對該閥門進(jìn)行調(diào)控操作，到達(dá)優(yōu)化生產(chǎn)目的o

‘

4．2應(yīng)對供水重大事故應(yīng)用．

2006年7月1日晚20：58分，受河南省電網(wǎng)出現(xiàn)震蕩重大故障影響，我公司柿園、石

佛、東周、井水廠等水廠全部停產(chǎn)，所有測壓點(diǎn)均低壓報(bào)警。電網(wǎng)正常供水系統(tǒng)逐步恢復(fù)時．由于管網(wǎng)大面積停水，管道內(nèi)積有氣體，管道壓力低。在此情況下為平安起見，調(diào)度中心對省紡機(jī)遙控閥門遠(yuǎn)程操作，配合京廣路等閥門人工調(diào)整，根據(jù)壓力變化調(diào)度水廠依次開車，使供水系統(tǒng)得以在短時間恢復(fù)。

3應(yīng)對管網(wǎng)重大事故皿用

2006年6月19日14時10分，中法供水廠DNl200原水管道在黃河橋收費(fèi)站附近爆管，該水廠不能維持正常供水。

根據(jù)應(yīng)急預(yù)案，調(diào)度中心屢次對省紡機(jī)遙控閥門進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，配合中原路等閥門人工調(diào)整，改變柿園、石佛兩水廠供水區(qū)域，補(bǔ)給市區(qū)中部、北部供水缺乏，保持市區(qū)管網(wǎng)正常的壓力。上述措施使市區(qū)供水根本沒有受到影響，管網(wǎng)供水壓力均衡o

4．3擴(kuò)大應(yīng)用

對管網(wǎng)重要部位和關(guān)鍵環(huán)節(jié)閥門實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控，是優(yōu)化供水系統(tǒng)運(yùn)行、提高供水平安可靠行的重要技術(shù)保證，同時也是對目前管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度模式的創(chuàng)新。

由于管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)在上述應(yīng)用中起到關(guān)鍵作用，公司決定對航海路DNl000、華山路DNl200、農(nóng)業(yè)路DN800等6個管網(wǎng)中關(guān)鍵閥門全部進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)改造，目前正在實(shí)施過程中。

5．應(yīng)用展望：

試驗(yàn)方案選用的RTU、電動頭的設(shè)備組合模式具有可靠性高、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。規(guī)模應(yīng)用可考慮進(jìn)一步改良的可能性：

5．1

降低系統(tǒng)費(fèi)用．

試驗(yàn)應(yīng)用時遠(yuǎn)程通訊／遙控裝置選用基于短波通訊的RTUo雖然功能強(qiáng)大，但單站設(shè)備造價高?？梢試L試選型具有數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制功能、基于無線數(shù)字公網(wǎng)的功能模塊，如GPRS—RTU、CDMA—RTU等，以降低單站建設(shè)費(fèi)用o。

5．2

電源是瓶頸問題

管網(wǎng)閥門安裝在市政道路地下，適宜的動力／照明市電電源不一定能得到。在關(guān)鍵閥門需要遠(yuǎn)程調(diào)控而又不能解決市電電源時，可以選用直流供電、高輸出扭矩、低轉(zhuǎn)速的電動頭，電源采用鉛酸電池。

選用電動車常用的48V14AH鉛酸電池組，以一個月為輪換充電周期，經(jīng)計(jì)算，在充電輪換周期內(nèi)可以完成50次以上的全開一全閉閥門操作，滿足功能要求。通過加強(qiáng)電瓶充電維護(hù)管理，沒有市電電源情況下可以實(shí)現(xiàn)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控o

5．3在管網(wǎng)壓力自動優(yōu)化運(yùn)行與壓力管理中的應(yīng)用展望：

目前，管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)應(yīng)用于遠(yuǎn)程閥門調(diào)控操作，屬于有人參與的遠(yuǎn)動系統(tǒng)。

而控制漏失率對供水行業(yè)而言是一個重要課題，但目前對背景滲漏等水量漏失卻無法通過強(qiáng)化檢漏和管道修復(fù)等常規(guī)手段來解決。其根本解決方法是對供水壓力采取優(yōu)化自動控制方案：

如，對干管相關(guān)的某供水區(qū)域設(shè)定不同時段所需的優(yōu)化壓力，通過遠(yuǎn)控閥門系統(tǒng)閉環(huán)自動動態(tài)調(diào)節(jié)開啟度來實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)壓力動態(tài)優(yōu)化。其技術(shù)要點(diǎn)是：

·SCADA系統(tǒng)RTU設(shè)定“壓力一時間〞數(shù)列表o

·定時執(zhí)行不同的開度或壓力指令o

·該時間列表可以在上位機(jī)上任意設(shè)定和修改

根據(jù)需要還可以通過該供水區(qū)域主控測壓點(diǎn)數(shù)據(jù)來自動動態(tài)調(diào)節(jié)閥門開度，實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)的精細(xì)化管理和供水壓力自動優(yōu)化運(yùn)行。其技術(shù)要點(diǎn)是：

·遠(yuǎn)端主控測壓點(diǎn)RTU、閥門遠(yuǎn)控系統(tǒng)RTU、調(diào)度中心上位機(jī)構(gòu)成一個閉環(huán)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)o

·為防止遠(yuǎn)控閥門頻繁動作，遠(yuǎn)端壓力設(shè)定為一個壓力區(qū)間。

·這種壓力優(yōu)化控制方式更適合在枝狀管網(wǎng)：如供應(yīng)類似大學(xué)城、新區(qū)、大型工業(yè)園區(qū)等單進(jìn)水主管且日夜需求偏差大的區(qū)域型“大戶〞。

管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)應(yīng)用于“壓力管理〞除能降低背景滲漏的水量損失外，還能有效減少管道事故的發(fā)生頻率。目前我們在“壓力管理〞科研課題中正嘗試該方面生產(chǎn)應(yīng)用的研究。

5．4對內(nèi)部有大容量清水池用戶定時調(diào)控

可嘗試根據(jù)管網(wǎng)工況對其進(jìn)行定時遙控供水，以充分利用用戶清水池對管網(wǎng)的“調(diào)峰〞功能。

結(jié)語：

應(yīng)用實(shí)踐說明：實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控，能及時應(yīng)對事故和提高供水管理效勞水平；對關(guān)鍵和重要閥門規(guī)模應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)實(shí)時優(yōu)化運(yùn)行，降低制供水本錢。是實(shí)現(xiàn)“調(diào)度執(zhí)行自動化〞的重要技術(shù)手段和舉措，也是對現(xiàn)有運(yùn)行調(diào)度模式的突破和創(chuàng)新。

第三篇：自制體育器材的研制與應(yīng)用

自制體育器材的研制與應(yīng)用

一、體育器材的定義

1、體育器材——體育運(yùn)動和健身活動所配制的各種設(shè)施和器材。包括各類項(xiàng)目的規(guī)則規(guī)定的各種運(yùn)動器械、裝備和教學(xué)訓(xùn)練運(yùn)用的各種輔助性設(shè)備與器材，以及用于健身活動的一般性器材和專用的單功能和多功能健身器材。

2、自制體育器材（簡易體育器材）——因?qū)W校體育活動和健身活急需而制作的各種設(shè)施和器材。大多是正規(guī)廠家不愿意生產(chǎn)、利潤率不高，科技含量一般不高，不但具有制作簡易，構(gòu)造簡單，方便教學(xué)，實(shí)用性較強(qiáng)，推廣比較容易，而且含有創(chuàng)新的成份，能培養(yǎng)創(chuàng)新精神，是構(gòu)建節(jié)約型體育教育，解決體育教育緊缺、弘揚(yáng)民族體育、校本開發(fā)、滿足學(xué)生的興趣愛好、豐富教學(xué)內(nèi)容、豐富校運(yùn)會內(nèi)容、豐富課間活動內(nèi)容等的有途徑。是實(shí)現(xiàn)體育教育最優(yōu)化的最有效的途徑。

二、自制體育器材的必要性和空間

1、自制體育器材的必要性

體育教育上到底需要多少種體育器材，恐怕誰也說不清楚。教育正在發(fā)展，體育器材也在不斷更新，體育器材的種類和數(shù)量必然隨之增加，其種類和數(shù)量是無止境的。

2、自制體育器材的空間

A、、窮國辦大教育，城鎮(zhèn)困難都有不少困難，農(nóng)村地區(qū)困難更大，貧困地區(qū)可謂困難重重。國家撥給的體育器材、資金運(yùn)用體育教育中顯得蒼白無力，可謂“杯水車薪。” B、弘揚(yáng)民族體育，自制體育器材的創(chuàng)新部分，體育教育需求市場是買不到等。C、有需要才會有市場、才能更好的推廣 體育課需要（體育器材緊缺），學(xué)生、老師喜歡（渴望）D、自制體育器材的要素：“四有”既有市場，有能力、有資金、有需求

三、自制體育器材的初衷

1、解決體育教育器材緊缺的困難 “巧婦難為無米之炊”，體育器材器材成了上好體育課的攔路虎。

2、校本開發(fā)

A、根據(jù)新《課標(biāo)》的精神，選擇什么樣的課程內(nèi)容，每所學(xué)校完全可以根據(jù)自已的實(shí)際揮優(yōu)勢來確定。

B、客觀地說，多年來我國學(xué)校體育事業(yè)雖然有了長足的發(fā)展，但學(xué)校場地設(shè)施問題卻一直沒有得到很好的解決，現(xiàn)在巳成為制約我國的學(xué)校體育事業(yè)的瓶頸。但是現(xiàn)實(shí)的問題是，我們不能等到體育場館問題解決發(fā)后再開展學(xué)校體育工作。只有巧妙利用學(xué)校周圍的自然環(huán)境、校內(nèi)可利用的物體和師生的聰明才智，積極主動開發(fā)。C、開發(fā)學(xué)校附近的樹木、山坡、水域、空地、草地、石、沙、藤、竹等。

3、滿足學(xué)生的興趣愛好：學(xué)生的玩的藝術(shù)家。

4、豐富教學(xué)內(nèi)容、校運(yùn)會內(nèi)容、課間活動內(nèi)容等的有途徑。

5、艱苦創(chuàng)業(yè)求發(fā)展，因地制宜建特色：

內(nèi)強(qiáng)素質(zhì)創(chuàng)特色（自制體育器材“人無我有，人有我奇、新奇樂實(shí)，品種多數(shù)量大”、豐富多彩的大課間、豐富多彩的校運(yùn)會、豐富多彩的體育教學(xué)），外爭一流塑形象（艱苦創(chuàng)業(yè)，奮發(fā)向上）。

四、自制體育器材的美及特點(diǎn)

1、自制體育器材的美（1）、構(gòu)思的巧妙美；（2）、設(shè)計(jì)的新穎美（3）、材料的廉價美（4）、結(jié)構(gòu)的簡潔美（5）、形式的多樣美（6）、制作的容易美（7）、教學(xué)的適用美

（8）、性能的可靠美（9）、使用的方便美（10）、利用的靈活美（11）、造價的便宜美（12）、推廣的普及美

2、自制體育器材的特點(diǎn)（1）、物養(yǎng)價廉，（2）、構(gòu)造簡單（3）、制作簡易（4）、變廢為寶（5）、工具簡陋，（6）、制作新奇妙（7）、實(shí)用性強(qiáng)：容易制做、方便教學(xué)

（8）、有創(chuàng)新的成份：創(chuàng)建創(chuàng)新型校園。

總之，自制體育器材節(jié)約、環(huán)保、實(shí)用、創(chuàng)新（自制體育器材的“八字方針”），這對老、少、邊、窮地區(qū)來說具有特殊意義。但是自制體育器材不僅是老少邊窮學(xué)校的事，對于條件比較優(yōu)越的城、鎮(zhèn)學(xué)校來說，也尤為重要，特別是創(chuàng)新部分，意義重大。

五、自制體育器材的目的意義

1、廢物利用，變廢為寶，維修便捷。

2、煥醒環(huán)保節(jié)約意識，自主創(chuàng)新，構(gòu)建節(jié)約型體育教育 A、健身有法，但無定法。

B、光棍樹的啟示：需要的少，卻活得很好。C、實(shí)例：校長、教師、學(xué)生等。

3、滲透創(chuàng)新意識、培養(yǎng)創(chuàng)新精神

學(xué)生玩法的創(chuàng)新；教師引入語言學(xué)習(xí)中

4、實(shí)現(xiàn)體育教育最優(yōu)化的有效途徑（1、）巴班斯基的教學(xué)過程最優(yōu)化

巴班斯基（1927——1987），生前為蘇聯(lián)教育科學(xué)院副院長，正式院士。

教學(xué)教育過程的最優(yōu)化，就是指教師有目的地選定一種建立教學(xué)過程的最佳方案，使能保證在規(guī)定時間內(nèi)解決教養(yǎng)和教育學(xué)生的任務(wù)，并取得盡可能最大的效果。

（2）、最優(yōu)化：人的意識活動企望通過最佳的活動過程得到最滿意的結(jié)果?！白罴选被颉白顫M意”就是今天常說的“最優(yōu)化”。（3）、自制體育器材的啟發(fā)：

A、體育教育最優(yōu)化——在體育教學(xué)過程中，體育器材（重要的因素）費(fèi)用投入最少，教學(xué)方法最妙，組織管理最佳，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣最高、健身效最好（教學(xué)質(zhì)量最高）。B、體育教育最優(yōu)化的重要因素：體育器材——自制體育器材。

5、解決器材緊缺的困難

6、樂于奉獻(xiàn)的“試金石”

7、弘揚(yáng)民族體育

8、滿足學(xué)生的興趣：學(xué)生是玩的藝術(shù)家。

9、有利于提高教育教學(xué)質(zhì)量

10、有利于提高教師的整體素質(zhì)：自制體育器材是訓(xùn)練教師各方面素質(zhì)最實(shí)在、最具體、最有效的途徑之一。

11、有利于開發(fā)右腦，更有利于大腦的“雙向開發(fā)”

A、1981年諾貝獎金獲得者美國的羅杰·斯佩里博士，關(guān)于“裂腦人”的實(shí)驗(yàn)公開發(fā)表，分成功地揭示大腦兩半球的秘密，證明了人腦兩半球在功能上具有高度的專門化。左腦主司說、寫和進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，具有語言、概念的、邏輯的、分析的和計(jì)算的能力。右腦具有音樂的、繪畫的、綜合的、整體的和幾何空間的鑒別能力。

B、從創(chuàng)造學(xué)的角度看，人們的創(chuàng)造是大腦右半球的功能發(fā)揮作用。因此右腦以被認(rèn)為是創(chuàng)造的腦，它主要過通過想像力、直角思維和擴(kuò)散進(jìn)行創(chuàng)造力的開發(fā)。

C、由此可發(fā)得出這樣的結(jié)論，注重開發(fā)左腦或只注重開發(fā)右腦都是偏極的做法。只有左腦右腦同時“雙向開發(fā)”，才能充分釋放大腦的潛能。雙向開發(fā)的最好方法就是“動手”，因?yàn)閯邮帜芰仁怯夷X的功能，也是左腦的功能。動手能力實(shí)屬高級的綜合能力，人類就是“動手”創(chuàng)造出來的，可以這樣說，沒有動手能力，也就沒有我們這個世界。總之，意義不僅在于讓教師學(xué)會自制體育器材（仿制、改進(jìn)、創(chuàng)新），解決教學(xué)上的急需，更重要是通過自制體育器材訓(xùn)練動手和動腦能力，通過展開“雙向開發(fā)”的翅膀，舉一反三地再創(chuàng)造出獨(dú)具一格、新穎別致、適合教學(xué)的體育器材，才是自制體育器材的目的。

六、自制體育器材的研制

1、解放思想 A、農(nóng)村學(xué)校的體育發(fā)展嚴(yán)重滯后，除經(jīng)濟(jì)原因外，首先是教育觀念的貧困和由此帶來的“等、靠、要”思想及自信心不足等。

B、有識之士和業(yè)內(nèi)人士達(dá)成共識，思想觀念的落后是最為要害的，勢必遏制創(chuàng)新思維和行為，導(dǎo)致悲觀失望，不思進(jìn)取。只有觀念轉(zhuǎn)變，天地才能無限。C、一提起自制體育器材，人們往往把它與“土”、“陋”、“窮、”、“破”、“差”聯(lián)系在一起，認(rèn)為這是在教育經(jīng)費(fèi)偏緊的情況下迫得已的做法，是權(quán)宜之計(jì)，不會堅(jiān)持多久必然會自消自滅，其實(shí)這是一種偏見。體育教育上到底需要多少種體育器材，恐怕誰也說不清楚。教育正在發(fā)展，體育器材也在不斷更新，體育器材的種類和數(shù)量必然隨之增加，其種類和數(shù)量是無止境的。D、準(zhǔn)確定位是導(dǎo)航的燈

從撥河要領(lǐng)：

一、目標(biāo)看準(zhǔn)，二站穩(wěn)準(zhǔn)備好，三、統(tǒng)一用力。

感悟：農(nóng)村體育的發(fā)展要素

第一、準(zhǔn)確定位（城市、農(nóng)村、貧困地區(qū)，準(zhǔn)確定位往往比速度更重要）； 第二、堅(jiān)定信念（艱苦創(chuàng)業(yè)求發(fā)展，因地制宜，建特色）；

第三、合力（領(lǐng)導(dǎo)、優(yōu)勢、師生）推進(jìn)。龜兔賽跑新傳（合作的重要）。

2、堅(jiān)定信念

A、想要飛得高就得把地平線忘調(diào)

農(nóng)村學(xué)校體育的發(fā)展，有100個理由“等、靠、要”，但只需1個理由既“因地制宜，發(fā)揮優(yōu)勢”就足夠。

B、信念不變，動力無限

有了堅(jiān)定的信念，就不怕吃苦（流汗、流血甚至危及生命），干起工作來盡頭十足，勇往直前，攻無不克，戰(zhàn)無不勝。

紅軍有了堅(jiān)定的共產(chǎn)主義信念，戰(zhàn)勝了無數(shù)的艱難困苦?？嗖豢嘞胂爰t軍長征二萬，累不累比比革命老前輩。C、不登上山頂，豈知山外有山，末闖蕩世界，怎知人外有人。

3、領(lǐng)導(dǎo)重視是關(guān)鍵

4、教師樂于奉獻(xiàn)是前提

A、崇高的事業(yè)往往伴隨著偉大的精神，體育教師不但要求教師上好體育課，而且要開展課外活動，再加上自制體育器材占用休息時。

B、自制體育器材大多是利用課余時間、假日。

C、公益事，主動積極地去做是高檔的，別人指派去做則一般，被別人趕著去做是最低檔。人生格言經(jīng)典。自制體育器材是積極主動去做的公益事。

D、自制體育器材尋找材，為了尋找好的材料，上深山，下箐溝，頭頂烈日，腳踏爛泥、冒著風(fēng)沙、寒風(fēng)、廢物堆里收集廢物等?？?、臟、累、疼、家人的反對、別人（教好書就行，器材是學(xué)校的事，多管閑事。）的不理解常伴。

5、因地制宜、因人制宜、因工具制宜、因財(cái)力制宜，發(fā)揮優(yōu)勢

6、工具準(zhǔn)備（1）、購買

（2）、借用

（3）、自制

7、選材 ：要有真對性：樹木、鐵絲、鐵片、石、沙、藤、竹、包裝帶、布、膠皮、木板、木條、瓶子、球等。

8、博覽 ：處處留心，事事思考

9、設(shè)計(jì)

（1）、力求簡易、省錢、實(shí)用、創(chuàng)新（2）、安全（3）、舒適（4）、美觀大方（5）、廢物利用，變廢為寶

10、重視實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)，力求完美。

七、自制體育器材的應(yīng)用

1、體育課把自制體育器材、民族舞蹈、愛勞動、愛惜公物等引入課堂，豐富內(nèi)容、滿足學(xué)生的興趣愛好、提高學(xué)習(xí)興趣、提高教學(xué)質(zhì)量。

2、課間活動（1）、養(yǎng)成教育

養(yǎng)成經(jīng)常參加體育鍛煉的習(xí)慣、養(yǎng)成體育鍛煉講科學(xué)的習(xí)慣、養(yǎng)成體育鍛煉講安全的習(xí)慣、養(yǎng)成愛護(hù)體育器材的習(xí)慣、養(yǎng)成互幫互助，趕先進(jìn)的習(xí)慣、養(yǎng)成遵守紀(jì)律的習(xí)慣、養(yǎng)成講秩序的習(xí)慣，養(yǎng)成講科學(xué)鍛煉習(xí)慣。（2）、三育人

A、服務(wù)育人：每日早把器材搬到場地上布置好等待學(xué)生來玩，每日晚收檢修、擺放好；變學(xué)生要教師為他們服務(wù)為教師主動為學(xué)生服務(wù)、學(xué)生自已為自已服務(wù)；安全警示隨處可見、活動前溫馨提示（安全提示）、每次活動后安全總結(jié)；各個活動場地區(qū)域線、活動范圍、排隊(duì)點(diǎn)、放或掛器材的架或點(diǎn)標(biāo)明或有架子、要玩取下，玩完后掛好或放好，起點(diǎn)、終點(diǎn)（返回點(diǎn)）、軌道等標(biāo)致線或標(biāo)致物明顯；制定完善的課間活動規(guī)則等。B、管理育人：制定“課間活動常規(guī)”、人性化評比（高低年級間梯度扣分）、網(wǎng)絡(luò)管理（校值日領(lǐng)導(dǎo)、體育教育、班主任、“體協(xié)會”會員、體育委員參與管理）；人性化管理（各盡所需，人盡其能）；統(tǒng)一活動（廣播操、武術(shù)操自選舞蹈、自編舞蹈等）與自由選擇（想玩什就選什么，滿足個性需求和愛好、鼓勵創(chuàng)新玩法等）相結(jié)合。

C、知識、技能育人：黑板（體衛(wèi)園地——體育知識欄）報(bào)宣傳、活動前宣傳、活動結(jié)束時總結(jié)、同學(xué)間的技能交流、體育教師技能指導(dǎo)等。（3）、天天體節(jié)

它是一種充分利用課間、課余時間組織的全校性、綜合性（內(nèi)容豐富）的體育鍛煉活動。以“三育人”（知識、技能育人、管理育人、服務(wù)育人）為宗旨，充分利用課余時間組織各種體育知識宣傳、安全知識宣傳及體育競賽活動、有評比、有表彰、有“思品”教育等；開展班級間、師生間、同學(xué)間的“體藝”竟賽活動，活動中相互交流、學(xué)習(xí)、共同提高、有所創(chuàng)新，為終身體育打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)、形成良好的鍛煉習(xí)慣等。其特點(diǎn)是：師生齊參與，天天開展。

其特色是：天天過節(jié)，歲歲創(chuàng)新，小型多樣，靈活分散。

3、校運(yùn)會改革

校運(yùn)會本應(yīng)是為了全體學(xué)生辦的，由全體學(xué)生來參加，這是辦校運(yùn)會的理念和初衷。然而現(xiàn)在大多數(shù)農(nóng)村小學(xué)的校運(yùn)會，由于受條件制約，校運(yùn)會所需器材不能滿足，內(nèi)容也只僅限于田徑項(xiàng)目，只有少數(shù)體育尖子生參加，大多數(shù)學(xué)生只能是觀眾、服務(wù)員，甚至有的學(xué)生讀完小學(xué)、中學(xué)，從未有參加過運(yùn)動會的歷史。自制體育器材優(yōu)勢、民族體育項(xiàng)目優(yōu)勢得不到發(fā)揮；不同年級在同一起跑線上比賽，用同一把“尺子”來衡量，大同學(xué)（高年級）極易產(chǎn)生驕傲情緒，小同學(xué)（低年級）極易產(chǎn)生悲觀情緒等。這樣內(nèi)容枯燥、缺乏趣味性，只有少數(shù)人參加，優(yōu)勢得不到充分發(fā)揮，比賽不能充分體現(xiàn)公平性等等。為了改變這種不合理的現(xiàn)狀。校運(yùn)會必須改革，怎樣改革農(nóng)村小學(xué)校運(yùn)會呢？只有做到勇于改革和大膽創(chuàng)新、因地制宜、發(fā)揮優(yōu)勢，面向全體學(xué)生，項(xiàng)目設(shè)置采用多個結(jié)合，采用比較科學(xué)合理的比賽方法等，為學(xué)生提供更多的參賽機(jī)會，才能收到全面而綜合的效果。

4、校本教材開發(fā)

A、根據(jù)新《課標(biāo)》的精神，選擇什么樣的課程內(nèi)容，每所學(xué)校完全可以根據(jù)自已的實(shí)際發(fā)揮優(yōu)勢來確定。B、因地、因人制宜，發(fā)揮優(yōu)勢。

C、優(yōu)勢（領(lǐng)導(dǎo)、師生、區(qū)域）搭臺，創(chuàng)新唱戲。

5、獎品

6、贈品

7、校與校之間的交流活動

8、對外（社會性的）交流活動

八、自制體育器材感悟

1、人想要做的事很多，能做的事卻很少，做得好的事更少。

2、處處留心，事事思考，尋找機(jī)會、創(chuàng)造機(jī)會看，看了想，想了干，干中思索，探究中完善，完善中有所創(chuàng)新或發(fā)明。

3、知識固然重要，但比知識更重要的是經(jīng)驗(yàn)，比經(jīng)驗(yàn)更重要的悟性（經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)點(diǎn)的增長，慢慢積累提煉出悟性），悟性慢慢積累，迸發(fā)出創(chuàng)新或發(fā)明。

4、讓師生因?yàn)槲业拇嬖诙械叫腋！?/p>

第四篇：供水管網(wǎng)集中在線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

供水管網(wǎng)集中在線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

解 決 方 案

深圳信立科技有限公司

2016.10.26

目錄

第一部分概述...................................................................................................................................2

1、中國供水管網(wǎng)管理現(xiàn)狀.....................................................................................................2

2、供水管網(wǎng)集中監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用背景.............................................................................3

3、供水管網(wǎng)集中監(jiān)控管理系統(tǒng).............................................................................................4 第二部分系統(tǒng)組成...........................................................................................................................4

1、各監(jiān)測點(diǎn)為城市供水綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)。.................................................5

2、水司調(diào)度管理中心.............................................................................................................6 第三部分系統(tǒng)功能特點(diǎn)...................................................................................................................7

1、各監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)控中心.............................................................................................................7

2、水司調(diào)度中心功能.............................................................................................................8

第一部分概述

1、中國供水管網(wǎng)管理現(xiàn)狀

隨著近年來我國城市發(fā)展建設(shè)速度的加快，供水管網(wǎng)越來越龐大、分散。供水管網(wǎng)是城市極為重要的基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展的源泉，自來水的生產(chǎn)過程通常是由地表水或者水源井取水送到水廠，在水廠經(jīng)過消毒、沉淀、過濾等過程后送入城市供水管網(wǎng)，提供給城市居民或者工業(yè)用戶使用。

目前，許多城市的供水系統(tǒng)是以地下水為主要水源，多水廠處理的環(huán)狀管網(wǎng)的供水系統(tǒng)，并且存在多個獨(dú)立供水板塊，系統(tǒng)分布區(qū)域范圍大，供水公司的全局性管理和實(shí)時監(jiān)控相對困難，大部分城市已建立的供水監(jiān)控系統(tǒng)主要存在以下幾個問題：

---一般采取人工抄表、電話報(bào)數(shù)、現(xiàn)場手動操作的原始調(diào)度方法。收集信息數(shù)量少、處理慢、傳遞遲，調(diào)度處于低級階段，以保證不缺水和維持正常運(yùn)行為主，談不上優(yōu)化調(diào)度。遇上爆漏及其他事故，反映遲鈍損失擴(kuò)大。

---缺少全面的參數(shù)測量手段，無法對運(yùn)行工況進(jìn)行系統(tǒng)的分析判斷；系統(tǒng)運(yùn)行工況失調(diào)難以消除，造成用戶供水不均；供水參數(shù)未能在最佳工況下運(yùn)行，供水量與需水量不匹配；運(yùn)行數(shù)據(jù)不全，難以實(shí)現(xiàn)量化管理。

---供水管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定，通訊方式落后，系統(tǒng)相對封閉，沒有建立有效的企業(yè)信息共享系統(tǒng)，大多數(shù)水廠的供水系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的相對獨(dú)立的c/s模式，遠(yuǎn)程站點(diǎn)采用電臺穿的供水管網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)和指令不利于供水公司的集中管理和優(yōu)化調(diào)度以及水廠質(zhì)檢的信息共享。

---部分水廠的供水監(jiān)控系統(tǒng)的冗余性不高，操作模式過于單一，經(jīng)常由于一套設(shè)備的故障，而導(dǎo)致整個水廠供水監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓沒造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失

---系統(tǒng)依靠調(diào)度人員人工發(fā)出的指令來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，浪費(fèi)了大量人力物力財(cái)力。調(diào)度人員則完全依靠個人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)度，因此當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，調(diào)度人員很難及時發(fā)現(xiàn)并處理。

2、供水管網(wǎng)集中監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用背景

供水管網(wǎng)調(diào)度與輔助決策問題，成為保障供水管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行關(guān)鍵所在。加強(qiáng)對供水管網(wǎng)調(diào)度的信息化建設(shè)具有相當(dāng)重要意義。

城市供水管網(wǎng)調(diào)度需要對各個自來水廠進(jìn)行管理，包括自來水公司控制中心、水廠分控中心、管網(wǎng)加壓站和水源監(jiān)控站等。城市供水調(diào)度系統(tǒng)一般包括：水司控制中心、多個水廠分控中心、多個水廠監(jiān)控分站、多個水源井監(jiān)控站、多個管網(wǎng)加壓站和多個管網(wǎng)測壓站。

供水系統(tǒng)必須具備以下條件：

----基于WEB的B/S模式的供水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，將供水總公司作為工程節(jié)點(diǎn)，各個二級水廠作為監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)供水公司對各個水廠的集中管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控。

----遠(yuǎn)程站點(diǎn)利用新的通訊方式，將供水管網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時的傳輸?shù)焦┧镜囊患壉O(jiān)控中心。

-----計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)融入各個水廠，建立高可靠性的水廠水處理監(jiān)控系統(tǒng)，滿足各個水廠的生產(chǎn)需求，并且可以將生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時上傳到供水公司。

-----應(yīng)具有優(yōu)化調(diào)度功能，根據(jù)管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)反饋的運(yùn)行數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)學(xué)上的最優(yōu)化技術(shù)，確定各個水廠的最佳供水量，進(jìn)而確定供水泵站內(nèi)最優(yōu)工作水泵臺數(shù)和組合，完成供水泵站的效率優(yōu)化，從而解決供水不均，耗電大等問題。

3、供水管網(wǎng)集中監(jiān)控管理系統(tǒng)

深圳信立科技有限公司供水管網(wǎng)監(jiān)控中心以組態(tài)軟件為監(jiān)控平臺，采用無線方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，將實(shí)時數(shù)據(jù)上傳到二級監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，各個水廠配備PLC作為硬件控制系統(tǒng)，對包括取水加藥濾池送水等流程進(jìn)行控制，采集液位壓力流量溫度水質(zhì)水泵等相關(guān)實(shí)時數(shù)據(jù)，并通過光纜將數(shù)據(jù)上傳到公司調(diào)度中心。供水總公司調(diào)度管理中心，匯總各個水廠上傳的數(shù)據(jù)，供水總公司于水廠分控中心之間通過ADSL撥號方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，同時系統(tǒng)遠(yuǎn)程客戶可以通過認(rèn)證方式訪問、調(diào)度管理中心的數(shù)據(jù)，調(diào)度中心在保證安全、可靠、保質(zhì)、保量的滿足用戶用水要求的前提下，根據(jù)供水監(jiān)測系統(tǒng)采集的管網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，運(yùn)用運(yùn)用科學(xué)的預(yù)測手段確定用水量及分布情況，運(yùn)用數(shù)學(xué)上的最優(yōu)化技術(shù)，從所有的各種調(diào)度方案中，確定一個使系統(tǒng)總運(yùn)行費(fèi)用最省，可靠性最高的優(yōu)化調(diào)度方案。

第二部分系統(tǒng)組成

城市供水一般包括供水總公司，水廠監(jiān)控站，水源井監(jiān)控站，水網(wǎng)加壓站。供水管網(wǎng)集中監(jiān)控管理系統(tǒng)由水司調(diào)度監(jiān)控中心和各個監(jiān)測點(diǎn)組成。

1、各監(jiān)測點(diǎn)為城市供水綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)。

由監(jiān)測中心、通訊平臺采集終端組成。各個水源監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集終端（RTU或PLC）可監(jiān)視和采集水位、壓力、流量、濁度、余氯、泵頻等各種數(shù)據(jù)。

2、水司調(diào)度管理中心

以實(shí)時數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)平臺對采集的大量實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，是一套全集成的，開放的，全廠綜合自動化的信息平臺。由兩套配有上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的PC及GPRS光纖專線和GPRS模塊撥號組成雙機(jī)備份系統(tǒng)，平時由主系統(tǒng)工作，主系統(tǒng)故障時，起用備用系統(tǒng)，主備系統(tǒng)設(shè)置于公司調(diào)度中心，通過網(wǎng)絡(luò)與公司內(nèi)部網(wǎng)連接，調(diào)度中心PC驅(qū)動GPRS通信模塊向RTU下發(fā)配置信息、控制信息，及接收下位機(jī)上報(bào)的數(shù)據(jù)及告警信息，定時巡測、手動巡測、隨機(jī)抽測、分組巡測數(shù)據(jù)，同時對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，具有查詢、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表等功能。

水司調(diào)度中心、各職能部門之間數(shù)據(jù)通信在局域網(wǎng)內(nèi)完成；管網(wǎng)測點(diǎn)與水司調(diào)度中心之間采用GPRS無線通信。

第三部分系統(tǒng)功能特點(diǎn)

1、各監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)控中心

1.1可在線實(shí)時24小時連續(xù)的采集和記錄監(jiān)測點(diǎn)位的壓力、流量、水表讀數(shù)等各項(xiàng)參數(shù)情況，以數(shù)字、圖形和圖像等多種方式進(jìn)行實(shí)時顯示和記錄存儲監(jiān)測信息，監(jiān)測點(diǎn)位可擴(kuò)充多達(dá)上千個點(diǎn)。

1.2可設(shè)定各監(jiān)控點(diǎn)位的壓力、流量、水表讀數(shù)等報(bào)警限值，當(dāng)出現(xiàn)被監(jiān)控點(diǎn)位數(shù)據(jù)異常時可自動發(fā)出報(bào)警信號，報(bào)警方式包括：現(xiàn)場多媒體聲光報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)客戶端報(bào)警、電話語音報(bào)警、手機(jī)短信息報(bào)警等。上傳報(bào)警信息并進(jìn)行本地及遠(yuǎn)程監(jiān)測，系統(tǒng)可在不同的時刻通知不同的值班人員。1.3計(jì)量裝置監(jiān)測：遠(yuǎn)程監(jiān)測流量計(jì)運(yùn)行信息，分析計(jì)量故障、竊水等信息，及時發(fā)現(xiàn)用戶用水異常；負(fù)荷監(jiān)控：動態(tài)監(jiān)測用戶負(fù)荷，為用水政策執(zhí)行管理提供準(zhǔn)確、及時的負(fù)荷數(shù)據(jù)。

1.4強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理與通訊能力，采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，局域網(wǎng)內(nèi)的任何一臺電腦都可以訪問監(jiān)控電腦，在線查看監(jiān)控點(diǎn)位的溫濕度變化情況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測。系統(tǒng)不但能夠在值班室監(jiān)測，領(lǐng)導(dǎo)在自己辦公室和智能手機(jī)都可以非常方便地觀看和監(jiān)控。管理人員可以通過手機(jī)發(fā)送短信或GPRS上網(wǎng)查詢測量點(diǎn)的實(shí)時信息。

1.5系統(tǒng)可擴(kuò)充多種記錄數(shù)據(jù)分析處理軟件，能進(jìn)行繪制棒圖、餅圖，進(jìn)行曲線擬合等處理，可按TEXT格式輸出，也能進(jìn)入EXCEL電子表格等office的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理?，F(xiàn)場可存儲、顯示、查詢壓力、流量等數(shù)據(jù)及工作參數(shù)。存儲數(shù)據(jù)≥1萬條。數(shù)據(jù)存儲間隔、數(shù)據(jù)上報(bào)間隔可以設(shè)置。

1.6系統(tǒng)設(shè)計(jì)時預(yù)留有接口，可隨時增加減硬軟件設(shè)備，系統(tǒng)只要做少量的改動即可，可以在很短的時間內(nèi)完成?？筛鶕?jù)政策和法規(guī)的改變隨時增加新的內(nèi)容?？梢赃M(jìn)行系統(tǒng)或模塊的無限擴(kuò)展，便于長期的升級和維護(hù)，延長系統(tǒng)的壽命，通過更新部件，能讓系統(tǒng)一直存在下去，而不至于整個系統(tǒng)癱瘓，造成大量的投資損失。

1.7 支持多種供電方式：電池供電、太陽能供電、市電供電。大容量可充電電池供電、太陽能供電、市電供電條件下支持調(diào)度中心隨時問詢。防止因供電中斷導(dǎo)致系統(tǒng)終止，導(dǎo)致供水故障，保障供水的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.8 采用GPRS、短消息無線通信方式。無線GPRS網(wǎng)絡(luò)中的DTU模塊可以直接訪問到水務(wù)集團(tuán)內(nèi)部的主機(jī)。使用APN專線通信穩(wěn)定，不會有撥號時經(jīng)常出現(xiàn)的斷線及假在線情況；通信帶寬大，可以允許同時采集多個DTU數(shù)據(jù)；通信更快，節(jié)省采集時間。

1.9支持遠(yuǎn)程升級設(shè)備程序、設(shè)定參數(shù)。

2、水司調(diào)度中心功能

工作人員可以在調(diào)度中心遠(yuǎn)程監(jiān)測整個供水管網(wǎng)的壓力及流量情況，為供水調(diào)度工作提供數(shù)據(jù)依據(jù)，保障供水壓力平衡、流量穩(wěn)定；監(jiān)測整個城市供水管網(wǎng)測點(diǎn)的壓力、流量、流向、水質(zhì)信息。

2.1監(jiān)測各水廠出廠流量、出廠壓力、清水池水位、加壓泵工作狀態(tài)。

2.2監(jiān)測加壓泵站的水池水位、進(jìn)口壓力、水泵工作狀態(tài)、出口壓力；遠(yuǎn)程控制加壓泵的啟停。監(jiān)測直供水泵工作狀態(tài)、出口流量、出口壓力；遠(yuǎn)程控制水泵的啟停。

2.3監(jiān)測城市備用調(diào)節(jié)水池的水位。

2.4生成每個測點(diǎn)的壓力、流量數(shù)據(jù)曲線；生成每條管線壓力分布曲線。

2.5生成各種工作報(bào)表。

2.6輔助預(yù)測、發(fā)現(xiàn)爆管事故；提供輔助決策建議。2.7存儲、查詢、對比歷史數(shù)據(jù)。

2.8遠(yuǎn)程維護(hù)監(jiān)測設(shè)備。輔助管理管網(wǎng)管道、閥門、變送器、流量計(jì)等設(shè)備

注：深圳信立科技有限公司供水管網(wǎng)集中在線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，也適用于供暖，供熱，蒸汽熱力管網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，如溫度，壓力，流量的監(jiān)控。

第五篇：遠(yuǎn)程環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

遠(yuǎn)程環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2012-03-17f關(guān)鍵字： 在線監(jiān)測 上位機(jī) 無線服務(wù)

環(huán)保數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)是環(huán)境保護(hù)中的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測是人工采集數(shù)據(jù)，監(jiān)管效果差。針對這一問題設(shè)計(jì)了一種無線遠(yuǎn)程環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)，下位機(jī)采用西門子S7-200 PLC(可編程控制器)采集、存儲現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過GPRS(通用分組無線服務(wù))DTU(數(shù)據(jù)傳輸單元)主動向數(shù)據(jù)中心發(fā)送采集到的實(shí)時數(shù)據(jù)，并能夠在指定的時間段內(nèi)接收上位機(jī)指令，進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢;上位機(jī)利用VB 6.0的Winsock控件接收多臺數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析處理。該系統(tǒng)已經(jīng)在佛山市南海區(qū)運(yùn)行，有效地提高了環(huán)境監(jiān)管的效率。

傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測，大多是環(huán)保局工作人員到污染源現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，手工記錄工廠的污染治理情況。由于要監(jiān)測的廠家眾多，且廠家地理位置分散，工廠偷排現(xiàn)象十分普遍，即使花費(fèi)了大量的人力和物力也無法完整地采集到污染源的相關(guān)數(shù)據(jù)。可見，傳統(tǒng)的人工環(huán)境監(jiān)測手段已無法滿足環(huán)境監(jiān)測的需要，針對這些問題，設(shè)計(jì)一個遠(yuǎn)程環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)要求：①實(shí)時監(jiān)測生產(chǎn)設(shè)備和治污設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài);②能夠存儲一周內(nèi)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查詢和補(bǔ)足;③以動畫形式實(shí)時顯示設(shè)備狀態(tài)，以曲線形式進(jìn)行對比分析，為污染源監(jiān)管提供客觀科學(xué)依據(jù)，提高環(huán)保執(zhí)法現(xiàn)代化水平。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、遠(yuǎn)程傳送、上位機(jī)可靠接收數(shù)據(jù)是一個成功的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。本系統(tǒng)采用西門子PLC(programmable logic controllerr，可編程控制器)采集生產(chǎn)設(shè)備和治污設(shè)備的開關(guān)量信息;使用工業(yè)級GPRS(general packet radio service，通用分組無線服務(wù))DTU(data terminal unit，數(shù)據(jù)傳輸單元)傳送數(shù)據(jù);利用2個基于TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)協(xié)議的應(yīng)用程序之間相互通信的套接字(Socket)技術(shù)接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器將接收到的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，并以動畫、曲線等形式顯示。1 系統(tǒng)架構(gòu) 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)主要由3部分組成：西門子S7—200CPU 224XP CN采集實(shí)時數(shù)據(jù)部分、GPRS DTU數(shù)據(jù)傳輸部分、環(huán)保局?jǐn)?shù)據(jù)中心部分。、圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 1.1 PLC實(shí)時數(shù)據(jù)采集

PLC實(shí)時讀取輸入寄存器IW0的值，將時鐘信息和設(shè)備狀態(tài)信息數(shù)據(jù)打包后，通過串行口RS 485每隔30S將數(shù)據(jù)發(fā)送到GPRS DTU通信模塊，然后再傳送到中心服務(wù)器，供實(shí)時的動畫和曲線等顯示使用，PLC每隔5 min存儲一條記錄到歷史數(shù)據(jù)表中，歷史數(shù)據(jù)表可在指定的時間段內(nèi)接受數(shù)據(jù)中心服務(wù)器發(fā)送來的數(shù)據(jù)杏詢/數(shù)據(jù)補(bǔ)足等命令，完成相應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)查詢功能和某天的數(shù)據(jù)補(bǔ)足功能。1.2 GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸

GPRS是在現(xiàn)有GSM(global system for mobilecommunication，泛歐式數(shù)位行動電話系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上疊加了一個新的網(wǎng)絡(luò)形成的邏輯實(shí)體而發(fā)展出來的新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。GPRS的理論帶寬可達(dá)171.2 kbit.S-1，實(shí)際使用帶寬大約在10～70kbit.S-1，底層支持TCP/IP協(xié)議，使得GPRS能夠與Internet實(shí)現(xiàn)無縫連接，GPRS無線網(wǎng)絡(luò)具有接入速度快、永遠(yuǎn)在線、覆蓋面廣、運(yùn)營成本低廉、組網(wǎng)靈活、系統(tǒng)擴(kuò)容方便等特點(diǎn)。

GPRS DTU是GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)終端，GPRSDTU提供了RS232/RS485接口，可以跟PLC等串口設(shè)備連接起來進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，在GPRS DTU模塊上配置了串口設(shè)備的波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)中心的IP地址、端口等信息后，就可以透明地將PLC發(fā)往串口的數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送到Internet網(wǎng)絡(luò)，然后再通過局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。1.3數(shù)據(jù)中心服務(wù)器 數(shù)據(jù)中心服務(wù)器接收并保存數(shù)據(jù)到SQL(structured query language，結(jié)構(gòu)化查詢語言)數(shù)據(jù)庫中，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的操作，最終將數(shù)據(jù)以動畫、曲線等形式顯示，為科學(xué)執(zhí)法提供數(shù)據(jù)支持，數(shù)據(jù)的接收采用VB 6.0的Winsock控件來實(shí)現(xiàn)，是本系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，要求數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的IP地址與GPRS DTU中的IP地址一致。系統(tǒng)運(yùn)行時，啟動Socket監(jiān)聽，與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端建立通信連接之后，就可以進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)接收。2 PLC的程序設(shè)計(jì) 2.1 PLC通信方式

選擇合適的通信方式，是實(shí)現(xiàn)高效數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵。西門子S7—200系列CPU224XP_CN的通信方式有4種。

2.1.1點(diǎn)對點(diǎn)(point to point interface，PPI)方式

用于和西門子編程軟件或西門子的人機(jī)接口產(chǎn)品通信，是一種主從應(yīng)答式通信模式。這種通信方式需要專用的PPI電纜。

2.1.2多點(diǎn)接口協(xié)議(multipoint interface，MPI)方式

用于在西門子的產(chǎn)品之間建立小型的通信網(wǎng)絡(luò)，允許多主通信和主從式通信。2.1.3 DP(decentralized periphery，分散外設(shè))方式

用于實(shí)現(xiàn)與分布式I/O(遠(yuǎn)程I/O)的高速通訊。可以使用不同廠家的PROFIBUS(process field bus，過程現(xiàn)場總線)設(shè)備，但是需要專門的接口卡。2.1.4 自由端口通信方式

這種通信方式允許用戶根據(jù)自己的實(shí)際情況定義通信協(xié)議，在多種智能設(shè)備之間進(jìn)行通信。PLC通過串口將數(shù)據(jù)上傳至GPRS DTU，再由GPRS DTU通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。自由端口通信協(xié)議可以通過程序靈活控制PLC串口的通信方式，通過程序控制，在大部分時間內(nèi)使PLC作為主機(jī)，主動上傳實(shí)時數(shù)據(jù)，在指定的時間段內(nèi)又可使PLC為從機(jī)，接受上位機(jī)的查詢命令，進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查詢，這樣可以最大限度地降低系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量，降低運(yùn)營成本。2.2 PLC程序

PLC程序的流程如圖2所示，采用模塊化編程。主要程序?yàn)榇诔跏蓟映绦?，?shí)時數(shù)據(jù)發(fā)送子程序，歷史數(shù)據(jù)存儲子程序，歷史數(shù)據(jù)查詢中斷程序。2.2.1 串口初始化子程序 S7-200系列CPU224XP_CN提供了2個標(biāo)準(zhǔn)的RS485端口Port0和Port1，選用Port0進(jìn)行自由端口通信。串口初始化主要是設(shè)置一些標(biāo)志寄存器的值，讓其按照指定的方式通信，比如，通過改變特殊標(biāo)志位寄存器SMB30的值，就可以改變通信的波特率、奇偶校驗(yàn)位、停止位等信息。這些設(shè)定必須與GPRS DTU的相關(guān)參數(shù)值相一致。串口初始化子程序只在每次PLC重啟時運(yùn)行一次。

圖2 PLC程序流程圖 2.2.2實(shí)時數(shù)據(jù)發(fā)送子程序

S7-200系列PLC有專用的發(fā)送指令XMT，其格式為XMT_TABLE_PORT。接收指令為RCV，其格式為RCV_TABLE_PORT，其中PORT為通信端口，本系統(tǒng)設(shè)為端口0，TABLE為發(fā)送(接收)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，其第1個字節(jié)為發(fā)送字符的個數(shù)，最大為255字節(jié)。在本系統(tǒng)中，監(jiān)測的設(shè)備都是比較大型的設(shè)備，不會頻繁啟停，也就是說監(jiān)控對象的狀態(tài)不會頻繁地發(fā)生變化，每隔30 s發(fā)送一次實(shí)時數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)中心，已經(jīng)可以滿足系統(tǒng)的實(shí)時性要求。

2.2.3歷史數(shù)據(jù)存儲子程序

系統(tǒng)將采集到的生產(chǎn)設(shè)備和治污設(shè)備的開關(guān)量信息(2字節(jié))，隔5 min存儲一次到歷史數(shù)據(jù)表中?？紤]到要進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)補(bǔ)足查詢，每8 h(192字節(jié))數(shù)據(jù)作為一個數(shù)據(jù)存儲單元，再加上數(shù)據(jù)頭和數(shù)據(jù)尾等信息，一個數(shù)據(jù)區(qū)200個字節(jié)。歷史數(shù)據(jù)保存7 d需要4 200字節(jié)，在PLC內(nèi)存中就可以存儲最近7 d內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)。PLC程序使用時鐘信息確定每個數(shù)據(jù)具體的存儲位置。

2.2.4歷史數(shù)據(jù)查詢子程序

PLC利用時鐘信號控制自由端口通信，讓PLC在每天指定的時間段內(nèi)，允許數(shù)據(jù)中心服務(wù)器對下位機(jī)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢。當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)足時，就將缺失數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)(200字節(jié))全部發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，確保數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)的完整。查詢結(jié)束后，自動返回到PLC主動發(fā)送實(shí)時數(shù)據(jù)模式。3 上位機(jī)程序設(shè)計(jì) 3.1 Winsock控件原理

對數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠的接收是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵。Socket流式套接字是一種針對TCP的面向連接的套接字。直接采用Socket技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端通信比較復(fù)雜。因此，采用集成了Socket技術(shù)的Winsock控件。

Winsock控件是微軟Windows提供的網(wǎng)絡(luò)編程接口，提供了基于TCP/IP協(xié)議的接口實(shí)現(xiàn)方法。它把與網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)的Windows Sockets API(application programming interface，應(yīng)用程序接口)函數(shù)封裝成為一個整體。將網(wǎng)絡(luò)編程要用的函數(shù)作為控件的屬性和方法。通過對控件相關(guān)屬性的設(shè)置和方法的調(diào)用就可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通信功能。該控件為用戶提供了訪問TCP和UDP(user datagramprotocol，用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議)網(wǎng)絡(luò)的極其方便的途徑，并且適用于Microsoft Access，Visual Basic，VisualC++和Visual FoxPro等多種可視化編程環(huán)境。本系統(tǒng)有多臺數(shù)據(jù)終端，要為每臺數(shù)據(jù)終端建立一個線程，負(fù)責(zé)實(shí)時高效的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。Visual Basic 6.0的Winsock控件數(shù)組可以很方便地實(shí)現(xiàn)這一功能，因此采用Visual Basic 6.0開發(fā)上位機(jī)程序。

圖3表示單臺數(shù)據(jù)終端與服務(wù)器數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的過程。當(dāng)有多臺數(shù)據(jù)終端時，數(shù)據(jù)終端與服務(wù)器建立連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的過程相同，只需要增加新的Winsock控件實(shí)例，這里使用控件數(shù)組。具體方法是：在窗體中加入Winsock控件，命名為Listener，將它的Index屬性設(shè)置為0。作為Winsock控件數(shù)組的第一個元素。然后在窗體的Load事件中聲明一個模塊級的變量Count，把Count設(shè)置為0，數(shù)組中的第一個控件的Local port屬性設(shè)置為1011(與GPRS DTU一致)，接著調(diào)用控件的Listen方法。然后在連接請求時，代碼將檢測Index是否為0，如果為0，監(jiān)聽控件將增加Count的值，并使用該號碼來創(chuàng)建新的控件實(shí)例，然后使用新的控件實(shí)例接受新的連接請求。這樣就可以完成多臺終端與服務(wù)器數(shù)據(jù)中心通信程序的設(shè)計(jì)。

圖3單臺數(shù)據(jù)終端與服務(wù)器通信工作流程 3.2數(shù)據(jù)中心服務(wù)器接收數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)中心服務(wù)器接收PLC實(shí)時數(shù)據(jù)的界面如圖4所示?？梢钥闯?，接收的實(shí)時數(shù)據(jù)有12個字節(jié)，以16進(jìn)制顯示。在實(shí)時數(shù)據(jù)框中，00 04表示機(jī)器碼，09 12 02 09 33 02 00 04，表示09年12月02日09點(diǎn)33分02秒，00系統(tǒng)保留位，04表示星期三，8D CF表示設(shè)備的開關(guān)信息。在歷史數(shù)據(jù)框中，可以看到每隔30 s接收到的PLC的實(shí)時數(shù)據(jù)，1表示設(shè)備開，0表示設(shè)備關(guān)。在下位機(jī)補(bǔ)足數(shù)據(jù)框中，是數(shù)據(jù)中心服務(wù)器檢測到數(shù)據(jù)庫中某個時間段的數(shù)據(jù)有缺失時，進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)足查詢，得到的一段歷史數(shù)據(jù)。

圖4上位機(jī)接收的數(shù)據(jù)畫面

圖5實(shí)時狀態(tài)圖

服務(wù)器將收到的數(shù)據(jù)存儲到SQL數(shù)據(jù)庫中，然后在服務(wù)器的人機(jī)界面中，將數(shù)據(jù)以動畫、曲線等形式顯示出來，生動地展示污染源生產(chǎn)設(shè)備和治污設(shè)施的開關(guān)情況，為科學(xué)監(jiān)管廠家的治污情況提供了數(shù)據(jù)支持。4 結(jié)語

本文利用S7—200 PLC自由端口通信、GPRSDTU透明的數(shù)據(jù)傳輸、VB6.0的Winsock控件，成功實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)已經(jīng)成功地在佛山市南海區(qū)環(huán)保局運(yùn)行。數(shù)據(jù)采集終端可以在環(huán)境惡劣的廠區(qū)穩(wěn)定可靠運(yùn)行;數(shù)據(jù)中心平臺可以以動畫的形式實(shí)時觀測到廠區(qū)生產(chǎn)設(shè)備和治理設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。圖5顯示了某家工廠的設(shè)備運(yùn)行情況，指示燈為綠色表示設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)，否則為紅色。此外，還能將生產(chǎn)設(shè)備和治理設(shè)備的歷史運(yùn)行情況以曲線形式進(jìn)行對比，分析治理設(shè)備是否和生產(chǎn)設(shè)備同步運(yùn)行。