无线通信SCADA系统的实现与应用
摘要：介绍了城市路灯无线通信SCADA系统的实现方法，包括监控中心组成与功能、无线通信方式及RTU硬件电路模块设计。
关键词：SCADA系统测控系统电台通信
1SCADA系统的特点
SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）系统即监视控制与数据采集系统，是以计算机为基础的监测控制与调度管理自动化系统，能实现远程数据采集、设备控制、测量、参数调节以及信号报警等各项功能，可广泛应用于电力、水利、石油、化工、环保和市政等众多领域。
SCADA系统一般采用分散式测控、集中式管理的方式，整个系统由监控中心、若干个分散的远程测控终端RTU（RemoteTerminalUnit）和通信介质三部分组成。监控中心又称主站，是SCADA系统的核心，负责控制管理整个系统的运行；RTU又称外围站点，是采用微处理器或DSP的可独立运行的智能测控模块，完成各种远端现场数据的采集与处理、现场执行机构的控制以及与远程控制中心的通信，具有易扩展性和易维护性特点；通信介质根据实际需求和应用对象的不同多种实现方式，下面稍作分析。
2通信介质的选取
数据传输介质分为有线和无线两类。有线传输方式如：电力线载波、RS-485现场总线和PSTN公用电话网等。无线传输方式如：VHF/UHF无线电台、ISM扩频电台、GSM移动电话网以及卫星通信网等。每种方法各种其特点。
电力线载波利用现有的供电线路不需另铺专用通信线路，但电力线固有干扰较大，且载波信号只能在一个配电变压器区域内传送，通信跟踪较短；RS-485现场总线具有通信效率高、可靠性好等优点，但用于大容量系统时铺设专用线路工程造价太高。
PSTN公用电话网和GSM移动电话网的初期投入费用少，无盲区覆盖，但日积月累的运营费用极高；ISM（工业科学医疗用途）频段的扩频电台（2.4GHz）及微波（4GHz以上）可用于远距离、高性能传输，但价格昂贵。
VHF/UHF无线电台：传输距离较远，只需维护费用而无运营费用，系统使用及站点扩展很方便，尤其适用于大容量分散式SCADA系统，其性能价格比高，但必须向当地无线电管理部分申请相应频点才可使用。
由此可见，有线与无线方式各有利弊，有线通信的优势在于数据传输的可靠性，但当RTU分散时测控系统辅设专用线路造价过高；而无线通信则在大容量SCADA系统中优势明显。城市路灯监控系统正是采用VHF/UHF无线电台通信方式，已在南京、福州、长春等省会城市连续常运行几年且客户反映好。实践证明，只要解决好数据传输的可靠性这一关键问题，就能保证整个无线通信SCADA系统正常可靠运行。
3城市路灯无线通信SCADA系统的设计
该系统总体结构主要由三部分构成：监控中心、若干个外围站RTU及VHF/UHF无线电台进行数据通信。监控中心选用TAIT855/856基地台，外围站选用MotorolaGM300车载电台。城市路灯无线通信SCADA系统组网结构如图1所示。
3.1监控中心组成和功能
城市路灯无线通信SCADA系统的控制中心主要由主控机、后备机、服务器、大屏幕多媒体投影机、电台、铁塔及天线等组成。
主控机与服务器按Client/Server结构连网。主控机作为系统的客户机，由一台Intel工控机构成，用VB语言编程，主要功能实现人机界面并通过无线Modem与电台连，向RTU发送控制指令，接收返回的检测数据和状态参数。为提高系统的可靠性，在该系统中采用另一台Intel工控机作为后备机对主控机进行备份。
用一台IBM服务器作无线通信SCADA系统的数据库服务器，RTU采集到的数据经主控机处理后存放在数据服务器中，其它管理系统经授权可以直接访问该服务器，很容量实现系统间的数据共享。
监控中心主要完成以下功能：
（1）大屏幕多媒体投影机动态显示SCADA系统中每一个RTU在城市地图中所处位置及该站点的工作状态和实时参数（包括各条线路的交流电压、电流、功率、电度表读数、亮灯率等）。
（2）根据该城市所处经纠度及日出日落时间，制定出对应全年的每日开/关灯时间曲线以实时控制路灯的通/断；另外可由控制人员结合具体情况，修改开/关灯时间，并传送给RTU以进行控制。
（3）定时巡检/定点检测RTU，并通过无线Modem获取RTU返回的开关状态、数据参数及报警码 《无线通信SCADA系统的实现与应用》
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关键词：SCADA系统测控系统电台通信
1SCADA系统的特点
SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）系统即监视控制与数据采集系统，是以计算机为基础的监测控制与调度管理自动化系统，能实现远程数据采集、设备控制、测量、参数调节以及信号报警等各项功能，可广泛应用于电力、水利、石油、化工、环保和市政等众多领域。
SCADA系统一般采用分散式测控、集中式管理的方式，整个系统由监控中心、若干个分散的远程测控终端RTU（RemoteTerminalUnit）和通信介质三部分组成。监控中心又称主站，是SCADA系统的核心，负责控制管理整个系统的运行；RTU又称外围站点，是采用微处理器或DSP的可独立运行的智能测控模块，完成各种远端现场数据的采集与处理、现场执行机构的控制以及与远程控制中心的通信，具有易扩展性和易维护性特点；通信介质根据实际需求和应用对象的不同多种实现方式，下面稍作分析。
2通信介质的选取
数据传输介质分为有线和无线两类。有线传输方式如：电力线载波、RS-485现场总线和PSTN公用电话网等。无线传输方式如：VHF/UHF无线电台、ISM扩频电台、GSM移动电话网以及卫星通信网等。每种方法各种其特点。
电力线载波利用现有的供电线路不需另铺专用通信线路，但电力线固有干扰较大，且载波信号只能在一个配电变压器区域内传送，通信跟踪较短；RS-485现场总线具有通信效率高、可靠性好等优点，但用于大容量系统时铺设专用线路工程造价太高。
PSTN公用电话网和GSM移动电话网的初期投入费用少，无盲区覆盖，但日积月累的运营费用极高；ISM（工业科学医疗用途）频段的扩频电台（2.4GHz）及微波（4GHz以上）可用于远距离、高性能传输，但价格昂贵。
VHF/UHF无线电台：传输距离较远，只需维护费用而无运营费用，系统使用及站点扩展很方便，尤其适用于大容量分散式SCADA系统，其性能价格比高，但必须向当地无线电管理部分申请相应频点才可使用。
由此可见，有线与无线方式各有利弊，有线通信的优势在于数据传输的可靠性，但当RTU分散时测控系统辅设专用线路造价过高；而无线通信则在大容量SCADA系统中优势明显。城市路灯监控系统正是采用VHF/UHF无线电台通信方式，已在南京、福州、长春等省会城市连续常运行几年且客户反映好。实践证明，只要解决好数据传输的可靠性这一关键问题，就能保证整个无线通信SCADA系统正常可靠运行。
3城市路灯无线通信SCADA系统的设计
该系统总体结构主要由三部分构成：监控中心、若干个外围站RTU及VHF/UHF无线电台进行数据通信。监控中心选用TAIT855/856基地台，外围站选用MotorolaGM300车载电台。城市路灯无线通信SCADA系统组网结构如图1所示。
3.1监控中心组成和功能
城市路灯无线通信SCADA系统的控制中心主要由主控机、后备机、服务器、大屏幕多媒体投影机、电台、铁塔及天线等组成。
主控机与服务器按Client/Server结构连网。主控机作为系统的客户机，由一台Intel工控机构成，用VB语言编程，主要功能实现人机界面并通过无线Modem与电台连，向RTU发送控制指令，接收返回的检测数据和状态参数。为提高系统的可靠性，在该系统中采用另一台Intel工控机作为后备机对主控机进行备份。
用一台IBM服务器作无线通信SCADA系统的数据库服务器，RTU采集到的数据经主控机处理后存放在数据服务器中，其它管理系统经授权可以直接访问该服务器，很容量实现系统间的数据共享。
监控中心主要完成以下功能：
（1）大屏幕多媒体投影机动态显示SCADA系统中每一个RTU在城市地图中所处位置及该站点的工作状态和实时参数（包括各条线路的交流电压、电流、功率、电度表读数、亮灯率等）。
（2）根据该城市所处经纠度及日出日落时间，制定出对应全年的每日开/关灯时间曲线以实时控制路灯的通/断；另外可由控制人员结合具体情况，修改开/关灯时间，并传送给RTU以进行控制。
（3）定时巡检/定点检测RTU，并通过无线Modem获取RTU返回的开关状态、数据参数及报警码 《无线通信SCADA系统的实现与应用》
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