數(shù)傳電臺技術(shù)在攔河橡膠壩中的應(yīng)用

蘇建

摘 要：文章依據(jù)實際工程，總結(jié)了數(shù)傳電臺技術(shù)在城市橡膠壩遠程監(jiān)控的應(yīng)用，實現(xiàn)對不同地點的橡膠壩設(shè)備狀態(tài)及液位狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸，進行遠程控制，降低了橡膠壩的安全隱患，提升了城市水務(wù)設(shè)施管理、建設(shè)的自動化水平。

關(guān)鍵詞：通訊模塊；數(shù)傳電臺；數(shù)據(jù)中心

內(nèi)蒙古阿榮旗地處呼倫貝爾市，旗西面靠阿倫河。根據(jù)城市發(fā)展規(guī)劃，阿榮旗水務(wù)局在阿倫河上2011年建了5個攔河橡膠壩，目的是攔河蓄水服務(wù)農(nóng)業(yè)，打造城市景觀，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境。

橡膠壩相鄰平均1公里，每個壩站分別有3臺45KW充水泵，目的是給橡膠壩充、放水，兩用一備；2臺11KW排污泵，目的是保證壩站泵房不能有積水，一用一備；每個壩站靠近壩的端部一側(cè)有塊3米寬4米高的液壓閘板，目的是快速泄洪，通過壩站設(shè)備間液壓系統(tǒng)對其進行控制；同時在壩袋的前后2米位置放置一臺液位計實時監(jiān)控橡膠壩前后水位情況，在壩袋充水管道上安裝了壓力計監(jiān)測壩袋壓力；在壩站設(shè)備間外面放置一臺雨量計實時監(jiān)控雨量。每個壩站的設(shè)備狀態(tài)、液位、壓力和雨量都要通過無線通訊形式遠傳給數(shù)據(jù)中心，這個數(shù)據(jù)中心在水務(wù)局河道監(jiān)控中心。

哪種通訊方式可行？架設(shè)光纖的費用太高，租用或安裝電信寬帶或采用GPRS雖然可行，但線路敷設(shè)困難，費用高。因數(shù)據(jù)中心與最遠壩站距離7公里且中間沒有高的建筑物，處于平坦地區(qū)，故采用數(shù)傳電臺通訊的方式比較合適。實現(xiàn)步驟如下：

1 系統(tǒng)硬件配置

每個壩站配置1臺配電柜，1臺液壓柜，1臺水泵控制柜，1臺PLC柜，1臺雨量計。其中PLC柜內(nèi)置1套西門子S7-300系列的PLC系統(tǒng)，1臺深圳泰達鑫通信TDX-868A無線數(shù)傳電臺。PLC柜采集水泵控制柜和液壓柜內(nèi)元器件狀態(tài)，包括：運行、停止、故障、手動、自動；壩袋前后液位，壩袋壓力和雨量計雨量信號，直接傳輸給PLC模塊，PLC輸出信號對液壓系統(tǒng)、水泵和電動閥進行自動控制；數(shù)傳電臺模塊每個壩站各1塊，數(shù)據(jù)中心1塊。

（1） PLC柜配置。CPU模塊：312C，帶集成的數(shù)字量輸入輸出；電源模塊：307，為機架上的模塊提供DC24V電源；數(shù)字量輸入模塊：SM 321，32入；數(shù)字量輸出模塊：SM 322，16出；模擬量輸入模塊：SM 331，8入；通訊模塊型號：CP341，支持TCP/IP協(xié)議，RJ45接口；接口模塊：IM360，用于連接擴展機架。

（2）TDX-868A無線數(shù)傳電臺。提供RS-232，RS-485 通訊接口；發(fā)射功率5W，DC12V電源；通過撥碼開關(guān)設(shè)置工作頻率；傳輸距離≤15KM；可提供語音信號或數(shù)據(jù)信號的透明傳輸。

（3）數(shù)據(jù)中心配1臺TDX-868A無線數(shù)傳電臺與上位機串連，上位機連接交換機，通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)不同地域間的數(shù)據(jù)共享。

2 組網(wǎng)形式介紹

根據(jù)工程環(huán)境及用戶對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶嶋H要求選用點對多點的組網(wǎng)形式，這是一種最常用的組網(wǎng)形式。數(shù)據(jù)采集方式可采用巡檢的方式。

2.1 原理介紹

巡檢的方式適用于分站少的系統(tǒng)，這條與本工程相符。每個站點的數(shù)傳電臺使用不同增益的天線；系統(tǒng)在巡檢的工作狀態(tài)下，通過數(shù)據(jù)中心上位機的組態(tài)軟件設(shè)置相應(yīng)的巡檢時間對分站實現(xiàn)監(jiān)制。巡檢的工作過程如下：

中心站按照設(shè)定的時間依次向系統(tǒng)內(nèi)各個分站發(fā)出主控信號；并監(jiān)視各分站發(fā)回的壩袋壓力，壩袋前后液位，設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)。通常中心站開始運行后，首先向1#站以廣播方式發(fā)出主控指令，然后中心站返回到接收狀態(tài)，1#站的接收部分收到該指令后，通過PLC解出與1#相一致的地址碼，1#回傳相應(yīng)的從站信息到中心站的監(jiān)控系統(tǒng)，同步控制1#從站設(shè)備的開停。同樣如需取樣1#從站的相關(guān)信息參數(shù)，中心站的控制信號立即打開1#站模塊發(fā)射部分，將1#站所采集的數(shù)據(jù)流同地址碼一起發(fā)送到中心站，然后1#站模塊返回接收狀態(tài)；中心站收到1#站的數(shù)據(jù)后，經(jīng)過處理，在計算機的顯示屏上顯示出來，同時將數(shù)據(jù)儲存起來。中心站便依次以這種方式向其他站發(fā)出指令，同時接收、處理發(fā)回的各種數(shù)據(jù)。

當(dāng)巡檢工作結(jié)束后，若發(fā)現(xiàn)某一終端站未向中心站發(fā)回數(shù)據(jù)，會自動向該站發(fā)出指令；若依然沒有信息返回，則中心站即判斷該站已發(fā)生故障，同時發(fā)出告警信號立即處理。

2.2 站點硬件組成介紹

2.2.1 中心站

中心站由5W無線數(shù)傳電臺（含全向天線）、計算機、打印機和UPS電源組成。中心站是系統(tǒng)的控制中心，通過無線數(shù)傳電臺接收各分站發(fā)回的數(shù)據(jù)，通過RS232串口連接計算機，經(jīng)組態(tài)軟件匯總、打印。UPS電源為系統(tǒng)的應(yīng)急電源，保證中心站采集信息工作的正常。

2.2.2 分站

分站是由5W無線數(shù)傳電臺（含天線）、PLC模塊和二次儀表組成。分站是系統(tǒng)的執(zhí)行部分，它一方面通過無線數(shù)傳電臺將采集的數(shù)據(jù)發(fā)回中心站，另一方面通過無線數(shù)傳電臺接收中心站發(fā)來的控制指令通過PLC控制現(xiàn)場設(shè)備。

3 上位機軟件介紹

軟件有八個菜單，分別介紹如下：

（1）通電后，首先出現(xiàn)“用戶登錄”界面，選擇“用戶名”，輸入登錄密碼，點擊“確定”，進入“狀態(tài)監(jiān)控”界面。

（2）“狀態(tài)監(jiān)控”分為5個子界面，每個子界面內(nèi)容都包括4部分：實時數(shù)據(jù)，設(shè)備狀態(tài)，系統(tǒng)狀態(tài)，系統(tǒng)控制。

（3）“流程畫面”分為5個子界面，每個子界面對應(yīng)每個壩站的工藝流程。

（4）“故障報警”反應(yīng)壩站設(shè)備出現(xiàn)故障情況，壓力、液位是否到限值。

（5）“數(shù)據(jù)管理”有三個子菜單：實時趨勢圖，歷史趨勢圖，數(shù)據(jù)分析。a.“實時趨勢圖”實時反應(yīng)每個壩站壩袋壓力和壩袋前后液位。b.“歷史趨勢圖”以曲線的形式反映出每個壩站壩袋壓力和壩袋前后液位的歷史存儲數(shù)據(jù)。c.“數(shù)據(jù)分析”根據(jù)壩袋壓力歷史數(shù)據(jù)分析出壩袋常年承受壓力情況，間接反應(yīng)壩袋壽命情況。

（6）“參數(shù)設(shè)定”分為三類參數(shù)：壓力和液位限值，雨量計雨量限值，備用泵啟動周期。

（7）“數(shù)據(jù)打印”可對歷史數(shù)據(jù)以表格的形式進行打印。

（8）“幫助”對系統(tǒng)功能進行文字闡述，對系統(tǒng)故障進行文字說明。

4 結(jié)束語

通過數(shù)傳電臺在攔河橡膠壩工程的成功應(yīng)用，降低了用戶人工成本、設(shè)備故障率，延長了壩站設(shè)備的壽命，提高了壩站設(shè)備自動化水平；這種方式對將來壩站的增建擴容提供了無限空間。

參考文獻

[1]無線通訊信息手冊[M].北京：人民郵電出版社，2000.

[2]方彥軍.數(shù)傳電臺與MCGS工控組態(tài)軟件通信研究[J].電力自動化設(shè)備，2005.