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水利监控的应用

计算机自动化SCADA（Supervisory，Control and Data Acquisition）技术又称计算机四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）技术，是通过对远程现场的运行设备进行监视和控制，以实现远程数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。固迪电台以无线方式实现远程数据采集、监视与控制，与架设专用电缆（或光缆）、租用电信专线等方式相比，具有造价低廉、施工快捷、运行可靠、维护简单等优点。
用固迪电台所建立的无线电调度系统可与企业内部网络衔接，建立自控系统、调度系统、企业内部网（Intranet）系统的综合管理与控制系统。实现水厂生产过程的自动控制，监视监测点的参数，同时将取水厂生产运行数据实时送回公司内部。在公司能监视水厂的运行和管线输水情况。从而做到心中有数、合理调度、降低了生产成本、提高生产效率及公司的生产管理水平。
无线给水监测系统方案
（一）简介：
系统端机（RTU）采用带模拟量处理的PLC，电台采用固迪数传电台，采用半双工协议作为三遥系统的通信协议，采用通用的SCADA监控软件作为系统的软件开发监控平台。这样开发出来的系统能与水厂的自控系统实现实时通讯，在公司企业内部网的任何一个终端（包括调度室）可监视水厂的运行情况。
二．结构
中心调度室设在自来水公司办公大楼顶层，中心调度室与水厂采用固迪电台点对点通讯，中心调度室与输水管网测点采用固迪电台点对多点通讯。无线通讯采用具有SCADA功能的主从通讯协议，PLC通过其标准RS232接口或485接口与固迪数传电台相连实现无线通讯，通讯速率可达9600bps或19200bps。中心调度室对水厂自控系统可实行实时监视也可进行控制。
(1) 中心调度室
中心调度室设备的构成：调度室监控计算机一台，电源、固迪数传电台一台，电源和天线一套，监控软件一套。
中心调度室功能：在调度室计算机利用软件读取水厂参数（出厂水压力、流量、pH值、余氯，水泵开、停、故障状态等少量参数）和管网压力数据；上位机监控软件，用于监视水厂生产过程和管网压力，实现供水合理调度。
在调度室监控计算机可通过画面和曲线实现对现场的监测。供水调度人员可以根据采集的数据进行水厂的生产调度和指挥，还可打印各种报表。
(2) 水厂自控系统
整个水厂自控系统由1个中央控制站、若干个分控站组成，各分控站之间用固迪电台或光纤电缆连接，反应速度快，有利于系统的快速控制。此套系统控制比较完善、控制方式灵活多样。
中控室集中控制：中控室能对全厂的生产过程进行控制、监视并记录，动态反映各工艺环节的工作状态和主要的技术参数，产生各种生产报表。
　水厂与中心调度室采用点对点通讯。水厂通过中心调度室传输过来的实时数据，也可以监测管网各测点和各小水厂运行情况。
以某水利工程为例 :

　　某水利共有 5 个大坝需要远程监控，每个大坝设 4-8 个监控点，整个系统共有 36 路图像需要上传监控中心，要求如下 :

1. 视频监控点之间采用光纤联接 ;

2. 拓扑结构形成自愈环方式 ;

3. 所有摄像机可反向控制 ;

4. 为其它数据提供透明数据接口 ;

　　二、设计原则

　　视频压缩采用国际通用的压缩标准 :MPEG-2;

　　图像帧数 :PAL 制信号 25 帧 / 秒

NTSC 制信号 30 帧 / 秒

　　光传输系统支持双纤自愈环保护，支持光分支功能 ;

　　光传输系统支持视频信号反向传输 ;

　　系统具有可扩展性，适应用户扩容时不再占用光纤的需求 ;

　　光接口发送功率不小于 -10dBm, 接受 灵敏度 优于 -32dBm 。

　　三、系统总体结构

VOX 系统专为大容量，多节点的视频、音频、数据传输而设计 ; 系统集成了最新的视频压缩技术、数字通信技术、光通信技术和计算机技术。

VOX 系统内置光纤传输系统，视频压缩板采用标准的图像压缩算法对模拟图像压缩编码，数字化，复接到高速信道，通过电 / 光转换，信号发送到光纤通道 ; 视频解压缩板接收数字复用信号、解码，输出模拟图像，图像质量达到广播级效果。

VOX 系统摒弃了传统视频光端机 点对点 的传输模式，采用光纤通信系统中数字中继的技术，信号可在任何一点上下，非常灵活。通过时隙配置可以实现图像的全网交*，使用极为方便。

　　根据传输容量的不同， VOX 分为 VOX-155 和 VOX-622 两种系统。 VOX-155 系统最多可同时传输 30 路高质量视频信号、 30 路音频信号、多路异步数据。 VOX-622 系统最多可同时传输 126 路高质量视频信号、 126 路音频信号、多路异步数据。

VOX 采用模块化的结构 ------ 包含机箱、光传输板、业务板 ( 视频压缩板、视频解压缩板、数据板、 E1 版、以太网网桥、以太网接口板 ) 等模块。每个监控点可根据需要及数量选择相关的模块，一般在监控点配置一台 VOX 设备，需要机箱一个、光传输板一块、业务板若干。在监控中心需 VOX 机箱一个、光传输板一块、业务板若干。

　　在系统传输过程中， VOX-622 系统平滑兼容 VOX-155 ，使 VOX-155 成为 VOX-622 系统的光分支，通过光分支直接把图像传输到监控总中心，并且与分中心同时观看图像，互不干扰。

VOX 系统支持通过以太网与上级监控联网。在中心端 VOX 设备上插入一块 10/100M 以太网接口板，用于上传视频信号，并且与本地信号互不干扰。上级监控中心可以通过计算机上的解压软件观看图像。

VOX 系统可实现网管功能，可监测传输设备状态并配置 网络硬件 。由于点对点光端机的拓扑结构限制，传统的点对点光端机无法实现对全局设备的统一管理，当设备出现问题时，只能够凭经验查找问题 ; 而 VOX 系统可以通过的网管软件及时准确判断设备故障原因，极大的节省了人力资源。特别是当系统呈环状拓扑结构时，任何一处的设备或者光纤出现故障时，不影响系统的正常运转。

3.1 VOX 系统特点

　　综上所述， VOX 系统具有以下特点 :

　　·大容量传输特性 ------ 一根光纤上最多可传输多达 120 路视音频信号 ;

　　·高品质的图像质量 ----- 高清晰度，无马赛克现象 ;

　　·传输距离长 ----- 单系统最远可达 1800 公里 ;

　　·多种组网方式 ----- 即可形成强大的环网保护，又可以形成多节点链网 ;

　　·方便的扩容能力 ------ 插卡式结构，配置灵活 ;

　　·系统可扩展性强 ------ 增加监控大坝数目，可就近接入原有 VOX 系统统一管理。

　　·节省光纤资源 ------ 相较于传统的点对点设备， VOX 系统占用的拓扑路径最短 ;

　　·具备多种压缩方式 ------M-JEPG ， MPEG-2;

　　·强大的后台管理软件 ------ 故障自我诊断， 数字图像处理 。

四、系统框图和功能描述

　　根据实际要求，我们提供如下方案 :

　　方案一 : 采用 MPEG2 压缩方式

　　根据实际情况，若采用 MPEG2 压缩方式，建议整个系统采用两套 VOX-155 系统，每套 VOX-155 系统容量为 30 路，整个系统总容量为 60 路，现实际用 36 路。

每个大坝设 4-8 个视频监控点组成一个小系统，设 4-8 台摄像机、云台、解码器和一台 VOX-155 数字视频编码其一台 ;( 前 4 个大坝设 8 个监控点，最后一个大坝设 4 个监控点。 )