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。
(4)在巡检过程中,若发现故障或参数越限,可进行声光报警,并在大屏幕上动态显示以该站点位置为中主的放大地图及相应的工况、实测数据及故障形式。
(5)具有节省能源功能,实行全夜灯/半夜灯两种工作方式,由控制人员针对每条线路决定是否采用半夜灯方式及任意调节半夜灯的起止时间。同时还具有防窃电监测功能:当检测到某一支路电流值大于正常运行值时,若同一RTU中其它支路电流值正常(表明A/D芯片工作正常),则该支路存在窍电现象。
(6)采用虚拟仪表方法显示电压表、电流表、电度表等仪表形状,利用VB控件Meter在仪表盘上直观显示模拟数据量的动态变化。
(7)定时对所有RTU进行校时,确保外围站时间准确性。
(8)数据处理、存储及报表打印功能。
3.2 无线通信
3.2.1 通信介质
无线通信SCADA系统监控中心与RTU之间采用VHF/UHF无线电台进行数据传输,工作频率为203~450Hz(须向当地无线电管理部门申请相应的频点),数据通信的调制方式为FSK,传送速率为300~1200bps。RTU站点间分布较散,与监控中心距离较远,因此通信体制采用大区制。监控中心选用TAIT 855/856基地台,发射功率为45W,工作在全双工方式,覆盖范围与高增益全向天线铁塔的高度有关,半径可达几十公里。RTU采用Motorola GM300车载电台,配以定向天线,发射功率为25W,工作在半双工方式。
3.2.2 通信方式
监控中心采用广播方式或点对点方式向RTU发送命令。采用广播方式时,RTU只接收命令并执行,如校对时间、修改开/关灯时间等命令;采用点对点方式时,如遥测、遥控等命令,RTU先进行站点编号确认,若是则根据命令格式执行相应操作,如控制路为开/关、向监迭中心返回电流、电压、开关状态、故障码数据帧等。
3.3 外围站RTU结构模块设计
无线通信SCADA系统的外围站RTU结构图如图2所示。
RTU主要由单片机测控系统组成,包括数据采集处理及A/D转换电路、键盘显示电路、时钟电路、路灯全夜灯/半夜灯控制电路、无线通信电路。外围站都可独立运行,即使因通信故障等原因无法与监控中心联系,也可单独完成路灯系统的日益监控。