无线数传电台实现远程供水控制设计

摘要：为了保证供水调度指挥，需要有一个由调度指挥中心、现场测控分站和管网压力测量点组成的综合实时监控系统。城市供水调度监控系统中，由于各分厂、取水泵房、管网加压站及测压点具有分布范围广、数量多、距离远、个别地点地处偏僻等特点，造成部分监控点因施工不便或投入成本高而未能纳入监控系统，致使供水质量与供水安全下降。利用无线电数据传输站实现集中监控是非常灵活的，与架设专用电缆、租用电信线路等相比，具有成本低、施工速度快、运行可靠、维护简单等优点，性价比高。

关键词：数传电台；PLC；无线水塔供水控制；

无线监视控制与数据采集RASCADA技术又称计算机四遥(遥测、遥信、遥控、遥调)技术，是以PLC为基础的生产过程控制与调度自动化系统，通过无线数传电台与PLC实现远程数据采集、监视与控制，具有极强的组网通讯能力及投资少、建设周期短、实时性高、运行维护简单等优点。 一、系统特点

1.可靠性。本系统的设计选择高品质的无线数传电台及PLC产品，严格规范的施工安装，使系统具有较高的可靠性。

2.可行性。以现有成熟的系统和产品为对象，同时考虑到周边通信环境的现状和技术发展的趋势，并兼顾主管部门的管理要求，使设计的方案切实可行。 3.经济性。通过无线数传电台传输，替代了光纤和专线，降低了网络建设成本。

4.安全性。在设计中，本系统操作、管理采用多级密码使用权限，系统利用产品软、硬件及数据库提供的各种控制措施保证了供水安全。 二、主要设备性能

1.数传电台概述。无线数传电台是采用数字信号处理、数字调制解调、具有前向纠错、均衡软判决等功能的无线数据传输设备。无线数传电台作为一种通讯媒介，与光纤、微波、明线相比，它能实现某些特殊条件下专网监控信号的实时数据传输，具有成本低、安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围大小可选等优点，适合于点多而分散、地理环境复杂等场合。

2.产品特点。一机两用，既可作数传台使用，也可完成语音的半双工通信。存贮16个收、发信道，用户可根据情况配置使用或由程序控制使用。标准RS-232接口，可与任何具有RS-232接口的设备连接。具有多种通讯协议，包容性强。 3.工程组网和编程注意事项。完成工程组网是一个较复杂的系统工程，点对多点，多级管理，动态信道分配等都需要系统编程软件来支持和控制，在工程组网和编程中应注意的几点：（1）组网方式有多种形式，在该系统中选用点对多点组网方式。在对电台进行软件设置时，使用选址模式进行数据传输，选址模式是电台利用地址码来决定一帧数据有效与否的数据取舍模式，该模式以帧的方式进行数据传输，每帧数据都有地址码，电台通过地址码的比较，决定是否将接收的数据传送给终端，由于该模式具有一定的协议和规程，对用户来讲可减轻应用程序开发负担，缩短开发周期，特别适合点对多点的通信方式。（2）无线通讯系统在实施前应向当地无线电通讯管理部门申请无线数传电台使用的通讯频点，随便设置频点会受到相关管理部门的处罚或其它单位也使用该频点而造成的通讯干扰。无线数传电台频点确认后还需测试各监控点信号强弱，以便确认各监控点最佳天线位置及高度。（3）无线数传电台可工作于单信道、多信道方式。单信

道运用于简单组网或点对点通信，网内所有无线数传电台的工作信道号和频率设置为相同。多信道运用于较复杂的组网方式和用户较多、数据传输量大的通讯，以该方式工作时，应先确定信道频点，分配信道资源。建议一般情况下，分配的信道数不要多于4个。若使用了4个固定信道，则需要在中心站架设4个无线数传电台。多信道分配方式虽然需要的中心站电台数量较多，但应用开发相对简单，系统可靠性和使用效率较高。（4）通信距离这一技术指标作为衡量无线数传电台通信系统优劣的数据之一，它受到诸如接收灵敏度、发射功率、天线类型、收发天线的架设高度及传播路径地质地貌的状况等多种因素的制约，因而不应将其作为衡量一个无线数传系统技术水平高低的唯一数据。无线传输属于视距传输。在理想情况下其传输的极限距离可用下式表示：

式中:d表示距离；hr、ht分别表示收发信天线高度；用米(m)表示。在实际中，超过极限距离的地方也可能收到较强信号，这种现象称为超视距传播。（5）天线安装地点由于地形和环境的影响，天线接收到的电磁波是直射波、反射波及散射波的叠加，其结果决定了接收点处的场强幅度和相位，并直接影响天线的应用效果和安全。因此，选择天线架设位置应注意以下几个方面1）天线的发射或接收方向应避开障碍物(楼房、铁塔、桥梁等);2）天线架设地点应尽量远离干扰源(高压线、航线、铁塔、公路等);3）天线应尽量架设在附近的制高点；4）为了安全，天线必须安装避雷针，天线与电台联接处要安装专用避雷器，避雷针与避雷器都需可靠接地。 三、工程案例

1.系统设计。本工程采用远距离无线数传电台进行通讯传输，由控制深水井泵的水源地控制箱AP1、供水信号采集的水塔控制箱AP2和在值班室的显示控制箱AP3组成，每个控制箱内都由用户设备、无线数据传输设备、PLC三个主要部分组成。系统连接。如图，

2.控制方案。水塔控制箱AP2负责将水塔的侧水位、水压、水塔上水管流速、水塔下水管流速数据采集处理并传送至水源地控制箱AP1和显示控制箱AP3;水源地控制箱AP1负责接收水塔控制箱AP2和显示控制箱AP3数据控制深水井泵的启停，并将运参数反馈至显示控制箱AP3及故障指示灯；值班室的显示控制箱AP3负责接收水塔控制箱AP2水塔水位、水压、上下水管流速数据和水源地控制箱AP1运行状态及故障状态数据并显示，负责远程手动控制水泵运行。如果AP1的远程/本地开关在本地位则只有水源地控制箱AP1按钮控制深井泵启停，开关在远程位则水塔侧水位小于H低水泵启动，水位大于H高水泵停止，显示控制箱AP3自动/手动开关在手动位时水塔控制箱AP2的水位、水压、上下水管流速只在AP3上显示而不控制深井泵启停，AP3上启停按钮通过远程控制深井泵启停。如水源地控制箱AP1内接触器不吸合则反馈吸合故障报警，吸合而电机不转则说明水泵已损坏或接线故障报警，电机吸合而上水管流速X上水管径≤下水管流速X下水管径则反馈水泵机械故障报警。热继电器脱扣反馈过载报警。AP1、AP2、AP3通讯不畅为通讯故障在各自控制箱上皆有显示。系统采用的集散控制，为确保高可靠性；设有热故障和门禁报警，实现无人职守；内置看门狗功能，实时检测各端通讯是否正常，当异常时水泵自动停机，有水位、水压双重传感避免水泵失控造成溢水事故。

3.控制流程。本系统性能参数：1）工作频率：WDS 2510系列电台可工作于220~240MHz常规频段。2）物理接口：标准RS-232，通信速率9600bps，完全透

明传输,无需专用的通信软件。3）工作方式：全双工方式。4）传输距离：10公里以内。5）供电方式：电台工作时电压为12VDC,发射电流为575mA(2W功率,13.8VDC),接收电流为75mA。配开关稳压电源220VAC工作。6）工作温度：-30℃~+60℃，工作时：-40℃~+70℃。7）相对湿度：95%，40℃，无冷凝。 总之，该系统可大大降低了操作人员的劳动强度，并改善了操作人员的工作环境。设备具有调试简单、操作方便、使用安全、运行可靠、效率高、故障率低，实现了操作人在值班室对整个供水系统进行集中监控。同时由于软硬件均采用模块化结构，方便了工程技术人员的安装、调试和维修，能带来了很好的社会效益和经济效益。 参考文献：

［1］王国生.无线数传电台实现远程供水控制设计分析.2017. ［2］刘蓉.浅谈无线数传电台实现远程供水控制设计.2017.