現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率的提高，得益于現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，在許多生產(chǎn)現(xiàn)場，我們都可以看到自動化設備的運行，遠程監(jiān)控及無人值守場站的設計是工業(yè)控制領域發(fā)展的方向。本設計利用無線網(wǎng)橋網(wǎng)絡及RTU，把距離生活基地比較高遠的水站現(xiàn)場的各種監(jiān)控數(shù)據(jù)及視頻監(jiān)視信號傳輸?shù)交氐谋O(jiān)控計算機上，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控及無人值守場站設計。采用這這種自動化的無人值守的控制方案，不僅可以節(jié)約人力成本的投入，***能夠?qū)崿F(xiàn)24小時自動化監(jiān)測與控制，***大地提高生產(chǎn)效率。
我公司南翼山集輸站距離生活基地100多公里，站內(nèi)生活用水及油井注水用水均來自采石嶺水站，采石嶺水站距離生活基地30多公里，處于荒無人煙的戈壁灘腹地的山丘之上，海拔3500米，常年氣候嚴寒，無人居住，自然環(huán)境惡劣。目前，水泵的啟、停要靠駐扎于此的數(shù)名工人進行人工操作，工人們生活乏味，條件艱苦。所以，有必要把該水站設計成遠程自動監(jiān)控、無人值守水站。
一、采石嶺水站工藝流程
采石嶺水站有一個2000M3的水罐，有兩臺水泵從水源處抽水注入水罐，水罐的出水管通往南翼山集輸站，為南翼山集輸站供應生活用水以及油井注水用水。
二、系統(tǒng)設計
1.現(xiàn)場儀表
在水罐的底部安裝***臺液位變送器，水罐底部安裝***臺雷達液位計，此處安裝兩臺液位計的目的，不但是為了可進行數(shù)據(jù)的對比，還可避免***臺液位計出現(xiàn)故障的時候，無法檢測水罐液位；在水罐底部安裝***臺溫度變送器，以測量水罐內(nèi)水溫；水罐出口水管安裝***臺電動球閥，目的是可以遠程操作，自動開、關水罐的出水管；兩臺水泵供電線路上各安裝一個電磁開關，來控制抽水水泵的啟、停；灌區(qū)安裝3臺網(wǎng)絡攝像頭，以便監(jiān)視整個灌區(qū)；安裝***臺RTU（遠程測控終端），用來采集液位計、溫度計的檢測數(shù)據(jù)，及電動球閥、電磁開關的的開、關狀態(tài)數(shù)據(jù)，同時還可以輸出開關量信號，控制電動球閥、電磁開關的開、關。
2.無線網(wǎng)橋通訊系統(tǒng)
現(xiàn)場和基地各安裝***臺50Km無線網(wǎng)橋，每臺無線網(wǎng)橋配一套適合遠距離傳輸?shù)膾佄锩嫣炀€，現(xiàn)場的天線負責發(fā)送數(shù)據(jù)，基地的天線負責接收數(shù)據(jù)，這樣便可組成無線網(wǎng)橋網(wǎng)絡，通過網(wǎng)絡接口與基地的監(jiān)控計算機相連。
3.無線網(wǎng)橋簡介
無線網(wǎng)橋就是無線網(wǎng)絡的橋接器，它可以把兩個或多個局域網(wǎng)絡通過無線傳輸?shù)姆绞竭B接到一起，形成一個完整的網(wǎng)絡系統(tǒng)。無線網(wǎng)橋傳輸標準通常采用802.11b和802.11a標準，802.11b標準的數(shù)據(jù)速率為11Mbps，頻段在2.4GHz，傳輸距離一般都在30Km以內(nèi)；802.11a標準的數(shù)據(jù)速率為54Mbps，頻段在5.8GHz，傳輸距離***遠可以達到80Km。
無線網(wǎng)橋主要由無線網(wǎng)橋主設備（無線收發(fā)器）以及天線組成。大多數(shù)無線網(wǎng)橋提供TCP/IP、RJ45 等接口，可方便地接入各種網(wǎng)絡。
無線網(wǎng)橋有三種工作方式：點對點、點對多點、中繼連接。
點對點和點對多點的工作方式比較高簡單，而構(gòu)建中繼連接的無線網(wǎng)橋的工作方式有兩種：單個橋接器作為中繼器；兩個橋接器背靠背的方式組成中繼點。（1）單個橋接器方式：使用一個無線網(wǎng)橋，通過分路器連接兩個天線。這種連接方式簡單實用，且成本低，但是由于雙向通訊共享帶寬，網(wǎng)絡帶寬較高小。（2）背靠背方式：兩個橋接器背靠背，通過“小布條”進行連接，這種方式適用于對帶寬要求較高高的用戶，這種連接保證每個無線網(wǎng)橋分別連接一個天線構(gòu)成橋接中繼，大大提高了帶寬。
本設計中，由于現(xiàn)場和基地的距離為30多Km，故選擇采用802.11a標準的50Km無線網(wǎng)橋，而由于只有兩個地點安裝無線網(wǎng)橋，所以采用點對點的工作方式。
4.RTU簡介
RTU（REMOTE TERMINAL UNIT），既遠程測控終端，具有強大的通訊功能，可用來監(jiān)視、控制與數(shù)據(jù)采集。
RTU是構(gòu)成自動化系統(tǒng)的核心裝置。通常由指令控制器及數(shù)據(jù)輸入輸出模塊、數(shù)據(jù)通訊部分、電源部分及輔助部件與柜體等五個部分組成。它具有下列技術(shù)特征：
?、啪哂卸喾N標準通信協(xié)議；
⑵使用標準的編程語言環(huán)境；
⑶具有強的抗電磁干擾能力；
?、染哂徐`活相互兼容的開放式接口。
⑸具有豐富的通信接口、支持多種通信方式，通信距離長；
?、示哂写笕萘康拇鎯δ芰Γ?br />
⑺安裝實時多任務操作系統(tǒng)；
?、踢m應環(huán)境能力強，可在環(huán)境溫度-40℃—70℃及環(huán)境濕度5%—95%RH的條件下工作；
與PLC（可編程控制器）相比，RTU具有PLC的大部分功能，也具有一些***有的功能，RTU的功能舉例如下：
⑴設備自診斷；
⑵程序自恢復；
?、遣杉M量、狀態(tài)量并向遠方發(fā)送；采集系統(tǒng)工頻電量，實現(xiàn)對電壓、電流、有功、無功的測量并向遠方發(fā)送；采集事件順序記錄并向遠方發(fā)送；
?、忍峁┒鄠€數(shù)字接口和多個模擬接口；可對每個接口的特性進行遠方或應當?shù)卦O置；具有當?shù)仫@示功能，當?shù)亟涌谟懈綦x器；
⑸接收并執(zhí)行遙控，接受遠方命令，選擇發(fā)送各類信息；可通過電信網(wǎng)和電力系統(tǒng)通道進行遠方設置；
?、逝c兩個及兩個以上的主站通訊；
?、酥С峙c微波、載波等設備的通訊，等等。
與PLC相比，RTU具有更加優(yōu)良的通訊能力以及***大的存儲容量，它比PLC更加適用于惡劣的溫度和濕度環(huán)境，還可以提供更多的計算功能。目前，RTU在石油、天然氣、水利、電力、市政等行業(yè)的自控系統(tǒng)中被廣泛的應用。
5.系統(tǒng)組成
現(xiàn)場各檢測儀表的數(shù)據(jù)由RTU采集，通過網(wǎng)絡通訊模塊傳輸給現(xiàn)場的無線網(wǎng)橋；網(wǎng)絡攝像頭的視頻數(shù)據(jù)也可以直接傳輸給無線網(wǎng)橋。無線網(wǎng)橋系統(tǒng)通過無線傳輸把各數(shù)據(jù)傳輸?shù)交氐谋O(jiān)控計算機。監(jiān)控計算機裝有組態(tài)軟件，可以進行各數(shù)據(jù)的顯示，并根據(jù)需要發(fā)出指令，通過無線網(wǎng)橋系統(tǒng)把指令傳輸給現(xiàn)場的RTU，由RTU輸出開關量信號，傳送給現(xiàn)場的電動球閥和電磁開關。
6.實現(xiàn)的功能
通過上述系統(tǒng)，可以在基地的監(jiān)控計算機上進行遠程監(jiān)視采石嶺水w站的各種數(shù)據(jù)：通過液位變送器、雷達液位計等設備，對水罐的液位、水溫、電動球閥及水泵的開關狀態(tài)、水站的視頻監(jiān)控圖像等。
還可以根據(jù)水罐的液位高低，發(fā)出開、關水泵及電動球閥的指令，通過無線網(wǎng)絡傳輸?shù)浆F(xiàn)場的RTU，由RTU發(fā)出開、關指令給電磁開關及電動球閥，從而控制水泵及電動球閥的開、關。
三、結(jié)語
本設計利用無線網(wǎng)橋網(wǎng)絡，實現(xiàn)了對采石嶺水站的遠程監(jiān)控，從而實現(xiàn)無人值守。事實上，在大西北，很多油氣集輸場站都處于戈壁灘或沙漠腹地，荒無人煙，環(huán)境惡劣，都可以依此進行設計為無人值守場站。
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