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摘要：本文分析了我国水资源的现状和加强给排水自动化技术的重要意义，探讨了给排水自动化技术(SCADA系统)中的计算机技术、通讯技术、控制技术及传感技术，提出了优化SCADA系统的几点建议。
关键词：给排水；自动化技术
中图分类号：S276 文献标识码： A
一、我国水资源利用的现状
我国的淡水资源总量达2.8亿M3，占了全球淡水资源的6%，在全球淡水资源总量中名列第四，是全球淡水资源最丰富的国家之一。但是，我国的人均淡水资源量却只有2300M3，只达到世界平均水平的25%，是全球人均淡水资源最贫乏的国家之一。随着我国社会经济的高度发展，我国已成为世界上用水量是多的国家，年用水量大约占世界年用水量的13%，这使得我国淡水资源短缺与经济社会高速发展的矛盾变得越来越尖锐，而且，由于淡水资源的过度开发及浪费造成生态环境严重破坏，已经对我国的人民生活和社会生产造成了严重的影响，提高我国水资源的利用率，避免浪费，就成为水利工作的重中之重，而提高给排水自动化技术的水平，則是实现这一目标的重要手段。
二、给排水自动化技术(SCADA)
1、给排水自动化技术(SCADA)概述
我国水资源短缺与社会快速发展的矛盾，使得我们必须通过提高给排水自动化技术，加强和提高水资源的利用率，减少和避免水资源的浪费。建立在3C+S(Computer，Communi-cation，Control，Sensor)基础上的SCADA技术，是给排水自动化技术的核心，它包括四个方面的内容：
（1）计算机技术。近年来，计算机技术的飞速发展，使得Windows操作系统和网络技术不断的更新换代，功能也越来越强大。现在的SCADA系统都是基于Windows的，具有很好的图形化人机界面，其中PC机主要是用来做调度中心，SCADA系统就是通过一些组态软件平台，来完成给排水调度相关数据的采集与处理，并将这些数据显示和记录建档。其中，MMI的趋势分析和控制功能，优化了给排水的调度，提高了节能降耗的水平，而网络功能则大大扩展了多级SCADA系统的功能，更有利于水厂的多级管理。而且，随着PC软硬件的不断升级，SCADA系统运行的可靠性也得到大幅提升，功能也越来越强大和完善。美中不足的是，目前没有国产化的给排水自动化的forSCADA组态软件，只能使用昂贵的通用组态软件，造成使用成本上升。设计出给排水专用的国产化的forSCA-DA组态软件，不但具有非常广阔的前景，还有利于促进和提高中国给排水自动化技术的水平。
（2）通讯技术。通讯技术的选择关系到SCADA系统设计的合理性，它使SCADA系统变得更加的丰富。在SCADA系统的上层管理中，选择了LAN、WAN和Intranet等网络技术作为通讯技术，它们都是采用TCP/IP作为通讯协议的，并通过网关、路由器等连接形成一个系统。在SCADA系统终端中，数据线连接多数采用串行互连总线RS232、RS485和USB等方式，其中USB是能进行热切换、即插即用的接口，效率较高，得到了最广泛的应用。在现场、测量仪表与智能终端之间的通讯方式则包括无线通讯和有线通讯两类。无线通讯主要用在SCADA系统与测压终端、水源泵群、城市排水网之间的通讯，主要有微波、扩频通讯、卫星通讯、铱星通讯、超短波通讯、短波通讯、GSM、CDMA、双向无线寻呼等方式，其中双向无线寻呼是一种既可靠又廉价的通讯方式。有线通讯是指通过公共数据网进行通讯的方法，如PSDNISDN和BISDN等，特别是BISDN综合宽带数据网和光纤入户工程的推广和应用，在很大程度上方便和提升了城镇给排水SCADA系统终端的通讯功能，如：水源测压点、水源井、污水监控站等。
（3）控制技术。控制技术的可靠性主要是由控制设备的性能决定的，这些控制设备不仅包括SCADA系统的下位机，还包括下位控制单元，如：远方终端ＲTU、智能测控装置、专用的RTU、智能仪表、智能控制器以及PLC系统等。虽然在每个SCADA系统中都会有若干台控制设备，但主要有三种模式：PC+PLC模式、PC+单片机模式和纯进口的PC+ＲTU模式。PC+PLC模式是一种可靠性较高的技术产品，特点是严谨、方便，安装容易，编程简单易学，能给用户提供高性能的硬件，系统软件平台水平较高，用户软件平台易学、易懂，在给排水SCA-DA系统中主要用于复杂的计算和顺序逻辑控制，而且规模越大就越经济，在自来水厂中得到广泛的应用，主要用于对自来水净水过程、污水处理过程、自来水二级泵站多泵系统、远程调水中多泵阀等的控制。单片机RTU只能用于做测压点终端、简单水源井控制和简单环境的数据采集，但价格较低，而纯进口的PC+RTU模式费用非常昂贵，所以这两种模式应用较少。目前，主流的模式为混合模式，即采用PLC和单片机RTU构成混合SCADA下位机。
（4）传感技术。在SCADA系统中，有许多的现场数据需要进行采集和调控，如：水位、压力、流量、温度、湿度、浊度、余氯、BOD、COD、电压、电流、功率、电度、cosφ、等，这些都要通过传感器来进行。传感器有智能型和非智能型两种。非智能型只能用于电量标准化信号的转换和非电量理化数据向标准化电量信号的转换，而智能型不但具有非智能型传感器功能，还能够进行上、下限报警设置，数据显示，以及简单数字逻辑控制和PID调节等。
2、SCADA系统与IT系统
一个最基本的SCADA系统一般由以下几个部分组成：数据服务器：它为SCADA系统提供各种数据服务，包括：实时数据库和实时数据服务、历史数据服务、报警管理服务、日志服务、用户和授权管理等。客户监控站：它提供给操作人员一个人机交互的界面（HMI），使得操作人员在其上完成对现场被控对象的各种监视和操作任务。通讯站（前端机）：通讯站是SCADA与现场单元之间的交互接口，按照其协议不同，又可分为很多种类。其他站点：包括计算站、WEB服务站、移动接入设备（如手持终端、便携机、ipad）等。
现场单元：指的是直接与被控物理装置连接的设备单元，包括但不限于：可编程逻辑控制器（PLC）、集散控制系统（DCS）、远程测控终端（RTU）、智能电子设备（IED）等。
网络：SCADA系统的网络是最为复杂的，一般包括：连接各个现场设备的现场总线网络，连接数据服务器、通讯站与现场设备的控制网络，连接SCADA系统的各类服务器、监控站、工程师站和打印机等节点的系统网络，连接其他站点（如手持终端、便携机、ipad）的远程接入网络，以及用于连接企业上层管控系统（如MES、ERP）的管理网络。
在一些比较大型的SCADA系统中，又有分级的概念，如城铁SCADA系统中分为变电所、车站、控制中心三级。在上一级上可以监控下一级的全部设备，在上一级系统里有下一级的全部数据库以及各项服务。
早期的SCADA系统一般是由设备制造商封闭开发的，它有如下特点：采用专有通讯网络、专有操作系统、甚至专有的操作站硬件、专用的存储设备与存储介质、不使用通用以太网、没有Internet的接入等特点，从信息安全的角度来看，这个系统是“本质安全”的。随着计算机技术、互联网的飞速发展，SCADA系统越来越多地采用了大量通用IT技术和设备，表现出如下特点：采用通用的计算机硬件设备，以太网无处不在、无线设备与无线网络接入、远程配置与远程控制、windows和Linux通用操作系统的使用、通用基础软件（数据库软件、Office软件）、商务供应订单系统在线连接等，从网络安全的角度来看，这一系统“有巨大的挑战，很容易被利用”，并且采用的是通用设备与通用技术，其技术更容易被人掌握。
3、优化给排水自动化技术(SCADA)的措施
首先，要充分利用社会资源，不断地发展和升级PC的软、硬件平台，构建出一个性能更可靠、功能更完善的SCADA调度中心。其次，设计制造出集成化的SCADA系统，使SCADA系统趋于更加的合理，性能更加可靠，价格更加低廉。三是加强对技术人员的进行定期培训，提高其技术水平，并培养出更多合格的技术人员，壮大技术人员的队伍。
结束语
SCADA系统是给排水自动化技术的基础，我们只有通过加强对SCADA系统的应用，才能逐步提高我国给排水自动化技术的水平，使我国水资源的利用更加的合理，让给排水工程更好地为人民生活和社会生产服务。
参考文献
[1]张杨，刘陟升．SCADA系统分析及探索[J]．科技资讯，2009(22)．
[2]杨立福，赵静生，张公度．给水排水自动化技术(SCA-DA)综述[J]．给水排水，2000(03)．
关键词：给排水；自动化技术
中图分类号：S276 文献标识码： A
一、我国水资源利用的现状
我国的淡水资源总量达2.8亿M3，占了全球淡水资源的6%，在全球淡水资源总量中名列第四，是全球淡水资源最丰富的国家之一。但是，我国的人均淡水资源量却只有2300M3，只达到世界平均水平的25%，是全球人均淡水资源最贫乏的国家之一。随着我国社会经济的高度发展，我国已成为世界上用水量是多的国家，年用水量大约占世界年用水量的13%，这使得我国淡水资源短缺与经济社会高速发展的矛盾变得越来越尖锐，而且，由于淡水资源的过度开发及浪费造成生态环境严重破坏，已经对我国的人民生活和社会生产造成了严重的影响，提高我国水资源的利用率，避免浪费，就成为水利工作的重中之重，而提高给排水自动化技术的水平，則是实现这一目标的重要手段。
二、给排水自动化技术(SCADA)
1、给排水自动化技术(SCADA)概述
我国水资源短缺与社会快速发展的矛盾，使得我们必须通过提高给排水自动化技术，加强和提高水资源的利用率，减少和避免水资源的浪费。建立在3C+S(Computer，Communi-cation，Control，Sensor)基础上的SCADA技术，是给排水自动化技术的核心，它包括四个方面的内容：
（1）计算机技术。近年来，计算机技术的飞速发展，使得Windows操作系统和网络技术不断的更新换代，功能也越来越强大。现在的SCADA系统都是基于Windows的，具有很好的图形化人机界面，其中PC机主要是用来做调度中心，SCADA系统就是通过一些组态软件平台，来完成给排水调度相关数据的采集与处理，并将这些数据显示和记录建档。其中，MMI的趋势分析和控制功能，优化了给排水的调度，提高了节能降耗的水平，而网络功能则大大扩展了多级SCADA系统的功能，更有利于水厂的多级管理。而且，随着PC软硬件的不断升级，SCADA系统运行的可靠性也得到大幅提升，功能也越来越强大和完善。美中不足的是，目前没有国产化的给排水自动化的forSCADA组态软件，只能使用昂贵的通用组态软件，造成使用成本上升。设计出给排水专用的国产化的forSCA-DA组态软件，不但具有非常广阔的前景，还有利于促进和提高中国给排水自动化技术的水平。
（2）通讯技术。通讯技术的选择关系到SCADA系统设计的合理性，它使SCADA系统变得更加的丰富。在SCADA系统的上层管理中，选择了LAN、WAN和Intranet等网络技术作为通讯技术，它们都是采用TCP/IP作为通讯协议的，并通过网关、路由器等连接形成一个系统。在SCADA系统终端中，数据线连接多数采用串行互连总线RS232、RS485和USB等方式，其中USB是能进行热切换、即插即用的接口，效率较高，得到了最广泛的应用。在现场、测量仪表与智能终端之间的通讯方式则包括无线通讯和有线通讯两类。无线通讯主要用在SCADA系统与测压终端、水源泵群、城市排水网之间的通讯，主要有微波、扩频通讯、卫星通讯、铱星通讯、超短波通讯、短波通讯、GSM、CDMA、双向无线寻呼等方式，其中双向无线寻呼是一种既可靠又廉价的通讯方式。有线通讯是指通过公共数据网进行通讯的方法，如PSDNISDN和BISDN等，特别是BISDN综合宽带数据网和光纤入户工程的推广和应用，在很大程度上方便和提升了城镇给排水SCADA系统终端的通讯功能，如：水源测压点、水源井、污水监控站等。
（3）控制技术。控制技术的可靠性主要是由控制设备的性能决定的，这些控制设备不仅包括SCADA系统的下位机，还包括下位控制单元，如：远方终端ＲTU、智能测控装置、专用的RTU、智能仪表、智能控制器以及PLC系统等。虽然在每个SCADA系统中都会有若干台控制设备，但主要有三种模式：PC+PLC模式、PC+单片机模式和纯进口的PC+ＲTU模式。PC+PLC模式是一种可靠性较高的技术产品，特点是严谨、方便，安装容易，编程简单易学，能给用户提供高性能的硬件，系统软件平台水平较高，用户软件平台易学、易懂，在给排水SCA-DA系统中主要用于复杂的计算和顺序逻辑控制，而且规模越大就越经济，在自来水厂中得到广泛的应用，主要用于对自来水净水过程、污水处理过程、自来水二级泵站多泵系统、远程调水中多泵阀等的控制。单片机RTU只能用于做测压点终端、简单水源井控制和简单环境的数据采集，但价格较低，而纯进口的PC+RTU模式费用非常昂贵，所以这两种模式应用较少。目前，主流的模式为混合模式，即采用PLC和单片机RTU构成混合SCADA下位机。
（4）传感技术。在SCADA系统中，有许多的现场数据需要进行采集和调控，如：水位、压力、流量、温度、湿度、浊度、余氯、BOD、COD、电压、电流、功率、电度、cosφ、等，这些都要通过传感器来进行。传感器有智能型和非智能型两种。非智能型只能用于电量标准化信号的转换和非电量理化数据向标准化电量信号的转换，而智能型不但具有非智能型传感器功能，还能够进行上、下限报警设置，数据显示，以及简单数字逻辑控制和PID调节等。
2、SCADA系统与IT系统
一个最基本的SCADA系统一般由以下几个部分组成：数据服务器：它为SCADA系统提供各种数据服务，包括：实时数据库和实时数据服务、历史数据服务、报警管理服务、日志服务、用户和授权管理等。客户监控站：它提供给操作人员一个人机交互的界面（HMI），使得操作人员在其上完成对现场被控对象的各种监视和操作任务。通讯站（前端机）：通讯站是SCADA与现场单元之间的交互接口，按照其协议不同，又可分为很多种类。其他站点：包括计算站、WEB服务站、移动接入设备（如手持终端、便携机、ipad）等。
现场单元：指的是直接与被控物理装置连接的设备单元，包括但不限于：可编程逻辑控制器（PLC）、集散控制系统（DCS）、远程测控终端（RTU）、智能电子设备（IED）等。
网络：SCADA系统的网络是最为复杂的，一般包括：连接各个现场设备的现场总线网络，连接数据服务器、通讯站与现场设备的控制网络，连接SCADA系统的各类服务器、监控站、工程师站和打印机等节点的系统网络，连接其他站点（如手持终端、便携机、ipad）的远程接入网络，以及用于连接企业上层管控系统（如MES、ERP）的管理网络。
在一些比较大型的SCADA系统中，又有分级的概念，如城铁SCADA系统中分为变电所、车站、控制中心三级。在上一级上可以监控下一级的全部设备，在上一级系统里有下一级的全部数据库以及各项服务。
早期的SCADA系统一般是由设备制造商封闭开发的，它有如下特点：采用专有通讯网络、专有操作系统、甚至专有的操作站硬件、专用的存储设备与存储介质、不使用通用以太网、没有Internet的接入等特点，从信息安全的角度来看，这个系统是“本质安全”的。随着计算机技术、互联网的飞速发展，SCADA系统越来越多地采用了大量通用IT技术和设备，表现出如下特点：采用通用的计算机硬件设备，以太网无处不在、无线设备与无线网络接入、远程配置与远程控制、windows和Linux通用操作系统的使用、通用基础软件（数据库软件、Office软件）、商务供应订单系统在线连接等，从网络安全的角度来看，这一系统“有巨大的挑战，很容易被利用”，并且采用的是通用设备与通用技术，其技术更容易被人掌握。
3、优化给排水自动化技术(SCADA)的措施
首先，要充分利用社会资源，不断地发展和升级PC的软、硬件平台，构建出一个性能更可靠、功能更完善的SCADA调度中心。其次，设计制造出集成化的SCADA系统，使SCADA系统趋于更加的合理，性能更加可靠，价格更加低廉。三是加强对技术人员的进行定期培训，提高其技术水平，并培养出更多合格的技术人员，壮大技术人员的队伍。
结束语
SCADA系统是给排水自动化技术的基础，我们只有通过加强对SCADA系统的应用，才能逐步提高我国给排水自动化技术的水平，使我国水资源的利用更加的合理，让给排水工程更好地为人民生活和社会生产服务。
参考文献
[1]张杨，刘陟升．SCADA系统分析及探索[J]．科技资讯，2009(22)．
[2]杨立福，赵静生，张公度．给水排水自动化技术(SCA-DA)综述[J]．给水排水，2000(03)．