基于SCADA的通信站环境监控系统的研究与应用

Control system and technology控制系统与技术0　引言为了保证通信站、机房环境温度、湿度等设备的正常运行，移动通信站应采用SCADA监控系统，以切实提高通信站的管理水准。

文中便分析了SCADA系统，针对性的完成了环境监控设计。

1　SCADA系统综述SCADA系统又被称为监视采集与数据采集系统，可以用于远距离的数据监视与采集工作，有效实现了远程控制。

简单的SCADA系统只需要安装简单的软件便可以实现远程监控，而复杂的SCADA系统则需要安装大型的控制计算机室以及网络终端设备等。

首先硬件结构，其主要分为服务器以及客户端两个组成部分，其中客户端可以实施监控通信站内部的运行情况与环境，与客户进行有效的沟通与交流，服务器则主要分析处理客户端反馈的相关数据，针对数据的实际运行情况进行操作，数据总线属于客户端与服务器实现信息交互的主要方法。

其次是软件系统结构，由设计角度来看，SADA 系统属于管理软件，可以划分为不同的功能模块，直至划分至最简单的功能动作为止。

软件系统中主要包括信息采集以及信息处理两个组成部分，主要采集异常物质、光线以及声音等不同元素的数据，且数据处理主要下达操作指令，并完成不同元素数据信息的动作处理模式。

客户端在数据采集期间发挥主要功能，而服务器则可以有效处理数据。

为了保证各模块间可以保持相同的格式处理数据，应将统一接口设置于不同模块之间。

三是通信模式，这也是通信系统最为主要的通信方式，可以实现服务器与客户端系统的数据交换，分为主动发送、请求以及订阅等三种形式。

其中请求式主要在输入与输出接口之间设置驱动程序与设备运行的软件，在启动软件时向接口发出请求，当下达启动数据信息时，才可以执行命令。

主动发送主要指的是应向服务器报告环境异常信息，促使服务器执行正确的判断指令。

订阅通信方式使用并不频繁，且需要一定的规范格式，流程较为复杂[1]。

2　通信站环境监控系统通信站环境监测系统主要包括动力设备监控系统以及机房环境等部分，且应在变电所内设置电力通信网，地面调度中心采用有人值班模式，而其他通信站采用无人值班模式，为了保证正常运营，应做好通信电源以及机房环境的监控工作。

SCADA系统介绍SCADA系统是工控领域的一个重要应用形态，是一种基于现代信息处理技术及监测技术实现生产过程自动化控制和数据管理的系统，可以实现生产设备的远程监测和控制。

本文将对SCADA系统的定义、功能、组成部分、原理及应用领域等进行详细介绍。

一、 SCADA系统的定义SCADA是英文Supervisory Control And Data Acquisition系统的简称，也叫作监控与数据采集系统。

SCADA系统是一种应用于工业生产控制领域的现代化自动化系统。

SCADA系统通过远程数据采集和数据传输技术，实现了对生产设备的远程监测、控制和管理，其主要功能包括数据采集、数据处理、数据存储、报警和自动控制等。

二、 SCADA系统的功能SCADA系统在企业生产中的主要功能是实现生产设备的远程监测和控制，包括以下几个方面的功能：1、远程监测：通过远程传输数据技术，实时监测生产现场的各项参数数据，如温度、湿度、压力、流量、浓度、电流、电压等。

2、远程控制：通过远程控制技术，远程控制生产线上的各项设备，包括开关灯、开关机、调节温度、调节压力等。

3、数据记录：自动记录生产现场的各项参数数据，并进行存储，便于历史数据的查询和统计分析。

4、报警提示：根据预设的参数阈值，当生产现场某些参数出现异常时，及时发出报警提示，以保障生产设备的安全运行。

三、 SCADA系统的组成部分SCADA系统分为两个主要部分:前端和后端。

前端负责数据采集、数据处理、监视等工作，后端负责数据存储、统计分析、报警处理等工作。

下面将对SCADA系统的组成部分进行详细介绍。

1、前端前端包括数据采集设备、人机界面和通信模块等几个部分。

（1）数据采集设备数据采集设备通常由传感器、信号处理器、数据采集卡、数据采集仪器等组成。

传感器主要负责测量生产现场各项参数，信号处理器则负责对传感器采样的模拟信号进行处理，并将处理后的信号转化为数字量信号，数字量信号经过数据采集卡转化为计算机能够识别的信号，最后数据采集仪器将数据发送到计算机，供后续处理使用。

SCADA系统功能及其在油气生产系统的应用发布时间：2021-04-08T16:04:33.807Z 来源：《工程管理前沿》2020年34期作者：廖立新[导读] SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统廖立新大港油田公司审计处天津市300280摘要：SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统，随着物联网技术的广泛应用，应用自动化控制技术、网络通信技术实现油气生产站场的无人值守，控制中心集中管理控制已成为可能。

本文对SCADA系统构成及功能做了简要叙述，对其在油气生产中控制中心集中管理控制，生产场站无人值守的可能性提出了解决方案。

关键字：SCADA系统，无人值守1、SCADA系统概述SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统，即数据采集与监视控制系统，是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统；所具有的基本功能有以下特色：图形操作界面，系统动态模拟，即时和历史资料趋势曲线显示、警报处理系统、数据资料获取与记录，输出报表。

涉及到组态软件、数据传输链路（如：数传电台、GPRS等）。

远程终端单元(RemoteTerminalUnit，RTU)，一种针对通信距离较长和工业现场环境恶劣而设计的具有模块化结构的、特殊的计算机测控单元，它将末端检测仪表和执行机构与远程调控中心的主计算机连接起来，具有远程数据采集、控制和通信功能，能接收主计算机的操作指令，控制末端的执行机构动作。

RTU可以用各种不同的硬件和软件来实现，取决于被控现场的性质、现场环境条件、系统的复杂性、对数据通信的要求、实时报警报告、模拟信号测量精度、状态监控、设备的调节控制和开关控制。

由于各制造商采用的数据传输协议、信息结构和检错技术不同，各制造厂家一般都生产SCADA系统中配套的专用RTU。

RTU具有一些独特的特点：(1)通信距离长，同时提供多种通信端口，以适应分散应用和本地的不同通信要求。

1 概述基于Windows NT/ Windows 98/ Windows2000的SCADA-NT集成化保护监控系统处于整个电力自动化系统的站级控制层。

为了适应电力系统应用设备多、纵向横向联系紧密、扩建组建频繁等特点，SCADA-NT监控系统从分析、设计到具体编程，全部采用面向对象方法，融合了最新的计算机编程技术，在满足严格的可靠性、实时性要求基础上，更在系统的可组态性、可扩展性、可用性、可维护性等方面有新的突破。

使用SCADA-NT监控系统可以加快应用开发的速度，减少开发成本，降低项目实施和运行周期维护的费用，使您可以真正做到“人与设备的有机结合”。

SCADA-NT集成化保护监控系统在站级控制层采用客户机/服务器体系结构，DataServer（数据服务器）是整个SCADA系统应用级的服务器，完成通信管理、实时数据采集、数据存储、通信转发等各种重要任务；HMI（人机接口软件）、SysEdit（系统组态软件）、PicEdit（图片组态软件）、CtlEdit（自动化控制组态软件）是SCADA系统应用级的客户机，完成人机界面和各种系统维护功能。

这种结构设计使得SCADA-NT监控系统具有很强的扩展性，可以将它配置成从单节点到多个节点不同规模的网络系统，即在厂站级构成各工作站之间能共享信息和透明访问的高速局域网，在系统级构成不同地理跨度的广域网络和远程诊断、远程维护系统。

1.1 SCADA-NT的主要特点✧系统由精简化内核和各种扩展的功能模块组成，各功能模块能独立装入或卸出，并可灵活组合，特别适合于当今电力系统快速发展的需要，同时增强了系统的扩展性及同其它系统的互连能力；✧系统采用了网络化设计，客户机软件和服务器软件既可在同一台计算机上运行，也可通过局域网、远程网进行运行，这种设计使系统可组建成各种拓扑结构和地理跨度的网络，实现各计算机之间信息共享及互操作，支持远程维护和远程诊断；✧电网在线监控，包括遥测、遥信、遥控、遥调和SOE带时标事件记录，支持保护定值整定、保护投退、设备参数配置和实时波形分析、故障录波分析等各种强大的功能；✧灵活设定模拟量、开关量、电度、保护定值、SOE事件等对象的各种参数，便于工程安装、调试，便于用户维护和升级；✧提供各种能动态连接数据和操作的可视化图形元件，用于设计出具有生气和个性化的人机界面，使运行人员能直观地得到电网运行工况和执行各种控制、操作命令；✧提供无编程报表设计功能，用户能轻松地设计和修改各种符合电力系统设计要求的统计报表，包括各种日报表、月报表，用户想要的各种数据信息，SCADA-NT监控系统均能以完整、美观的报表方式提供；✧提供电气工程图纸设计和管理功能，使用户免去了繁杂的工程图纸管理工作和现场找图纸的困难；✧兼容Windows的操作风格，全中文提示，“傻瓜式”操作，降低了对运行操作人员的要求；✧声音报警、自动推出事件报警窗口和自动推出故障相关画面，及时通知运行人员发生的各种异常告警、故障事件；✧多级缩放、漫游各显示画面，画面之间的切换快捷流畅，使运行人员能快速、准确的获知当前的运行工况；✧用户定制菜单、工具条，能嵌入其它的应用程序，是一个完整可靠、可扩展的计算机应用软件；✧通信状态监测、通信报文监测、通信异常报警，这些强大的通信自检功能，有力的保证了系统运行的稳定性；✧变电站运行优化控制，如综合电压无功控制、过负荷控制、经济运行控制及各种控制连锁，为变电站的运行、管理上等级提供了技术保障；✧高性能、高可靠性的历史数据库系统，数据记录间隔5分钟、15分钟、30分钟、1小时可灵活设定；✧屏幕硬拷贝和统计报表、工程图纸的高质量打印，是SCAD-NT监控系统的重要特色；✧时钟同步功能，保证与SCADA-NT系统连接的各智能化设备间时差<5ms，为事故分析和诊断提供依据；✧提供与国内外著名厂家的智能化设备通信的各种软硬件通信功能模块和协议模块；✧提供CDT、DNP3.0等远程通信功能模块与上一级调度系统通讯，提供开放的二次开发接口和技术文档；1.2 SCADA-NT主要功能1）常用功能模块⏹通信设备驱动功能模块⏹通信协议解释功能模块⏹专业图形元件功能模块⏹可视化人机界面功能模块⏹实时数据库功能模块⏹自动化控制功能模块系统提供各种常用的功能模块，用户仅仅应用这些模块就能快速构建出一个比较完善的工程，而无须自己定制。

G N C S C A D A电力监控系统解决方案广州网控通信科技有限公司GUANGZHOU NET CONTROL COMMUNICATION TECH.CO.,LTD目录第一章前言 (3)1.1变电站监控系统的功能需求 (4)第二章GNC SCADA电力监控系统解决方案 (5)2.1功能架构 (5)2.2组网方案 (6)2.3解决方案 (6)2.3.1变电站监控主要功能 (6)2.3.2变电站监测总体解决方案 (7)2.3.3各变电站现场监测硬件系统解决方案 (9)第三章主要设备功能说明 (10)3.1各变电站硬件设备 (10)3.1.1GNC-M系列监控主机 (10)3.1.2电量变送器及监测仪 (11)3.1.3通用测控模块 (12)3.2GNC-Manager调度中心监控软件 (13)3.2.1运行环境 (13)3.2.2主要功能介绍 (13)第四章系统特点 (17)第一章前言随着电力事业的快速发展，目前对于骨干输变电线路上的超高压变电站（500KV,220KV,及绝大部分110KV变电站）大多已经建立起光纤传输连接，并在生产管理上建立了SCADA系统，可以进行中心调度、地区调度的多级监控、调度管理。

但是对于数量快速增加的农网的变电站、开闭所，由于数量大、分布范围广而大多尚未纳入电力SCADA系统中，随着针对这类无人值守站的管理监控要求的不断提高，以及对供电质量提高的需要，势必要将这类数量较大的配电网变电站、开闭所纳入统一的监控管理。

目前这类站的管理现状主要存在以下问题：(1)由于输电线路的状态无法监控，当线路故障停电的时候，只有用户报故障后才能根据报障信息确定故障点，然后安排线路检修排除故障，这个处理过程时间长，客户服务质量不高，是用电运行维护部门关心的一个问题，如果在停电发生时能够马上将信息发送到运维中心，就可以大大加快故障处理的过程。

(2)对变电站的设备运行状况，没有统一监测，只有定期巡检来确定设备状况，运行环境情况如何也没有监测，出了一些小故障不能及时发现排除，很可能造成更大的损失。

SCADA（监控和数据采集）系统是一种广泛应用于工业自动化和能源管理的技术。

它通过收集、处理和分析各种传感器和设备的数据，实现对物理过程的远程监控和控制。

SCADA系统的基础和应用实践对于提高生产效率、优化资源利用和减少运营成本具有重要意义。

基础概念：SCADA系统主要依赖于计算机、网络和远程通信技术，以实现对物理过程的监测和控制。

它通常包括一个中央控制器、数据采集设备和通信协议。

中央控制器负责接收数据并做出决策，数据采集设备负责收集现场数据并将其传输到中央控制器，通信协议则确保数据在不同设备之间的传输和交换。

应用实践：1. 工业自动化：SCADA系统广泛应用于各种工业应用中，如石油天然气开采、电力生产、制造业等。

通过监控设备的运行状态和环境参数，SCADA系统可以及时发现异常并采取相应的措施，从而确保生产过程的稳定性和安全性。

此外，SCADA系统还可以实现远程监控和远程维护，降低运营成本和提高效率。

2. 能源管理：SCADA系统在能源管理领域也发挥着重要作用。

例如，在电力行业中，SCADA 系统可以实时监测电网的运行状况，包括电压、电流、温度和设备状态等。

通过分析这些数据，可以预测潜在的故障和问题，并及时采取措施，确保电网的稳定运行。

此外，SCADA 系统还可以实现能源的优化利用，降低能源消耗和成本。

3. 智慧城市：在智慧城市建设中，SCADA系统也发挥着重要作用。

通过收集和分析各种传感器数据，SCADA系统可以实时监测城市环境、交通流量、公共安全等状况。

这有助于政府和企业及时采取措施，提高城市管理和服务水平，如优化交通流量、提高公共安全等。

4. 农业自动化：在农业领域，SCADA系统也得到了广泛应用。

通过监测农田环境参数（如温度、湿度、光照等），SCADA系统可以预测作物生长状况，并采取相应的措施（如调整灌溉、施肥等）以提高产量和质量。

此外，SCADA系统还可以实现远程监控和自动化控制，降低人工成本和提高生产效率。

数据采集与监控（SCADA）开发及应用方案一、实施背景随着中国产业结构的不断转型和升级，各行业对数据采集与监控的需求日益增长。

在此背景下，我们提出了一款全面、高效、可靠的数据采集与监控（SCADA）开发及应用方案，旨在满足各行业在生产管理、能源监测、环境监控等方面的需求。

二、工作原理我们的SCADA系统基于物联网（IoT）技术，通过部署各类传感器，实时采集各行业运营过程中的各类数据，如设备运行参数、生产过程数据、环境监测数据等。

同时，系统利用云计算和大数据分析技术，对采集到的数据进行处理、分析和存储，从而为企业的决策提供数据支持。

三、实施计划步骤1.需求分析：深入了解各行业客户的需求，明确系统需要采集的数据类型、监控的对象以及系统的功能需求。

2.系统设计：根据需求分析结果，设计系统的架构、界面、数据处理方式等。

3.技术开发：按照系统设计，开发系统的基础设施、数据库、前端界面等。

4.测试与优化：对开发完成的系统进行全面的测试，包括功能测试、性能测试、安全测试等，并根据测试结果进行优化。

5.部署与实施：将系统部署到客户现场，对客户员工进行操作培训，确保系统顺利投入使用。

6.后期维护与升级：对系统进行定期的维护和升级，确保系统的稳定运行和持续优化。

四、适用范围本方案适用于各类需要进行数据采集和监控的行业，如制造业、能源行业、环保行业等。

同时，我们还针对不同行业提供定制化的解决方案，以满足客户的特殊需求。

五、创新要点1.综合监控：我们的SCADA系统不仅可以实现设备运行参数的实时监控，还可以集成视频监控、环境监测等各类传感器数据，为客户提供更全面的监控信息。

2.大数据分析：系统利用大数据技术对采集到的数据进行深入分析，为客户提供趋势预测、异常检测等增值服务。

3.云端部署：我们的SCADA系统采用云端部署方式，客户无需购买和维护服务器等基础设施，降低了客户的IT投入成本。

4.移动办公：通过移动设备如手机、平板电脑等，客户可以随时随地访问系统，实现远程监控和管理。

第七节 SCADA系统一、SCADA系统概念SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统:即数据采集与监视控制系统。

远动系统:用电气化手段通过一个或多个相互连接（或非连接）的通道，对远方处于分散状态的生产过程的集中监测，控制和集中管理。

牵引供电SCADA系统是远动系统的一个典型应用SCADA系统由调度端、被控站及信道等组成。

调度端：设在电力调度所内完成远动对象的监控、数据统计及管理功能等；被控站:（RTU:Remote Terminal Unit）：受调度端监视的站称为被控站，被控站完成远动系统的数据采集、预处理，发送、接收及输出执行等功能；信道：远动信息传输的介质（通路）称为信道，可分为有线信道及无线信道。

SCADA信息的传输在信道中传输的远动信息分为上行信息和下行信息。

下行信息：从调度端发往被控站的信息称为下行信息（如下发遥控，遥调令），所有通道称为下行信道。

上行信息：从被控站发往调度端的信息称为上行信息（如被控站要上送的测量量，开关状态及事故信号等），所有信道称为上行信道。

远动系统信息传送方式分为两大类即循环方式（CDT）和查询（Polling）方式CDT方式（循环传送方式）：以被控站的远动装置为主，周期地采集数据，并且周期性地以循环的方式向调度端发送数据，即由被控端传送遥测、遥信量给调度端。

POLLING方式（查询传送方式）：以调度端为主。

由调度端发出查询命令，被控端按发来的命令工作，被查询的站向调度端传送数据或状态信息。

SCADA系统的工作方式：SCADA系统的工作方式有多种，可分为1：1工作方式，1：N工作方式及M：N工作方式。

1：N工作方式：指1个调度端对应N个被控站；M：N工作方式：指M个调度端对应着N个被控站。

牵引供电SCADA系统的类型:根据系统所采用的信道，被控站及调度系统的结构不同可有多种分类。

按信道结构分：传送信号是利用有线信道还是无线信道可分为有线和无线远动系统。