Система удаленного мониторинга объектов муниципального предприятия «Водоканал»

-- Понедельник, 28 Ноябрь 2011 21:06

МП «Водоканал» – одно из основных предприятий города Лыткарино Московской области, обеспечивающее его нормальную жизнедеятельность. Ключевые задачи – подача воды и удаление канализационных стоков, бесперебойное обеспечение населения и предприятий водой. Всего в систему подключено 3 водозаборных узла (ВЗУ) с насосными станциями второго подъёма, 17-ю артезианскими скважинами и 7 резервуарами. Хозяйство водоканала (пункты водозабора, насосные станции второго подъема, здание управления водоканала ) характеризуется разбросанностью объектов по территории общей площадью около 17 км2, поэтому основные трудности в реализации системы ложатся на организацию доставки данных от точек измерения.

Предназначение, функции, особенности, структура системы

Система предназначена для сбора, обработки и предоставления различным службам предприятия своевременной информации о режимах работы технологического оборудования и объемах выкачанной и поданной в городскую сеть воды.

Система контролирует:

• расход и давление воды на выходе в сеть водоснабжения;
• подачу воды из артезианской скважины;
• ток скважинных и подкачивающих насосов;
• сигнализацию и регистрацию проникновения в помещения удаленных артезианских скважин;
• изменение уровня воды в резервуарах;

Кроме того, система удаленного мониторинга объектов обеспечивает автоматическое формирование отчетов по основным параметрам добычи и распределения.

На нижнем уровне системы расположены датчики течения SI5004 с аналоговым выходом производства IFM, датчики давления PC-28 и уровнемеры SG-25 для непрерывного измерения уровня воды в резервуаре Applisens, преобразователи тока Е842С и Е1842С производства группы Алекто, контроллеры I-7188XAD и модули ввода аналоговых сигналов I-7017Z от ICP DAS.

Связь между узлами системы организована по GSM-каналам. Это связано с тем, что большие расстояния делают слишком дорогой прокладку кабельной сети, а сложный рельеф местности не позволяет добиться прямой видимости между объектами естественным образом. Осуществляют связь GSM/GPRS/EDGE модемы MOXA OnCell G3150.

Управляющий сервер работает на базе процессора Intel Core i5-660 3,33GHz/ 2хDDR3 с операционной системой Windows 7 Pro. Визуализируются технологические процессы (число работающих скважин, текущие аварии, основные параметры водоснабжения, несанкционированные проникновения в павильоны артезианских скважин) на рабочих местах руководства предприятия, диспетчера и главного инженера. Главный инженер уделяет особое внимание информации о режимах работы насосов (сравнению тока и расхода), соответствию режимов номинальным (нормативным). Наглядное представление суточных колебаний подачи воды позволяет обоснованно управлять графиком включения/отключения насосов артезианских скважин. В настоящее время (период гарантийного обслуживания) для наблюдения за системой не потребовалось выделения в штате предприятия отдельного специалиста.

Созданная система не исчерпывает потенциальных возможностей, не всегда востребованных заказчиком. Пока осталась в перспективе задача локализации аварии трубопровода для диспетчера, учет энергоресурсов и управление технологическим процессом. Предлагаемая реализация системы позволяет поэтапно наращивать ее. Расширение системы (установка дополнительных точек измерения) позволит организовать учет энергоресурсов (воды, тепла, электроэнергии) по подразделениям, установка исполнительных механизмов (задвижек с электроприводом) и подключение в систему имеющихся ПЧ и УПП позволят перейти к дистанционному управлению объектами. Углубление системы (наращивание функциональности) поможет не только оперативно отображать состояние объектов, но и управлять ими. Преимуществом системы следует считать безболезненное (без переделки и потери данных) наращивание функциональности.
Система легко переносится на другие подобные объекты.

Аппаратная платформа системы мониторинга

В качестве устройств сбора и хранения данных в проекте были использованы контроллеры ICP DAS I-7188XAD и модули ввода аналоговых сигналов ICP DAS I-7017Z. Промышленное исполнение, надежность, функциональность и конкурентоспособная цена устройств определили выбор в пользу известного тайваньского производителя. Устройством связи стал сотовый IP-модем GSM/GPRS/EDGE MOXA OnCell G3150. Разработчики системы удаленного мониторинга объектов называют следующие преимущества модема:

• Программное обеспечение виртуальных портов входит в поставку.
• И драйвер и утилита OnCell Search имеют удобные настройки.
• Наличие Web интерфейса облегчает работу с модемом.
• Возможность работы в разных диапазонах позволило использовать 1800 МГц в точке с неудовлетворительными условиями связи.
• Наличие двух последовательных интерфейсов (RS232/485) позволило легко изменить схему подключения, когда возникла необходимость из-за условий связи перенести антенну (и модем) на значительное расстояние от шкафа, недопустимое для RS232.
• Наличие индикации силы GSM сигнала.
• Функция GuarranLink, доступная в новом Firmware модема, позволяет компенсировать почти все ситуации, связанные с недостатками GPRS канала передачи данных.
• ПО OnCell Central Manager помогает в обслуживании.

Разработчики систему указали лишь на один недостаток модема: OnCell Driver Manager не поддерживает Windows 7

Применение контроллеров ICP DAS и сотового IP-модема MOXA

В связи с невысокой надежностью канала передачи данных на каждом объекте вынужденно используется контроллер, который может хранить некоторый объем данных в случае перерывов в GPRS связи.

Для опроса контроллеров используется режим модема Reverse Real COM, обеспечивающий наличие виртуальных последовательных портов на сервере сбора данных. Модемы регистрируются в сети GPRS с динамическим IP. В системе имеется только один статический IP: на роутере, который является точкой доступа к сети Интернет-провайдера. На роутере настроено перенаправление портов, используемых модемами, на сервер сбора данных, находящийся в локальной сети, на котором установлено следующее ПО:

• Менеджер виртуальных портов (NPort Driver Manager, MOXA)
• OPC сервер для работы с MasterPLC по GSM каналам (M-PLC-OPC-HDA-GSM, ИнСАТ)
• Исполнительная сетевая SCADA-система на 2500 внешних точек ввода-вывода (Soft-SCADA-RT-MSRTNET, ИнСАТ).

Один из объектов оказался в точке «провала» GSM связи – во впадине между поросшими лесом холмами. Уровень сигнала оказался слишком низким и непостоянным. С антенной 3 dB он в течение 15 минут менялся от 18 до 7 RSSI (при максимуме 30 RSSI). Использование направленной антенны AL-1800-13 позволило поднять уровень сигнала на треть, теперь он составляет от 24 до 15 RSSI. В период опытной эксплуатации системы были проведены длительные испытания качества GPRS передачи данных двух GSM провайдеров (Мегафон и МТС). При одинаковом уровне сигнала качество передачи данных у Мегафона лучше.

Трафик GPRS составил около 200 Мб за месяц на объект с количеством сигналов до 20 и периодом опроса 300мс.

Комплексную поставку техники ICP DAS и MOXA выполнила компания «Ниеншанц-Автоматика» (www.nnz-ipc.ru), которая является официальным партнером производителей. «Ниеншанц-Автоматика» с момента своего основания в 1994 году сохраняет лидирующие позиции в секторе промышленной автоматизации Северо-Запада России. Являясь дочерней структурой известного российского холдинга «Ниеншанц», компания осуществляет поставки и сервисную поддержку оборудования для промышленной и офисной автоматизации – в целом более 8000 наименований. Официальный дистрибьютор IEI Technology, ICP-DAS Company, MOXA Technologies, Raritan Computer, Getac Technology, Panasonic Corp., HATTELAND Display. «Ниеншанц-Автоматика» также реализует поставки техники ACME, ICOP, PORTWELL, LEX, AAEON во всех регионах России.

Разработчик и исполнитель проекта – ЗАО НПФ «ИнСАТ» (www.insat.ru).Основная сфера деятельности ЗАО «ИнСАТ» – производство тиражируемого программного обеспечения для промышленной автоматизации (SCADA, OPC). ИнСАТ также является широкопрофильной инжиниринговой компанией, выполняющей разработку АСУ ТП в теплоэнергетике, химии и других отраслях, систем диспетчеризации, систем коммерческого и технического учета ресурсов (АСКУЭ, АСТУЭ), систем автоматизации зданий. Среди наших заказчиков – крупнейшие предприятия всех отраслей промышленности. Среди выполненных работ – системы информационной мощностью несколько тысяч (АСУТП) и десятков тысяч (диспетчеризация) параметров, в том числе с повышенными требованиями к отказоустойчивости (АЭС, ТЭЦ, химия). Кроме того, ИнСАТ является поставщиком широкого спектра оборудования промышленной автоматизации.

CE