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水源井群遠程監測系統解決方案

水源井群遠程監測系統解決方案

2022/9/5 17:21:58

  一、行業背景

  今天,以TCP/IP協議族為基礎的Internet網絡為我們提供了信息共享的平臺。得益于TCP/IP的開放互連特性,越來越多的通信網絡及智能設備接入到Internet。

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  隨著現代工業與科技的進步與發展,工業控制領域的網絡化,分布式的特點越來越明顯,需求與日俱增。工業控制從傳統的現場控制逐步發展到了遠程監控模式,強大的Internet和日趨成熟的數據通信技術使距離不再成為一種制約,工業控制網絡因此得到了延伸。

  而以4G/5G為技術支撐的無線數據運營網絡為工業數據傳輸領域提供了一個可靠的數據通道。利用其無線接入、與Internet連接、數據傳輸率較高的特點,已經可以實現工業領域的遠程數據傳輸,完成工業遠程控制的網絡化。

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  目前在中國,以4G/5G技術為承載,為其用戶提供語音及數據據服務。隨著無線通訊技術的發展,4G/5G產品在數據傳輸領域的應用越來越廣泛,尤其是4G/5G通訊模塊的出現,更加速了這種應用的發展。北京東用科技依據多年的無線技術領域經驗,針對當今工業領域出現的特點與需求,為工業用戶開發了基于TCP/IP網絡及4G/5G網絡的ORB305系列產品。ORB305系列產品具有寬溫工作、寬電壓供電,可靠性高,對工業環境的適應性好,易于安裝,易于維護等特點。能夠為客戶提供高速、永遠在線、數據的透明傳輸,完全能夠滿足行業數據采集傳輸和監控的需要,可廣泛應用于工業自動化行業。

  二、項目概述

  在資源日益匱乏的今天,各行業更加注重資源的管理以及利用。目前具備五個口水井、二個加壓泵站、一個高位水池以及水廠監控中心完成井群的遠程監控系統。為了能夠更好的實現井群的監測,提出通過無線網絡實現各個水井組網,對各遠端水井的水質、流量等參數進行遠程實時監控,實現井群水處理的自動化、信息化、網絡化。

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  基于以上信息,水源井群遠程監控系統可以通過目前成熟的4G/5G無線網絡實現組網,調度中心主站直接監控下端各個水井的運行情況。

  三、方案設計依據

  3.1安全性和可靠性

  考慮到水廠自動化控制系統對數據有一定的特殊需求,在整個系統設計中要充分考慮到數據的安全問題,在設備的選型上著重衡量設備的可靠性,以確保整個系統安全、可靠運行。

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  3.2技術先進性和實用性

  保證滿足水廠用戶應用的同時,又要體現出無線網絡系統的先進性。在網絡設計中要把先進的技術與現有的成熟技術和標準結合起來,充分考慮無線網絡應用的現狀和未來的發展趨勢。

  3.3靈活性和可擴展性

  根據水廠用戶未來應用的需要和變化,應具備充分的接入能力和可擴展性,包括多種接入方式的提供和接入的可擴展性,帶寬的擴展與速率的平滑升級以及處理能力的可擴展性,最大程度地減少對網絡架構和現有設備的調整。

  3.4可管理性

  考慮到水廠用戶下端設備分布比較分散,維護困難程度比較大,方案采用集中管理的網絡架構,實時監測設備的運行狀態,并可通過大型設備監控中心對下位機進行遠程設置。

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  3.5兼容性和經濟性

  兼容性,能夠最大限度地保證網絡現有各種計算機軟、硬件資源的可用性和連續性;經濟性,在充分利用現有資源的情況下,最大限度地降低網絡系統的總體投資。有計劃、有步驟地實施,在保證網絡整體性能的前提下,充分利用現有的網絡設備或做必要的升級。

  四、水源井群遠程監控系統

  4.1網絡拓撲

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  4.2方案說明

  井口群現場(視頻設備以及PLC具備以太網接口):

  現場的各個井口/加壓站/高位水池位置十分的分散,每個井口具備一臺西門子PLC設備以及視頻設備和工業級無線路由器設備,其中西門子PLC實現現場數據的采集工作,視頻設備實現現場視頻數據采集工作,工業級無線路由器負責數據傳輸工作,與調度中心實現信息交互?,F場的西門子PLC以及視頻設備通過以太網方式與路由器相連,組成局域網,局域網內的IP地址信息可以根據實際情況規劃。

  西門子PLC通過采集現場水井的運行情況以及相關水質、流量、壓力等數據,工業級無線路由器通過撥號接入互聯網,通過和遠程監控中心VPN路由器設備建立VPN數據傳輸隧道,實現與自來水公司遠程監控中心通訊,交互數據,將采集到的數據轉發至調度中心主站。

  井群遠程監測中心:

  調度中心具備VPN接入路由器,組態軟件服務器,視頻軟件服務器、主站西門子PLC通過以太網方式連接,組成局域網。

  井群遠程監測中心通過VPN接入路由器設備接入互聯網,調度中心運行組態軟件,通過組態軟件實現遠程對現場各個井口的數據采集工作以及水廠主站西門子PLC數據采集工作。調度中心通過VPN隧道與現場無線路由器建立通訊連接,從而實現調度中心與下端水井PLC實現相互通訊,并且可以調看現場視頻數據。組態軟件服務器收到現場各個井口上傳的數據后能夠及時了解到各個現場的井口工作情況。便于管理人員能夠快速及時的了解各個井口的運行情況,調看現場視頻畫面,提高了相關管理工作和數據采集工作的效率。

  承載網絡:

  水源井群遠程監測中心采用ADSL等有線網絡接入互聯網。中心一般2M帶寬即可以滿足需求。具備固定的專網IP地址

  現場各個井口/加壓站通過4G無線網絡連接,快速接入互聯網。

  中心與現場通過VPN技術建立數據傳輸隧道,從而保證數據傳輸的安全性。

  4.3無線組網方案優勢

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  基于水源井群遠程監測系統,可獲得滿足以下特征的系統:

  監控現場網絡無人值守,4G無線工業路由器7*24小時在線。保證水源井群遠程監測系統數據實時采集。

  工業無線路由器具備鏈路自愈自恢復特性,保證水源井群遠程監測系統數據傳輸的穩定性。

  監控現場網絡接入無需運營商布線,4G無線工業路由器通過遍布全球的4G/5G網絡快速接入網絡,具備快速組網、靈活組網、便于維護等特性。使得水源井群遠程監測系統能夠更加靈活擴展。

  4G無線工業路由器無需另購開關電源,可通過PLC電源直接供電,尺寸小便于現場安裝工作。

  4G無線工業路由器集成多層次安全功能,用戶無需另購其他網絡安全設備。保證水源井群遠程監測系統的數據傳輸安全性。

  提高資源的利用率,監測中心維護人員可通過遠程方式及時了解到各個井口的運行情況以及使用情況等信息,從而為資源的利用提供了寶貴的數據信息。

  3.4工程所需設備列表

 ?。?)每個水井井口/加壓站/高位水池現場:

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 ?。?)井群遠程監測中心:

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 ?。?)網絡環境:

  中心一般2M帶寬即可以滿足需求。具備固定的專網IP地址

  四、方案產品

  ORB305無線路由器

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  DIN導軌安裝,工業級無線路由器

  ORB305無線路由器,是一款支持DIN導軌安裝的工業無線路由器,采用3G高速無線網絡作為數據承載網絡,為遠程設備和站點之間的聯網提供安全高速的無線連接。無論身在何處,您的設備都可以借助3G/4G網絡快速接入互聯網。

  ORB305無線路由器滿足工業用戶的需求,功耗低,操作溫度可達-45℃~70℃,尺寸小,重量輕,支持DIN導軌安裝,EMC指標嚴格,便于應用在嚴苛、狹小的工業環境中,是工業應用的理想選擇。

  ORB305無線路由器同時具有VPN功能,使設備數據在安全的IPSec隧道中傳輸,防止了數據被訪問和篡改,提供了網絡應用更高的安全性。

  特點

  高可靠性網絡功能

  采用高性能ARM9平臺,快速接入3G/4G網絡;

  采用軟硬件看門狗及多級鏈路檢測機制,具備故障自動檢測、自動恢復能力,保證設備穩定可靠運行;

  遠程和本地升級固件程序,且采用冗余備份的升級機制;

  易用性

  豐富的接口,賦予設備高擴展性;

  支持WEB、TELNET、SSH等多種配置方式,且支持串口控制臺,串口控制臺接口采用RJ45接口,符合IEC 1000-4-2標準的要求;

  支持配置導入導出功能,方便批量設備的配置工作;

  支持軟、硬件恢復出廠設置;

  具備無線網絡信號指示燈,分三級顯示現場信號強度;

  網絡接口10M/100M自適應,交叉直連自適應;

  支持DMZ;

  支持DTU功能,賦予串口設備無線傳輸能力;

  網絡安全

  虛擬專用網(VPN),支持基于標準IPSec的VPN服務,其中支持的加密方式包括DES、3DES、AES,數據驗證方式包括MD5和SHA-1;

  全狀態包檢測(SPI)和拒絕服務(DoS)攻擊防范等防火墻安全性能,在決定什么樣的數據包允許通過之前,SPI檢測所有進入數據包的頭部內容。過濾器能被設置成為基于MAC地址或IP地址;

  采用合法的MAC地址,每臺硬件設備的網卡MAC地址全球唯一,避免局域網內MAC地址沖突;

  支持集中式網管的能力,可通過網管平臺支持大量設備的集中管理、批量配置和升級功能;

  針對工業應用的設計

  工業化設計,產品外殼具有足夠的機械強度和剛度,標準工業DIN導軌式安裝,適用于工業機柜安裝;

  SIM卡采用翻蓋式卡座,提供拆卸保護;

  供電采用9~48VDC寬電壓輸入,連接頭采用電源端子,具有防反接及防過流保護;

  支持工業現場總線協議MODBUS等;

  高可靠性

  工作溫度:-45℃~70℃,存儲溫度:-40℃~85℃;

  濕度:5%~95%,無凝結;

  IP30防護等級;

  通過電力科學研究院的EMC檢測及安全認證;

  五、廠商介紹

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審核編輯(
王靜
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