第一篇：供水管网阀门远程调控系统研制与应用
供水管网阀门远程调控系统研制与应用
郑州市自来水总公司袁洪涛申元甲，施东文宋向阳
摘要：针对管网阀门人工现场操作现状，系统提出实现管网阀门远程调控的技术解决方案。实施应用情况表明该系统起到优化管网运行、提高供水系统安全可靠行等重要作用。生产实践验证供水管网阀门远程调控系统的研制具有推广应用价值。关键词：管网阀门远程调控RTU SCADA系统管网优化运行
科学调度的实质是根据需要对系统资源进行优化配置和实时调控。一个完整的供水系统是包括从水源、水处理构筑物和供水管网以及到用户终端的连续、密闭系统。全面科学的调度管理对保证供水系统安全、高效运行至关重要。控制理论指出：完善的控制系统应能实现对系统各个组成部分实时调控。技术进步为实现“调度依据信息化、调度决策智能化、调度执行自动化”的“调度三化”提供了技术手段和实施可能o 1．管网阀门调控模式现状和不足
近年来，随着技术进步和改造资金投入，多数供水企业建立了供水数据监测与控制系统(SCADA)，实现水源和原水输水系统监测、净水构筑物、工艺设备监控以及供水管网测压等功能。部分供水企业还建立“呼叫中心”热线电话系统和管网地理信息系统(GIS)。上述系统的建立能及时监控供水设备运行和发现管网事故，极大提升了供水服务水平。一限于技术、设备和系统设计理念等多方面原因，对管网调度管理和运行调控还限于人工操作。水压遥测和事故信息获取、采集与判断已实现信息化和自动化，但阀门启闭和调节还必须依靠操作工人到现场人工手动完成。这至少有以下几点不足：
①供水管网工况瞬时万变，实现管网实时优化运行靠人现场调节几乎不可能实现。②为确保供水系统安全运行，在发生重大供水事故时，需对管网中若干重要阀门多次反复调控，人工操作难以胜任o ③管网事故信息的获取判断到人工现场调控阀门，根据城市规模、抢修力量及交通路况情况，会有1h左右的延时。这会造成事故损失扩大，引发相关问题媒体已有大量正反面报道。④目前管网调度模式对用户端不能实现及时合理的调节和控制。2．管网阀门远程调控的意义
管网阀门是供水系统中的重要设施，起到输送、关断、调节供水流量、压力和改变流向等管网调控作用，是供水系统畅通输配和管网抢修、维护、改造的重要保证措施。管网阀门上述功能的及时实现直接影响供水安全和供水行业的服务质量。重要的是，当供水系统发生重大故障以及处理大的爆管事故时，管网阀门如不能及时有效的调控将延误处理事故时机，造成严重后果。
供水管网科学调度与实时调控首先要解决阀门远程调控问题，管网中若干重要阀门和关键阀门如能实现及时有效的调控直接影响供水安全，在调度中心直接实现对管网重要阀门远程调控操作对保证供水系统安全正常运行具有重要意义o 3．实现方案、供水系统实现科学调度的关键是增加控制手段和工作模式与管理制度的创新。针对完全依靠人工操作调控阀门不能及时应对突发事故处理、不利于供水管理和服务的现状。
通过对项目目标、设备工作环境以及RTU、电动执行机构等因素和设备技术参数进行考察和分析研究-’提出利用现有管网测压RTU设备对管网重要阀门进行遥测、遥控的技术方案，以及时应对管网事故和适应工况变化，提高供水管理和服务水平o 3．1 7技术方案
①远程通讯／控制终端选型
管网阀门远程调控系统和现有SCADA系统兼容，充分利用现有的设备、无线频谱等资源o RTU
选用我公司现有SCADA系统中采用的MOSCAD RTU，根据控制目标重新编写相．应控制程序o ②上位机组态编程
在调度中心端上位机设定控制窗口和操作画面，通过基于短波电台的无线SCADA系统实时检测阀门端运行参数，通过指令控制MOSCAD RTU实现对阀门的遥测遥控功能。③执行机构选型
管网阀门安装在潮湿环境下的阀门井里，工作环境恶劣。为确保控制可靠性和设备安全，选用防护等级为IP68电动头和高可靠性阀门配合作为执行机构，达到正常工作要求。④电源
在被控阀门点附近单位寻找合适的动力／照明电源作为被控阀门系统的工作电源。根据电源情况选择电动头的驱动电源方式。条件许可情况下，尽可能选用动力电源作为工作电源o ⑤附属仪表
为及时掌握阀门调控情况和效果，在阀门下游安装压力传感器。采集的压力信号通过RTU传输到SCADA系统，平时作为测压点使用o 3．2 系统安全措施、为保证设备安全和人身安全，方案设计和项目实施采取的技术措施有： ①供电安全
由于工作场合特殊，电源箱设计有漏电保护器。电动头电源仅在进行远程调控操作时通过RTU控制接通，阀门井内设备平时和市电隔离。②阀门井及井盖设计选型：
良好的外部环境是设备安全运行的重要因素。尽管设计选用设备能满足“浸水环境”工作，为提高系统可靠性，阀门井设计采用电信防水井盖，防止雨水侵入阀门井。为执行机构提供良好的外部工作环境。
阀门井设计考虑对井室积水下渗处理，井室内设计有渗水坑。井室内设定位置设计安装干簧管水位开关，某种原因阀门井进杉渗水，水位达到设定高度时RTU发送水位报警信息提示检修。③操作时管网运行安全
阀门远程操作采取“动一停一动”的间歇运行模式进行控制，减少因阀门调控产生压力波动对管网安全运行影响。该控制过程由“调度端上位机一现场RTU”在程序控制下共同实现。④操作权限及系统管理。
关键阀门是影响供水运行的重要设备，为防止误操作，调度中心上位机设有登陆密码和管理权限(见操作画面截图)。制定相应的管理操作规程，如：对阀门远程调控系统操作实行操作票制度、定期对阀门进行启闭操作防止设备锈蚀、根据季节定时远控接通电动头内置防潮除湿电热装置等。
3．3调度中心上位机操作画面截图见下图o 4．实际应用情况和运行效果：
根据技术方案和实施计划，对省纺机DN800管网关键阀门进行改造施工o 2005年10月系统调试完毕投人运行，近一年生产运行情况表明系统稳定可靠，达到预期目的： 4．1 生产调度调控应用
该阀门是我公司管网中重要调控阀门，起到调整柿园水厂、石佛水厂主力水厂供水区域和调节西区局部管网压力作用。阀门远程调控系统投入使用后，调度中心根据生产需要和优化调度方案随时对该阀门进行调控操作，达到优化生产目的o ‘ 4．2应对供水重大事故应用．
2006年7月1日晚20：58分，受河南省电网出现震荡重大故障影响，我公司柿园、石
佛、东周、井水厂等水厂全部停产，所有测压点均低压报警。电网正常供水系统逐步恢复时．由于管网大面积停水，管道内积有气体，管道压力低。在此情况下为安全起见，调度中心对省纺机遥控阀门远程操作，配合京广路等阀门人工调整，根据压力变化调度水厂依次开车，使供水系统得以在短时间恢复。3应对管网重大事故皿用
2006年6月19日14时10分，中法供水厂DNl200原水管道在黄河桥收费站附近爆管，该水厂不能维持正常供水。根据应急预案，调度中心多次对省纺机遥控阀门进行远程操作，配合中原路等阀门人工调整，改变柿园、石佛两水厂供水区域，补给市区中部、北部供水不足，保持市区管网正常的压力。上述措施使市区供水基本没有受到影响，管网供水压力均衡o 4．3扩大应用
对管网重要部位和关键环节阀门实现远程调控，是优化供水系统运行、提高供水安全可靠行的重要技术保证，同时也是对目前管网运行调度模式的创新。由于管网阀门远程调控系统在上述应用中起到关键作用，公司决定对航海路DNl000、华山路DNl200、农业路DN800等6个管网中关键阀门全部进行远程调控系统改造，目前正在实施过程中。
5．应用展望：
试验方案选用的RTU、电动头的设备组合模式具有可靠性高、功能强大等特点。规模应用可考虑进一步改进的可能性： 5．1 降低系统费用．
试验应用时远程通讯／遥控装置选用基于短波通讯的RTUo虽然功能强大，但单站设备造价高。可以尝试选型具有数据采集和远程控制功能、基于无线数字公网的功能模块，如GPRS—RTU、CDMA—RTU等，以降低单站建设费用o。5．2 电源是瓶颈问题
管网阀门安装在市政道路地下，合适的动力／照明市电电源不一定能得到。在关键阀门需要远程调控而又不能解决市电电源时，可以选用直流供电、高输出扭矩、低转速的电动头，电源采用铅酸电池。
选用电动车常用的48V14AH铅酸电池组，以一个月为轮换充电周期，经计算，在充电轮换周期内可以完成50次以上的全开一全闭阀门操作，满足功能要求。通过加强电瓶充电维护管理，没有市电电源情况下可以实现阀门远程调控o 5．3在管网压力自动优化运行与压力管理中的应用展望：
目前，管网阀门远程调控系统应用于远程阀门调控操作，属于有人参与的远动系统。而控制漏失率对供水行业而言是一个重要课题，但目前对背景渗漏等水量漏失却无法通过强化检漏和管道修复等常规手段来解决。其根本解决方法是对供水压力采取优化自动控制方案： 如，对干管相关的某供水区域设定不同时段所需的优化压力，通过远控阀门系统闭环自动动态调节开启度来实现管网压力动态优化。其技术要点是： ·SCADA系统RTU设定“压力一时间”数列表o ·定时执行不同的开度或压力指令o ·该时间列表可以在上位机上任意设定和修改
根据需要还可以通过该供水区域主控测压点数据来自动动态调节阀门开度，实现对管网的精细化管理和供水压力自动优化运行。其技术要点是：
·远端主控测压点RTU、阀门远控系统RTU、调度中心上位机构成一个闭环的调节机构o ·为避免远控阀门频繁动作，远端压力设定为一个压力区间。
·这种压力优化控制方式更适合在枝状管网：如供给类似大学城、新区、大型工业园区等单进水主管且日夜需求偏差大的区域型“大户”。
管网阀门远程调控系统应用于“压力管理”除能降低背景渗漏的水量损失外，还能有效减少管道事故的发生频率。目前我们在“压力管理”科研课题中正尝试该方面生产应用的研究。
5．4对内部有大容量清水池用户定时调控 可尝试根据管网工况对其进行定时遥控供水，以充分利用用户清水池对管网的“调峰”功能。结语：
应用实践表明：实现管网阀门远程调控，能及时应对事故和提高供水管理服务水平；对关键和重要阀门规模应用可以实现管网实时优化运行，降低制供水成本。是实现“调度执行自动化”的重要技术手段和举措，也是对现有运行调度模式的突破和创新。
第二篇：供水管网阀门远程调控系统研制与应用
供水管网阀门远程调控系统研制与应用
郑州市自来水总公司袁洪涛申元甲，施东文宋向阳
摘要：针对管网阀门人工现场操作现状，系统提出实现管网阀门远程调控的技术解决方案。实施应用情况说明该系统起到优化管网运行、提高供水系统平安可靠行等重要作用。生产实践验证供水管网阀门远程调控系统的研制具有推广应用价值。
关键词：管网阀门远程调控RTU
SCADA系统管网优化运行
科学调度的实质是根据需要对系统资源进行优化配置和实时调控。一个完整的供水系统是包括从水源、水处理构筑物和供水管网以及到用户终端的连续、密闭系统。全面科学的调度管理对保证供水系统平安、高效运行至关重要。
控制理论指出：完善的控制系统应能实现对系统各个组成局部实时调控。技术进步为实现“调度依据信息化、调度决策智能化、调度执行自动化〞的“调度三化〞提供了技术手段和实施可能o
1．管网阀门调控模式现状和缺乏
近年来，随着技术进步和改造资金投入，多数供水企业建立了供水数据监测与控制系统(SCADA)，实现水源和原水输水系统监测、净水构筑物、工艺设备监控以及供水管网测压等功能。局部供水企业还建立“呼叫中心〞热线
系统和管网地理信息系统(GIS)。上述系统的建立能及时监控供水设备运行和发现管网事故，极大提升了供水效劳水平。一限于技术、设备和系统设计理念等多方面原因，对管网调度管理和运行调控还限于人工操作。水压遥测和事故信息获取、采集与判断已实现信息化和自动化，但阀门启闭和调节还必须依靠操作工人到现场人工手动完成。这至少有以下几点缺乏：
①供水管网工况瞬时万变，实现管网实时优化运行靠人现场调节几乎不可能实现。
②为确保供水系统平安运行，在发生重大供水事故时，需对管网中假设干重要阀门屡次反复调控，人工操作难以胜任o
③管网事故信息的获取判断到人工现场调控阀门，根据城市规模、抢修力量及交通路况情况，会有1h左右的延时。这会造成事故损失扩大，引发相关问题媒体已有大量正反面报道。
④目前管网调度模式对用户端不能实现及时合理的调节和控制。
2．管网阀门远程调控的意义
管网阀门是供水系统中的重要设施，起到输送、关断、调节供水流量、压力和改变流向等管网调控作用，是供水系统畅通输配和管网抢修、维护、改造的重要保证措施。管网阀门上述功能的及时实现直接影响供水平安和供水行业的效劳质量。重要的是，当供水系统发生重大故障以及处理大的爆管事故时，管网阀门如不能及时有效的调控将延误处理事故时机，造成严重后果。
供水管网科学调度与实时调控首先要解决阀门远程调控问题，管网中假设干重要阀门和关键阀门如能实现及时有效的调控直接影响供水平安，在调度中心直接实现对管网重要阀门远程调控操作对保证供水系统平安正常运行具有重要意义o
3．实现方案、供水系统实现科学调度的关键是增加控制手段和工作模式与管理制度的创新。针对完全依靠人工操作调控阀门不能及时应对突发事故处理、不利于供水管理和效劳的现状。
通过对工程目标、设备工作环境以及RTU、电动执行机构等因素和设备技术参数进行考察和分析研究-’提出利用现有管网测压RTU设备对管网重要阀门进行遥测、遥控的技术方案，以及时应对管网事故和适应工况变化，提高供水管理和效劳水平o
3．1
7技术方案
①远程通讯／控制终端选型
管网阀门远程调控系统和现有SCADA系统兼容，充分利用现有的设备、无线频谱等资源o
RTU选用我公司现有SCADA系统中采用的MOSCAD
RTU，根据控制目标重新编写相．应控制程序o
②上位机组态编程
在调度中心端上位机设定控制窗口和操作画面，通过基于短波电台的无线SCADA系统实时检测阀门端运行参数，通过指令控制MOSCAD
RTU实现对阀门的遥测遥控功能。
③执行机构选型
管网阀门安装在潮湿环境下的阀门井里，工作环境恶劣。为确保控制可靠性和设备平安，选用防护等级为IP68电动头和高可靠性阀门配合作为执行机构，到达正常工作要求。
④电源
在被控阀门点附近单位寻找适宜的动力／照明电源作为被控阀门系统的工作电源。根据电源情况选择电动头的驱动电源方式。条件许可情况下，尽可能选用动力电源作为工作电源o
⑤附属仪表
为及时掌握阀门调控情况和效果，在阀门下游安装压力传感器。采集的压力信号通过RTU传输到SCADA系统，平时作为测压点使用o
3．2
系统平安措施、为保证设备平安和人身平安，方案设计和工程实施采取的技术措施有：
①供电平安
由于工作场合特殊，电源箱设计有漏电保护器。电动头电源仅在进行远程调控操作时通过RTU控制接通，阀门井内设备平时和市电隔离。
②阀门井及井盖设计选型：
良好的外部环境是设备平安运行的重要因素。尽管设计选用设备能满足“浸水环境〞工作，为提高系统可靠性，阀门井设计采用电信防水井盖，防止雨水侵入阀门井。为执行机构提供良好的外部工作环境。
阀门井设计考虑对井室积水下渗处理，井室内设计有渗水坑。
井室内设定位置设计安装干簧管水位开关，某种原因阀门井进杉渗水，水位到达设定高度时RTU发送水位报警信息提示检修。
③操作时管网运行平安
阀门远程操作采取“动一停一动〞的间歇运行模式进行控制，减少因阀门调控产生压力波动对管网平安运行影响。该控制过程由“调度端上位机一现场RTU〞在程序控制下共同实现。
④操作权限及系统管理。
关键阀门是影响供水运行的重要设备，为防止误操作，调度中心上位机设有登陆密码和管理权限(见操作画面截图)。制定相应的管理操作规程，如：对阀门远程调控系统操作实行操作票制度、定期对阀门进行启闭操作防止设备锈蚀、根据季节定时远控接通电动头内置防潮除湿电热装置等。
3．3调度中心上位机操作画面截图见下列图o
4．实际应用情况和运行效果：
根据技术方案和实施方案，对省纺机DN800管网关键阀门进行改造施工o
2005年10月系统调试完毕投人运行，近一年生产运行情况说明系统稳定可靠，到达预期目的：
4．1
生产调度调控应用
该阀门是我公司管网中重要调控阀门，起到调整柿园水厂、石佛水厂主力水厂供水区域和调节西区局部管网压力作用。阀门远程调控系统投入使用后，调度中心根据生产需要和优化调度方案随时对该阀门进行调控操作，到达优化生产目的o
‘
4．2应对供水重大事故应用．
2006年7月1日晚20：58分，受河南省电网出现震荡重大故障影响，我公司柿园、石
佛、东周、井水厂等水厂全部停产，所有测压点均低压报警。电网正常供水系统逐步恢复时．由于管网大面积停水，管道内积有气体，管道压力低。在此情况下为平安起见，调度中心对省纺机遥控阀门远程操作，配合京广路等阀门人工调整，根据压力变化调度水厂依次开车，使供水系统得以在短时间恢复。
3应对管网重大事故皿用
2006年6月19日14时10分，中法供水厂DNl200原水管道在黄河桥收费站附近爆管，该水厂不能维持正常供水。
根据应急预案，调度中心屡次对省纺机遥控阀门进行远程操作，配合中原路等阀门人工调整，改变柿园、石佛两水厂供水区域，补给市区中部、北部供水缺乏，保持市区管网正常的压力。上述措施使市区供水根本没有受到影响，管网供水压力均衡o
4．3扩大应用
对管网重要部位和关键环节阀门实现远程调控，是优化供水系统运行、提高供水平安可靠行的重要技术保证，同时也是对目前管网运行调度模式的创新。
由于管网阀门远程调控系统在上述应用中起到关键作用，公司决定对航海路DNl000、华山路DNl200、农业路DN800等6个管网中关键阀门全部进行远程调控系统改造，目前正在实施过程中。
5．应用展望：
试验方案选用的RTU、电动头的设备组合模式具有可靠性高、功能强大等特点。规模应用可考虑进一步改良的可能性：
5．1
降低系统费用．
试验应用时远程通讯／遥控装置选用基于短波通讯的RTUo虽然功能强大，但单站设备造价高。可以尝试选型具有数据采集和远程控制功能、基于无线数字公网的功能模块，如GPRS—RTU、CDMA—RTU等，以降低单站建设费用o。
5．2
电源是瓶颈问题
管网阀门安装在市政道路地下，适宜的动力／照明市电电源不一定能得到。在关键阀门需要远程调控而又不能解决市电电源时，可以选用直流供电、高输出扭矩、低转速的电动头，电源采用铅酸电池。
选用电动车常用的48V14AH铅酸电池组，以一个月为轮换充电周期，经计算，在充电轮换周期内可以完成50次以上的全开一全闭阀门操作，满足功能要求。通过加强电瓶充电维护管理，没有市电电源情况下可以实现阀门远程调控o
5．3在管网压力自动优化运行与压力管理中的应用展望：
目前，管网阀门远程调控系统应用于远程阀门调控操作，属于有人参与的远动系统。
而控制漏失率对供水行业而言是一个重要课题，但目前对背景渗漏等水量漏失却无法通过强化检漏和管道修复等常规手段来解决。其根本解决方法是对供水压力采取优化自动控制方案：
如，对干管相关的某供水区域设定不同时段所需的优化压力，通过远控阀门系统闭环自动动态调节开启度来实现管网压力动态优化。其技术要点是：
·SCADA系统RTU设定“压力一时间〞数列表o
·定时执行不同的开度或压力指令o
·该时间列表可以在上位机上任意设定和修改
根据需要还可以通过该供水区域主控测压点数据来自动动态调节阀门开度，实现对管网的精细化管理和供水压力自动优化运行。其技术要点是：
·远端主控测压点RTU、阀门远控系统RTU、调度中心上位机构成一个闭环的调节机构o
·为防止远控阀门频繁动作，远端压力设定为一个压力区间。
·这种压力优化控制方式更适合在枝状管网：如供应类似大学城、新区、大型工业园区等单进水主管且日夜需求偏差大的区域型“大户〞。
管网阀门远程调控系统应用于“压力管理〞除能降低背景渗漏的水量损失外，还能有效减少管道事故的发生频率。目前我们在“压力管理〞科研课题中正尝试该方面生产应用的研究。
5．4对内部有大容量清水池用户定时调控
可尝试根据管网工况对其进行定时遥控供水，以充分利用用户清水池对管网的“调峰〞功能。
结语：
应用实践说明：实现管网阀门远程调控，能及时应对事故和提高供水管理效劳水平；对关键和重要阀门规模应用可以实现管网实时优化运行，降低制供水本钱。是实现“调度执行自动化〞的重要技术手段和举措，也是对现有运行调度模式的突破和创新。
第三篇：自制体育器材的研制与应用
自制体育器材的研制与应用
一、体育器材的定义
1、体育器材——体育运动和健身活动所配制的各种设施和器材。包括各类项目的规则规定的各种运动器械、装备和教学训练运用的各种辅助性设备与器材，以及用于健身活动的一般性器材和专用的单功能和多功能健身器材。
2、自制体育器材（简易体育器材）——因学校体育活动和健身活急需而制作的各种设施和器材。大多是正规厂家不愿意生产、利润率不高，科技含量一般不高，不但具有制作简易，构造简单，方便教学，实用性较强，推广比较容易，而且含有创新的成份，能培养创新精神，是构建节约型体育教育，解决体育教育紧缺、弘扬民族体育、校本开发、满足学生的兴趣爱好、丰富教学内容、丰富校运会内容、丰富课间活动内容等的有途径。是实现体育教育最优化的最有效的途径。
二、自制体育器材的必要性和空间
1、自制体育器材的必要性
体育教育上到底需要多少种体育器材，恐怕谁也说不清楚。教育正在发展，体育器材也在不断更新，体育器材的种类和数量必然随之增加，其种类和数量是无止境的。
2、自制体育器材的空间
A、、穷国办大教育，城镇困难都有不少困难，农村地区困难更大，贫困地区可谓困难重重。国家拨给的体育器材、资金运用体育教育中显得苍白无力，可谓“杯水车薪。” B、弘扬民族体育，自制体育器材的创新部分，体育教育需求市场是买不到等。C、有需要才会有市场、才能更好的推广 体育课需要（体育器材紧缺），学生、老师喜欢（渴望）D、自制体育器材的要素：“四有”既有市场，有能力、有资金、有需求
三、自制体育器材的初衷
1、解决体育教育器材紧缺的困难 “巧妇难为无米之炊”，体育器材器材成了上好体育课的拦路虎。
2、校本开发
A、根据新《课标》的精神，选择什么样的课程内容，每所学校完全可以根据自已的实际挥优势来确定。
B、客观地说，多年来我国学校体育事业虽然有了长足的发展，但学校场地设施问题却一直没有得到很好的解决，现在巳成为制约我国的学校体育事业的瓶颈。但是现实的问题是，我们不能等到体育场馆问题解决发后再开展学校体育工作。只有巧妙利用学校周围的自然环境、校内可利用的物体和师生的聪明才智，积极主动开发。C、开发学校附近的树木、山坡、水域、空地、草地、石、沙、藤、竹等。
3、满足学生的兴趣爱好：学生的玩的艺术家。
4、丰富教学内容、校运会内容、课间活动内容等的有途径。
5、艰苦创业求发展，因地制宜建特色：
内强素质创特色（自制体育器材“人无我有，人有我奇、新奇乐实，品种多数量大”、丰富多彩的大课间、丰富多彩的校运会、丰富多彩的体育教学），外争一流塑形象（艰苦创业，奋发向上）。
四、自制体育器材的美及特点
1、自制体育器材的美（1）、构思的巧妙美；（2）、设计的新颖美（3）、材料的廉价美（4）、结构的简洁美（5）、形式的多样美（6）、制作的容易美（7）、教学的适用美
（8）、性能的可靠美（9）、使用的方便美（10）、利用的灵活美（11）、造价的便宜美（12）、推广的普及美
2、自制体育器材的特点（1）、物养价廉，（2）、构造简单（3）、制作简易（4）、变废为宝（5）、工具简陋，（6）、制作新奇妙（7）、实用性强：容易制做、方便教学
（8）、有创新的成份：创建创新型校园。
总之，自制体育器材节约、环保、实用、创新（自制体育器材的“八字方针”），这对老、少、边、穷地区来说具有特殊意义。但是自制体育器材不仅是老少边穷学校的事，对于条件比较优越的城、镇学校来说，也尤为重要，特别是创新部分，意义重大。
五、自制体育器材的目的意义
1、废物利用，变废为宝，维修便捷。
2、焕醒环保节约意识，自主创新，构建节约型体育教育 A、健身有法，但无定法。
B、光棍树的启示：需要的少，却活得很好。C、实例：校长、教师、学生等。
3、渗透创新意识、培养创新精神
学生玩法的创新；教师引入语言学习中
4、实现体育教育最优化的有效途径（1、）巴班斯基的教学过程最优化
巴班斯基（1927——1987），生前为苏联教育科学院副院长，正式院士。
教学教育过程的最优化，就是指教师有目的地选定一种建立教学过程的最佳方案，使能保证在规定时间内解决教养和教育学生的任务，并取得尽可能最大的效果。
（2）、最优化：人的意识活动企望通过最佳的活动过程得到最满意的结果。“最佳”或“最满意”就是今天常说的“最优化”。（3）、自制体育器材的启发：
A、体育教育最优化——在体育教学过程中，体育器材（重要的因素）费用投入最少，教学方法最妙，组织管理最佳，学生学习兴趣最高、健身效最好（教学质量最高）。B、体育教育最优化的重要因素：体育器材——自制体育器材。
5、解决器材紧缺的困难
6、乐于奉献的“试金石”
7、弘扬民族体育
8、满足学生的兴趣：学生是玩的艺术家。
9、有利于提高教育教学质量
10、有利于提高教师的整体素质：自制体育器材是训练教师各方面素质最实在、最具体、最有效的途径之一。
11、有利于开发右脑，更有利于大脑的“双向开发”
A、1981年诺贝奖金获得者美国的罗杰·斯佩里博士，关于“裂脑人”的实验公开发表，分成功地揭示大脑两半球的秘密，证明了人脑两半球在功能上具有高度的专门化。左脑主司说、写和进行数学运算，具有语言、概念的、逻辑的、分析的和计算的能力。右脑具有音乐的、绘画的、综合的、整体的和几何空间的鉴别能力。
B、从创造学的角度看，人们的创造是大脑右半球的功能发挥作用。因此右脑以被认为是创造的脑，它主要过通过想像力、直角思维和扩散进行创造力的开发。
C、由此可发得出这样的结论，注重开发左脑或只注重开发右脑都是偏极的做法。只有左脑右脑同时“双向开发”，才能充分释放大脑的潜能。双向开发的最好方法就是“动手”，因为动手能力既是右脑的功能，也是左脑的功能。动手能力实属高级的综合能力，人类就是“动手”创造出来的，可以这样说，没有动手能力，也就没有我们这个世界。总之，意义不仅在于让教师学会自制体育器材（仿制、改进、创新），解决教学上的急需，更重要是通过自制体育器材训练动手和动脑能力，通过展开“双向开发”的翅膀，举一反三地再创造出独具一格、新颖别致、适合教学的体育器材，才是自制体育器材的目的。
六、自制体育器材的研制
1、解放思想 A、农村学校的体育发展严重滞后，除经济原因外，首先是教育观念的贫困和由此带来的“等、靠、要”思想及自信心不足等。
B、有识之士和业内人士达成共识，思想观念的落后是最为要害的，势必遏制创新思维和行为，导致悲观失望，不思进取。只有观念转变，天地才能无限。C、一提起自制体育器材，人们往往把它与“土”、“陋”、“穷、”、“破”、“差”联系在一起，认为这是在教育经费偏紧的情况下迫得已的做法，是权宜之计，不会坚持多久必然会自消自灭，其实这是一种偏见。体育教育上到底需要多少种体育器材，恐怕谁也说不清楚。教育正在发展，体育器材也在不断更新，体育器材的种类和数量必然随之增加，其种类和数量是无止境的。D、准确定位是导航的灯
从拨河要领：
一、目标看准，二站稳准备好，三、统一用力。
感悟：农村体育的发展要素
第一、准确定位（城市、农村、贫困地区，准确定位往往比速度更重要）； 第二、坚定信念（艰苦创业求发展，因地制宜，建特色）；
第三、合力（领导、优势、师生）推进。龟兔赛跑新传（合作的重要）。
2、坚定信念
A、想要飞得高就得把地平线忘调
农村学校体育的发展，有100个理由“等、靠、要”，但只需1个理由既“因地制宜，发挥优势”就足够。
B、信念不变，动力无限
有了坚定的信念，就不怕吃苦（流汗、流血甚至危及生命），干起工作来尽头十足，勇往直前，攻无不克，战无不胜。
红军有了坚定的共产主义信念，战胜了无数的艰难困苦。苦不苦想想红军长征二万，累不累比比革命老前辈。C、不登上山顶，岂知山外有山，末闯荡世界，怎知人外有人。
3、领导重视是关键
4、教师乐于奉献是前提
A、崇高的事业往往伴随着伟大的精神，体育教师不但要求教师上好体育课，而且要开展课外活动，再加上自制体育器材占用休息时。
B、自制体育器材大多是利用课余时间、假日。
C、公益事，主动积极地去做是高档的，别人指派去做则一般，被别人赶着去做是最低档。人生格言经典。自制体育器材是积极主动去做的公益事。
D、自制体育器材寻找材，为了寻找好的材料，上深山，下箐沟，头顶烈日，脚踏烂泥、冒着风沙、寒风、废物堆里收集废物等。苦、脏、累、疼、家人的反对、别人（教好书就行，器材是学校的事，多管闲事。）的不理解常伴。
5、因地制宜、因人制宜、因工具制宜、因财力制宜，发挥优势
6、工具准备（1）、购买
（2）、借用
（3）、自制
7、选材 ：要有真对性：树木、铁丝、铁片、石、沙、藤、竹、包装带、布、胶皮、木板、木条、瓶子、球等。
8、博览 ：处处留心，事事思考
9、设计
（1）、力求简易、省钱、实用、创新（2）、安全（3）、舒适（4）、美观大方（5）、废物利用，变废为宝
10、重视实验、改进，力求完美。
七、自制体育器材的应用
1、体育课把自制体育器材、民族舞蹈、爱劳动、爱惜公物等引入课堂，丰富内容、满足学生的兴趣爱好、提高学习兴趣、提高教学质量。
2、课间活动（1）、养成教育
养成经常参加体育锻炼的习惯、养成体育锻炼讲科学的习惯、养成体育锻炼讲安全的习惯、养成爱护体育器材的习惯、养成互帮互助，赶先进的习惯、养成遵守纪律的习惯、养成讲秩序的习惯，养成讲科学锻炼习惯。（2）、三育人
A、服务育人：每日早把器材搬到场地上布置好等待学生来玩，每日晚收检修、摆放好；变学生要教师为他们服务为教师主动为学生服务、学生自已为自已服务；安全警示随处可见、活动前温馨提示（安全提示）、每次活动后安全总结；各个活动场地区域线、活动范围、排队点、放或挂器材的架或点标明或有架子、要玩取下，玩完后挂好或放好，起点、终点（返回点）、轨道等标致线或标致物明显；制定完善的课间活动规则等。B、管理育人：制定“课间活动常规”、人性化评比（高低年级间梯度扣分）、网络管理（校值日领导、体育教育、班主任、“体协会”会员、体育委员参与管理）；人性化管理（各尽所需，人尽其能）；统一活动（广播操、武术操自选舞蹈、自编舞蹈等）与自由选择（想玩什就选什么，满足个性需求和爱好、鼓励创新玩法等）相结合。
C、知识、技能育人：黑板（体卫园地——体育知识栏）报宣传、活动前宣传、活动结束时总结、同学间的技能交流、体育教师技能指导等。（3）、天天体节
它是一种充分利用课间、课余时间组织的全校性、综合性（内容丰富）的体育锻炼活动。以“三育人”（知识、技能育人、管理育人、服务育人）为宗旨，充分利用课余时间组织各种体育知识宣传、安全知识宣传及体育竞赛活动、有评比、有表彰、有“思品”教育等；开展班级间、师生间、同学间的“体艺”竟赛活动，活动中相互交流、学习、共同提高、有所创新，为终身体育打下坚实的基础、形成良好的锻炼习惯等。其特点是：师生齐参与，天天开展。
其特色是：天天过节，岁岁创新，小型多样，灵活分散。
3、校运会改革
校运会本应是为了全体学生办的，由全体学生来参加，这是办校运会的理念和初衷。然而现在大多数农村小学的校运会，由于受条件制约，校运会所需器材不能满足，内容也只仅限于田径项目，只有少数体育尖子生参加，大多数学生只能是观众、服务员，甚至有的学生读完小学、中学，从未有参加过运动会的历史。自制体育器材优势、民族体育项目优势得不到发挥；不同年级在同一起跑线上比赛，用同一把“尺子”来衡量，大同学（高年级）极易产生骄傲情绪，小同学（低年级）极易产生悲观情绪等。这样内容枯燥、缺乏趣味性，只有少数人参加，优势得不到充分发挥，比赛不能充分体现公平性等等。为了改变这种不合理的现状。校运会必须改革，怎样改革农村小学校运会呢？只有做到勇于改革和大胆创新、因地制宜、发挥优势，面向全体学生，项目设置采用多个结合，采用比较科学合理的比赛方法等，为学生提供更多的参赛机会，才能收到全面而综合的效果。
4、校本教材开发
A、根据新《课标》的精神，选择什么样的课程内容，每所学校完全可以根据自已的实际发挥优势来确定。B、因地、因人制宜，发挥优势。
C、优势（领导、师生、区域）搭台，创新唱戏。
5、奖品
6、赠品
7、校与校之间的交流活动
8、对外（社会性的）交流活动
八、自制体育器材感悟
1、人想要做的事很多，能做的事却很少，做得好的事更少。
2、处处留心，事事思考，寻找机会、创造机会看，看了想，想了干，干中思索，探究中完善，完善中有所创新或发明。
3、知识固然重要，但比知识更重要的是经验，比经验更重要的悟性（经验点点的增长，慢慢积累提炼出悟性），悟性慢慢积累，迸发出创新或发明。
4、让师生因为我的存在而感到幸福。
第四篇：供水管网集中在线远程监控系统解决方案
供水管网集中在线远程监控系统
解 决 方 案
深圳信立科技有限公司
2016.10.26
目录
第一部分概述...................................................................................................................................2
1、中国供水管网管理现状.....................................................................................................2
2、供水管网集中监控管理系统应用背景.............................................................................3
3、供水管网集中监控管理系统.............................................................................................4 第二部分系统组成...........................................................................................................................4
1、各监测点为城市供水综合自动化监控系统的子系统。.................................................5
2、水司调度管理中心.............................................................................................................6 第三部分系统功能特点...................................................................................................................7
1、各监测点监控中心.............................................................................................................7
2、水司调度中心功能.............................................................................................................8
第一部分概述
1、中国供水管网管理现状
随着近年来我国城市发展建设速度的加快，供水管网越来越庞大、分散。供水管网是城市极为重要的基础设施和经济与社会发展的源泉，自来水的生产过程通常是由地表水或者水源井取水送到水厂，在水厂经过消毒、沉淀、过滤等过程后送入城市供水管网，提供给城市居民或者工业用户使用。
目前，许多城市的供水系统是以地下水为主要水源，多水厂处理的环状管网的供水系统，并且存在多个独立供水板块，系统分布区域范围大，供水公司的全局性管理和实时监控相对困难，大部分城市已建立的供水监控系统主要存在以下几个问题：
---一般采取人工抄表、电话报数、现场手动操作的原始调度方法。收集信息数量少、处理慢、传递迟，调度处于低级阶段，以保证不缺水和维持正常运行为主，谈不上优化调度。遇上爆漏及其他事故，反映迟钝损失扩大。
---缺少全面的参数测量手段，无法对运行工况进行系统的分析判断；系统运行工况失调难以消除，造成用户供水不均；供水参数未能在最佳工况下运行，供水量与需水量不匹配；运行数据不全，难以实现量化管理。
---供水管网压力不稳定，通讯方式落后，系统相对封闭，没有建立有效的企业信息共享系统，大多数水厂的供水系统采用传统的相对独立的c/s模式，远程站点采用电台穿的供水管网的相关数据和指令不利于供水公司的集中管理和优化调度以及水厂质检的信息共享。
---部分水厂的供水监控系统的冗余性不高，操作模式过于单一，经常由于一套设备的故障，而导致整个水厂供水监控系统瘫痪没造成严重的经济损失
---系统依靠调度人员人工发出的指令来实现优化调度，浪费了大量人力物力财力。调度人员则完全依靠个人经验进行调度，因此当系统出现故障时，调度人员很难及时发现并处理。
2、供水管网集中监控管理系统应用背景
供水管网调度与辅助决策问题，成为保障供水管网经济、可靠运行关键所在。加强对供水管网调度的信息化建设具有相当重要意义。
城市供水管网调度需要对各个自来水厂进行管理，包括自来水公司控制中心、水厂分控中心、管网加压站和水源监控站等。城市供水调度系统一般包括：水司控制中心、多个水厂分控中心、多个水厂监控分站、多个水源井监控站、多个管网加压站和多个管网测压站。
供水系统必须具备以下条件：
----基于WEB的B/S模式的供水远程监控系统，将供水总公司作为工程节点，各个二级水厂作为监控节点，实现供水公司对各个水厂的集中管理和远程监控。
----远程站点利用新的通讯方式，将供水管网的相关数据实时的传输到供水公司的一级监控中心。
-----计算机的远程监控系统融入各个水厂，建立高可靠性的水厂水处理监控系统，满足各个水厂的生产需求，并且可以将生产数据实时上传到供水公司。
-----应具有优化调度功能，根据管网监测系统反馈的运行数据，运用数学上的最优化技术，确定各个水厂的最佳供水量，进而确定供水泵站内最优工作水泵台数和组合，完成供水泵站的效率优化，从而解决供水不均，耗电大等问题。
3、供水管网集中监控管理系统
深圳信立科技有限公司供水管网监控中心以组态软件为监控平台，采用无线方式实现数据通信，将实时数据上传到二级监控节点，各个水厂配备PLC作为硬件控制系统，对包括取水加药滤池送水等流程进行控制，采集液位压力流量温度水质水泵等相关实时数据，并通过光缆将数据上传到公司调度中心。供水总公司调度管理中心，汇总各个水厂上传的数据，供水总公司于水厂分控中心之间通过ADSL拨号方式实现数据交互，同时系统远程客户可以通过认证方式访问、调度管理中心的数据，调度中心在保证安全、可靠、保质、保量的满足用户用水要求的前提下，根据供水监测系统采集的管网运行数据，运用运用科学的预测手段确定用水量及分布情况，运用数学上的最优化技术，从所有的各种调度方案中，确定一个使系统总运行费用最省，可靠性最高的优化调度方案。
第二部分系统组成
城市供水一般包括供水总公司，水厂监控站，水源井监控站，水网加压站。供水管网集中监控管理系统由水司调度监控中心和各个监测点组成。
1、各监测点为城市供水综合自动化监控系统的子系统。
由监测中心、通讯平台采集终端组成。各个水源监测点的数据采集终端（RTU或PLC）可监视和采集水位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等各种数据。
2、水司调度管理中心
以实时数据库为数据平台对采集的大量实时数据进行分析和处理，是一套全集成的，开放的，全厂综合自动化的信息平台。由两套配有上位机监控系统的PC及GPRS光纤专线和GPRS模块拨号组成双机备份系统，平时由主系统工作，主系统故障时，起用备用系统，主备系统设置于公司调度中心，通过网络与公司内部网连接，调度中心PC驱动GPRS通信模块向RTU下发配置信息、控制信息，及接收下位机上报的数据及告警信息，定时巡测、手动巡测、随机抽测、分组巡测数据，同时对采集的数据进行管理，具有查询、统计、报表等功能。
水司调度中心、各职能部门之间数据通信在局域网内完成；管网测点与水司调度中心之间采用GPRS无线通信。
第三部分系统功能特点
1、各监测点监控中心
1.1可在线实时24小时连续的采集和记录监测点位的压力、流量、水表读数等各项参数情况，以数字、图形和图像等多种方式进行实时显示和记录存储监测信息，监测点位可扩充多达上千个点。
1.2可设定各监控点位的压力、流量、水表读数等报警限值，当出现被监控点位数据异常时可自动发出报警信号，报警方式包括：现场多媒体声光报警、网络客户端报警、电话语音报警、手机短信息报警等。上传报警信息并进行本地及远程监测，系统可在不同的时刻通知不同的值班人员。1.3计量装置监测：远程监测流量计运行信息，分析计量故障、窃水等信息，及时发现用户用水异常；负荷监控：动态监测用户负荷，为用水政策执行管理提供准确、及时的负荷数据。
1.4强大的数据处理与通讯能力，采用计算机网络通讯技术，局域网内的任何一台电脑都可以访问监控电脑，在线查看监控点位的温湿度变化情况，实现远程监测。系统不但能够在值班室监测，领导在自己办公室和智能手机都可以非常方便地观看和监控。管理人员可以通过手机发送短信或GPRS上网查询测量点的实时信息。
1.5系统可扩充多种记录数据分析处理软件，能进行绘制棒图、饼图，进行曲线拟合等处理，可按TEXT格式输出，也能进入EXCEL电子表格等office的软件进行数据处理。现场可存储、显示、查询压力、流量等数据及工作参数。存储数据≥1万条。数据存储间隔、数据上报间隔可以设置。
1.6系统设计时预留有接口，可随时增加减硬软件设备，系统只要做少量的改动即可，可以在很短的时间内完成。可根据政策和法规的改变随时增加新的内容。可以进行系统或模块的无限扩展，便于长期的升级和维护，延长系统的寿命，通过更新部件，能让系统一直存在下去，而不至于整个系统瘫痪，造成大量的投资损失。
1.7 支持多种供电方式：电池供电、太阳能供电、市电供电。大容量可充电电池供电、太阳能供电、市电供电条件下支持调度中心随时问询。防止因供电中断导致系统终止，导致供水故障，保障供水的稳定运行。
1.8 采用GPRS、短消息无线通信方式。无线GPRS网络中的DTU模块可以直接访问到水务集团内部的主机。使用APN专线通信稳定，不会有拨号时经常出现的断线及假在线情况；通信带宽大，可以允许同时采集多个DTU数据；通信更快，节省采集时间。
1.9支持远程升级设备程序、设定参数。
2、水司调度中心功能
工作人员可以在调度中心远程监测整个供水管网的压力及流量情况，为供水调度工作提供数据依据，保障供水压力平衡、流量稳定；监测整个城市供水管网测点的压力、流量、流向、水质信息。
2.1监测各水厂出厂流量、出厂压力、清水池水位、加压泵工作状态。
2.2监测加压泵站的水池水位、进口压力、水泵工作状态、出口压力；远程控制加压泵的启停。监测直供水泵工作状态、出口流量、出口压力；远程控制水泵的启停。
2.3监测城市备用调节水池的水位。
2.4生成每个测点的压力、流量数据曲线；生成每条管线压力分布曲线。
2.5生成各种工作报表。
2.6辅助预测、发现爆管事故；提供辅助决策建议。2.7存储、查询、对比历史数据。
2.8远程维护监测设备。辅助管理管网管道、阀门、变送器、流量计等设备
注：深圳信立科技有限公司供水管网集中在线远程监控系统解决方案，也适用于供暖，供热，蒸汽热力管网的远程监控，如温度，压力，流量的监控。
第五篇：远程环境在线监测系统的设计与应用
远程环境在线监测系统的设计与应用
2012-03-17f关键字： 在线监测 上位机 无线服务
环保数据监测系统是环境保护中的重要环节，传统的环境监测是人工采集数据，监管效果差。针对这一问题设计了一种无线远程环境在线监测系统，下位机采用西门子S7-200 PLC(可编程控制器)采集、存储现场数据，通过GPRS(通用分组无线服务)DTU(数据传输单元)主动向数据中心发送采集到的实时数据，并能够在指定的时间段内接收上位机指令，进行历史数据查询;上位机利用VB 6.0的Winsock控件接收多台数据采集终端的数据，并进行分析处理。该系统已经在佛山市南海区运行，有效地提高了环境监管的效率。
传统的环境监测，大多是环保局工作人员到污染源现场采集数据，手工记录工厂的污染治理情况。由于要监测的厂家众多，且厂家地理位置分散，工厂偷排现象十分普遍，即使花费了大量的人力和物力也无法完整地采集到污染源的相关数据。可见，传统的人工环境监测手段已无法满足环境监测的需要，针对这些问题，设计一个远程环境在线监测系统，系统要求：①实时监测生产设备和治污设备的运行状态;②能够存储一周内的数据，进行历史数据的查询和补足;③以动画形式实时显示设备状态，以曲线形式进行对比分析，为污染源监管提供客观科学依据，提高环保执法现代化水平。
现场数据的采集、远程传送、上位机可靠接收数据是一个成功的远程监控系统的关键所在。本系统采用西门子PLC(programmable logic controllerr，可编程控制器)采集生产设备和治污设备的开关量信息;使用工业级GPRS(general packet radio service，通用分组无线服务)DTU(data terminal unit，数据传输单元)传送数据;利用2个基于TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol，传输控制协议/网际协议)协议的应用程序之间相互通信的套接字(Socket)技术接收数据。数据中心服务器将接收到的数据存储到数据库中，并以动画、曲线等形式显示。1 系统架构 系统的总体结构如图1所示。系统主要由3部分组成：西门子S7—200CPU 224XP CN采集实时数据部分、GPRS DTU数据传输部分、环保局数据中心部分。、图1系统总体结构 1.1 PLC实时数据采集
PLC实时读取输入寄存器IW0的值，将时钟信息和设备状态信息数据打包后，通过串行口RS 485每隔30S将数据发送到GPRS DTU通信模块，然后再传送到中心服务器，供实时的动画和曲线等显示使用，PLC每隔5 min存储一条记录到历史数据表中，历史数据表可在指定的时间段内接受数据中心服务器发送来的数据杏询/数据补足等命令，完成相应的历史数据查询功能和某天的数据补足功能。1.2 GPRS无线数据传输
GPRS是在现有GSM(global system for mobilecommunication，泛欧式数位行动电话系统)网络的基础上叠加了一个新的网络形成的逻辑实体而发展出来的新的分组数据承载业务。GPRS的理论带宽可达171.2 kbit.S-1，实际使用带宽大约在10～70kbit.S-1，底层支持TCP/IP协议，使得GPRS能够与Internet实现无缝连接，GPRS无线网络具有接入速度快、永远在线、覆盖面广、运营成本低廉、组网灵活、系统扩容方便等特点。
GPRS DTU是GPRS网络的数据终端，GPRSDTU提供了RS232/RS485接口，可以跟PLC等串口设备连接起来进行数据交互，在GPRS DTU模块上配置了串口设备的波特率、数据位、校验位、数据中心的IP地址、端口等信息后，就可以透明地将PLC发往串口的数据通过GPRS网络传送到Internet网络，然后再通过局域网将数据传送到数据中心服务器。1.3数据中心服务器 数据中心服务器接收并保存数据到SQL(structured query language，结构化查询语言)数据库中，然后对数据进行相应的操作，最终将数据以动画、曲线等形式显示，为科学执法提供数据支持，数据的接收采用VB 6.0的Winsock控件来实现，是本系统的关键之一。在数据传输过程中，要求数据中心服务器的IP地址与GPRS DTU中的IP地址一致。系统运行时，启动Socket监听，与远程数据采集终端建立通信连接之后，就可以进行正常的数据接收。2 PLC的程序设计 2.1 PLC通信方式
选择合适的通信方式，是实现高效数据传输的关键。西门子S7—200系列CPU224XP_CN的通信方式有4种。
2.1.1点对点(point to point interface，PPI)方式
用于和西门子编程软件或西门子的人机接口产品通信，是一种主从应答式通信模式。这种通信方式需要专用的PPI电缆。
2.1.2多点接口协议(multipoint interface，MPI)方式
用于在西门子的产品之间建立小型的通信网络，允许多主通信和主从式通信。2.1.3 DP(decentralized periphery，分散外设)方式
用于实现与分布式I/O(远程I/O)的高速通讯。可以使用不同厂家的PROFIBUS(process field bus，过程现场总线)设备，但是需要专门的接口卡。2.1.4 自由端口通信方式
这种通信方式允许用户根据自己的实际情况定义通信协议，在多种智能设备之间进行通信。PLC通过串口将数据上传至GPRS DTU，再由GPRS DTU通过无线网络将数据发送到数据中心服务器。自由端口通信协议可以通过程序灵活控制PLC串口的通信方式，通过程序控制，在大部分时间内使PLC作为主机，主动上传实时数据，在指定的时间段内又可使PLC为从机，接受上位机的查询命令，进行历史数据的查询，这样可以最大限度地降低系统数据流量，降低运营成本。2.2 PLC程序
PLC程序的流程如图2所示，采用模块化编程。主要程序为串口初始化子程序，实时数据发送子程序，历史数据存储子程序，历史数据查询中断程序。2.2.1 串口初始化子程序 S7-200系列CPU224XP_CN提供了2个标准的RS485端口Port0和Port1，选用Port0进行自由端口通信。串口初始化主要是设置一些标志寄存器的值，让其按照指定的方式通信，比如，通过改变特殊标志位寄存器SMB30的值，就可以改变通信的波特率、奇偶校验位、停止位等信息。这些设定必须与GPRS DTU的相关参数值相一致。串口初始化子程序只在每次PLC重启时运行一次。
图2 PLC程序流程图 2.2.2实时数据发送子程序
S7-200系列PLC有专用的发送指令XMT，其格式为XMT_TABLE_PORT。接收指令为RCV，其格式为RCV_TABLE_PORT，其中PORT为通信端口，本系统设为端口0，TABLE为发送(接收)数据的数据缓冲区，其第1个字节为发送字符的个数，最大为255字节。在本系统中，监测的设备都是比较大型的设备，不会频繁启停，也就是说监控对象的状态不会频繁地发生变化，每隔30 s发送一次实时数据到数据中心，已经可以满足系统的实时性要求。
2.2.3历史数据存储子程序
系统将采集到的生产设备和治污设备的开关量信息(2字节)，隔5 min存储一次到历史数据表中。考虑到要进行历史数据补足查询，每8 h(192字节)数据作为一个数据存储单元，再加上数据头和数据尾等信息，一个数据区200个字节。历史数据保存7 d需要4 200字节，在PLC内存中就可以存储最近7 d内的历史数据。PLC程序使用时钟信息确定每个数据具体的存储位置。
2.2.4历史数据查询子程序
PLC利用时钟信号控制自由端口通信，让PLC在每天指定的时间段内，允许数据中心服务器对下位机进行历史数据查询。当进行数据补足时，就将缺失数据所在的数据区的数据(200字节)全部发送到数据中心服务器，确保数据库历史数据的完整。查询结束后，自动返回到PLC主动发送实时数据模式。3 上位机程序设计 3.1 Winsock控件原理
对数据进行可靠的接收是整个系统的关键。Socket流式套接字是一种针对TCP的面向连接的套接字。直接采用Socket技术来实现数据中心服务器和远程数据终端通信比较复杂。因此，采用集成了Socket技术的Winsock控件。
Winsock控件是微软Windows提供的网络编程接口，提供了基于TCP/IP协议的接口实现方法。它把与网络通信相关的Windows Sockets API(application programming interface，应用程序接口)函数封装成为一个整体。将网络编程要用的函数作为控件的属性和方法。通过对控件相关属性的设置和方法的调用就可以实现稳定的网络通信功能。该控件为用户提供了访问TCP和UDP(user datagramprotocol，用户数据包协议)网络的极其方便的途径，并且适用于Microsoft Access，Visual Basic，VisualC++和Visual FoxPro等多种可视化编程环境。本系统有多台数据终端，要为每台数据终端建立一个线程，负责实时高效的接收和发送数据。Visual Basic 6.0的Winsock控件数组可以很方便地实现这一功能，因此采用Visual Basic 6.0开发上位机程序。
图3表示单台数据终端与服务器数据中心进行数据交互的过程。当有多台数据终端时，数据终端与服务器建立连接进行数据交互的过程相同，只需要增加新的Winsock控件实例，这里使用控件数组。具体方法是：在窗体中加入Winsock控件，命名为Listener，将它的Index属性设置为0。作为Winsock控件数组的第一个元素。然后在窗体的Load事件中声明一个模块级的变量Count，把Count设置为0，数组中的第一个控件的Local port属性设置为1011(与GPRS DTU一致)，接着调用控件的Listen方法。然后在连接请求时，代码将检测Index是否为0，如果为0，监听控件将增加Count的值，并使用该号码来创建新的控件实例，然后使用新的控件实例接受新的连接请求。这样就可以完成多台终端与服务器数据中心通信程序的设计。
图3单台数据终端与服务器通信工作流程 3.2数据中心服务器接收数据
数据中心服务器接收PLC实时数据的界面如图4所示。可以看出，接收的实时数据有12个字节，以16进制显示。在实时数据框中，00 04表示机器码，09 12 02 09 33 02 00 04，表示09年12月02日09点33分02秒，00系统保留位，04表示星期三，8D CF表示设备的开关信息。在历史数据框中，可以看到每隔30 s接收到的PLC的实时数据，1表示设备开，0表示设备关。在下位机补足数据框中，是数据中心服务器检测到数据库中某个时间段的数据有缺失时，进行数据补足查询，得到的一段历史数据。
图4上位机接收的数据画面
图5实时状态图
服务器将收到的数据存储到SQL数据库中，然后在服务器的人机界面中，将数据以动画、曲线等形式显示出来，生动地展示污染源生产设备和治污设施的开关情况，为科学监管厂家的治污情况提供了数据支持。4 结语
本文利用S7—200 PLC自由端口通信、GPRSDTU透明的数据传输、VB6.0的Winsock控件，成功实现了远程环境在线监测系统的设计。本系统已经成功地在佛山市南海区环保局运行。数据采集终端可以在环境恶劣的厂区稳定可靠运行;数据中心平台可以以动画的形式实时观测到厂区生产设备和治理设备的运行状态。图5显示了某家工厂的设备运行情况，指示灯为绿色表示设备在运行状态，否则为红色。此外，还能将生产设备和治理设备的历史运行情况以曲线形式进行对比，分析治理设备是否和生产设备同步运行。
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