戴毓文

(上海市自来水市南有限公司，上海 200002)

1 市南公司生产调度系统平台简介

上海市自来水市南有限公司是面向上海市广大用户提供饮用水服务的大型供水企业，公司供水规模为307万m3/d，供水面积约575 km2，供水服务常住人口约500万，供水服务区域为上海市黄浦江以西、苏州河以南地区，包括:黄浦区、静安区、长宁区、徐汇区、普陀区(小部分地区)、闵行区(大部分地区)、松江区和青浦区(部分地区)等。公司生产调度系统承担着对供水管网的统一监视，对水厂的安全运行、提高供水质量、节能降耗、优化管理等方面起到了至关重要的作用，保障了供水系统的正常运行和管理。为了更好地满足生产调度与各决策部门的要求，充分发挥实时监控在生产运行管理中的作用，响应上海市政府行业信息化、集约化发展要求，市南公司将数据采集、数据传输等方式进行整合，并对系统的重要部分采用了冗余备用的方式。

近年来随着上海城市建设的不断发展，市南供水区域的不断扩大，以及自来水服务供应要求的不断提高，为确保管网运行安全的要求，市南公司根据对外服务供应的需要综合了管网水质监测系统、边界流量监测系统，居民屋顶水箱监测系统，其通信方式由原先的230 M电台、诺特网等改造为传输稳定可靠的GPRS通信方式，将控制中心多台InTouch组态软件分别接收、存储数据，InTouch送SQL数据库的方式改为采用设置通信服务器，用OPC通信协议接收数据，同时送InTouch界面显示和SQL数据库。改造后的系统实现了数据集中管理。

2 市南公司生产调度系统平台架构

整个系统平台可分为:通信服务、数据服务、web系统(调度管理系统、调度监测系统)、移动web系统、数据接口服务等，如图1所示。

图1 市南公司生产调度系统平台Fig．1 System Platform of Production Scheduling in Southern Company

通信服务器接收GPRS传输的监测数据，并将数据传输给OPC服务，OPC服务把数据进行分类整理，形成一张内存表供InTouch组态软件的数据服务、WEB实时数据服务、历史数据处理服务调用。InTouch组态软件的数据服务把从OPC Server获取的监测数据传递给InTouch View界面显示软件;WEB实时数据服务把从OPC Server获取的监测数据传递给调度监测系统，为调度监测系统提供实时数据;历史数据处理服务把从OPC Server获取的监测数据保存到数据库，形成历史数据表。

调度监测系统、调度管理系统从数据库中获取历史数据。并将历史数据保存到数据库中。移动WEB监测客户端通过移动WEB监测服务访问数据库，获取调度管理数据和调度监测数据。数据接口服务将数据库中的历史数据提供给其他系统应用。

通信服务是整个系统平台的基础，通信服务的稳定可靠将直接影响整个系统平台的稳定运行。

3 OPC通信技术的应用

市南公司生产调度系统平台核心使用冗余服务器架构，系统部署有2台通信服务器、2台数据库服务器、1台Web服务器以及1台数据接口服务器，其中通信服务器以及数据库服务器均采用双机集群系统构建，通过磁盘阵列提供仲裁磁盘，使用本地局域网作为心跳网络，集群系统可以确保1台服务器发生故障后，自动切换到备用服务器，如图2所示。

图2 生产调度系统平台核心架构Fig．2 Core Architecture of System Platform of Production Scheduling

通信服务器通过SAS线连接至HP的磁盘阵列盘柜，仲裁盘盘符为X，容量为870 MB左右，通信集群采用微软Windows Server 2003版本自带的集群软件构建，形成双机故障转移集群。

市南公司生产调度系统平台基于GPRS通信链路构建，系统采用专用的具备固定 IP地址的Internet链路作为GPRS数据传输链路，站点同中心通过UDP进行数据交互，为了实现数据通畅，需要将Internet地址上的UDP通信端口映射到中心的通信服务器。在本系统中采用UDP 7070端口实现数据通信，如图3所示。

图3 GPRS通信链路Fig．3 GPRS Communication Link

在整个系统中，通信服务器负责完成GPRS站点数据的接收，解析以及变量映射。通信服务器将数据从原始的UDP数据报文转换为变量，内部变量同外部应用程序之间的数据交接也通过OPC进行。OPC为各类数据之间的通信制定了统一的规范。

市南公司生产调度系统平台中，共有两类外部应用程序，其中一类为InTouch组态软件，包括FsGateway以及InTouch View界面显示软件。FsGateway是一个协议转换软件，可以实现DDE、Suite Link、OPC协议的相互转换，还可以把MX转换成DDE、Suite Link、OPC协议，此次系统平台采用的是将OPC协议转换为Wonderware的Suite Link协议，提供InTouch view接收数据。另一类为数据库送库服务程序(OPC Client)。上述两类程序通过OPC接口调用OPC变量并进行实时显示以及数据入库处理，如图4所示。

图4 外部应用程序连接线路Fig．4 Connections of External Application

整个系统采用分布式架构，实时数据采用InTouch View界面显示软件。为了实现多台工作站数据共享，所有的工作站通过内部局域网同通信服务器网络连通，每台工作站上安装InTouch View界面显示软件，通过Suite Link协议连接至通信服务器上安装的Fsgateway软件，从而实现实时数据的接收、显示。

数据入库采用数据库送库服务程序(OPC Client)进行，送库服务作为客户端通过OPC协议访问通信程序，获取数据后将数据通过内部局域网送至数据库服务器。数据在数据库中进行数据处理后，提供web界面显示。

通信服务程序采用多模块分层设计，不同的软件模块间通过良好的数据互定义接口实现数据的交互以及数据的传递，如图5所示。

图5 通信服务程序多模块分层设计Fig．5 Layered Design of Modules in Communication Service Program

4 应用结果

原有多系统，多台InTouch组态软件分别接收、存储数据，数据相对孤立。市南公司生产调度系统平台采用通用的OPC技术，向下提供了许多通信接口，能够兼容各类硬件设备，不必针对不同设备开发不同的接口程序。向上和外部应用程序如InTouch组态软件及SQL数据库等具有良好的数据交互功能。通信服务器统一接收数据，统一入库，实现数据集中管理，避免因为计算机硬件或者InTouch组态软件故障导致数据中断。另外市南公司生产调度系统平台核心部分采用冗余服务器架构，通信服务器以及数据库服务器均采用集群技术，更好地保障了通信服务的稳定可靠。