越南BAN CHAT水电站洪水报警系统技术方案

1、越南BAN CHAT水电站Vietnam BAN CHAT Hydroelectric 洪水报警系统技术方案Solution of Siren System for flood discharge alarmingTechnical Scheme 南京南自电气系统集成工程有限公司NAEG System Integration Engineering Co., Ltd.第1章 系统综述1.1系统概述NZ-Alarm600系统采用当今先进的无线数字传输技术，并综合运用了计算机、无线通信、智能测控等技术，对广泛分布于各地的采集监控分站进行实时地遥测、遥控、遥信，实现故障告警、紧急事件处理、记录并处理

2、相关数据等，从而实现对各分站进行集中监控、集中管理。系统总体设计目标是贯彻安全、可靠、实用、先进和经济的原则前提下，建设一个标淮化、多层次、全方位和集成化的无线数据采集监控系统。1.2系统设计的依据对于本工程的施工及其选用的设备，都遵照国家有关部门颁布的技术标准和规范，以及该工程的招标文件及合同文件技术卷所规定的技术规范执行。若国家或部颁标准和规范作出修改时，则以修订后新颁布的标准和规范为准。本系统设计遵照执行以下现行技术规范、文件和资料，主要有(但不限于)：弱电智能化建筑设计标准（GB/T50314-2000）建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范（GB50311-2000）建筑工程质量检验评

3、定标准（GBJ301-78）远动终端通用技术条件（GB/T13729-92）安全防范工程程序与要求（GA/T75-94）远动设备及系统电源和电磁兼容性（GB15153.1-1998）防盗报警控制器材通用技术条件（GB/12663-90）电工电子产品基本环境试验规程（GB2423-2001）计算机软件单元测试（GB/T15532-1995）交流采样远动终端技术条件（DL/T630-1997）配电自动化系统功能规范（DL/T 814）国际标准化组织ISO有关规定上述规范如有冲突，则以新版本、高级别规范为准。同时系统设计除严格遵循上述规范外，还依据了其他无线测报系统建设的经验资料。1.3系统优势在控

4、制领域，常常需要采集大量的现场数据，然后传输给主机进行处理。而目前数据传输通常使用的是RS485或者是CAN等网络。这些网络均基于有线传输，他们在使用中不仅要考虑成本因素，还要考虑数据传输中的干扰因素。而利用无线电波进行无线传输相对具有一定的优势，成本相对低，并且传输中的干扰也较少，这也在一定程度上提高了传输的可靠性，系统优势显而易见：1、安装施工方便：使用无线网络，避免或减少了网络布线的工作量，又不破坏原有环境设施，具有施工周期短，性价比高的特点。2、可实现快速覆盖：无线网络系统最大的优势是能够实现快速覆盖。采用点对多点无线通信方式，一般只需要安装一个或多个无线中心站设备，就可建立覆盖整个城

5、市区域的宽带无线接入网络系统。3、灵活性高：具有分布范围广、地理位置分散的特点。采用有线网络缺少灵活性，必须尽可能地考虑未来发展的需要，这就必须预设大量利用率较低的信息点。而无线网络建成后，在无线信号覆盖区域内的任一个位置架设无线终端站，就可以实现网络接入，具有很高的灵活性。4、扩展性强： 当需要增加业务点时，无需进行大面积的网络改造，只要增加或减少被监控点的无线设备，就可以完成被监控点的增加或减少。第2章 无线数据采集监控系统2.1 系统总体设计及功能2.1.1 系统总体设计NZ-Alarm600系统的组网规模为1:3。即系统由1个中心站，3个监控分站组成，其中选用1个监控分站兼做中继站（视

6、现场情况而定）。总体方案是中心站报警点在主厂房面向下游面，第一个报警点距中心站约2.5Km,第二个报警点距中心站点约为3.5Km，第三个报警点距中心站点约为4.5Km。NZ-Alarm600系统是以超短波通信进行组网，选用400M频段的频点进行通信。将系统内的3个监控分站的信息实时地传送到中心站，其中若干个分站点要经过中继站中转到中心站，中心站接收到数据后，由计算机系统进行数据分析、处理和存储。端站采用太阳能和蓄电池相结合的供电方式。2.1.2 系统总体功能NZ-Alarm600系统总体功能是自动采集、传输和处理监控分站点的实时开关量数据，及时了解现场设备运行情况，并即时下发控制命令，保证现场

7、异常时发出语音报警信号。1) 系统需实现数据自动采集、传输、处理、存储和输出等实时作业。2) 采集监控分站是本系统的重要组成部分，现场设置数据处理单元对数据进行处理，预留12路遥信开关量，6路遥控接口，实时采集各开关量状态。3) 中继站是连接监控分站及中心站的纽带，接收各级监控分站的信息，实时接收下属分站的信息，并向中心站转发所接收的信息；本系统拟使用全双工中转基地台作为中继系统。4)中心站是NZ-Alarm600系统的中枢，接收、处理、存储数据信息，为采集监控系统提供决策依据；中心站能存储工程情况、系统特性及历史资料等各类数据、文件和图表；随时接收系统内各站发送的信息，并能对数据进行合理性检

8、查、检错、纠错、分类、存储、建立数据库和形成统计报表等，同时具有检索、查询等功能；能实时模拟现场电力参数动态变化；对开关量等要素的变位信息监测、报警；对系统设备故障监测、报警；显示、打印各类文件图表及各项电力参数的实况分布图和变化过程。2.1.3 系统主要技术指标1）直流电压精度应优于0.5%；2）其它电量精度应优于2%；3）非电量精度应优于5%；4）开关量应100%准确；5）监控中心数据响应时间应小于10秒；6）历史数据存储：单基站1天，监控服务器1年；7）硬件平均无故障间隔时间 MTBF小时2.1.4 系统组网方式目前国内无线采集监控系统的组网方式主要有点对点、点对多点、有中转、多基站和线

9、条行三种。1、 点对点 这是最基本的通讯方式，如下图所示，相当于将一条上位机与终端之间的连接线用两台无线电台替代。无线电台与上位机或PLC/RTU连接图 点对点示意图2、 点对多点 这是最常用的组网方式，如下图所示，若是数据采集系统多采用轮循（Polling）方式。若是报警系统多采用主动上报（Report）方式，亦可以采用轮循和主动上报相结合的方式。使用轮循方式时，轮循周期T（秒）或系统容量N（个）取决于单点的数据量D(bit)、电台传输速率S(b/s)和电台收发转换时间t(秒)，它们之间有如下关系：TN*（D/S+t）使用主动上报方式时，可能会遇到两个报警同时上报发生发射冲突的情况。避免冲突

10、的唯一办法就是用载波侦听DCD（发以前查看信道占用情况）再配高速数字电台（即快速传输）。3、 有中转（一级或多级）当地形环境较差或通讯距离要求较远时，选用中转是解决问题的唯一办法。4、 多基站 城市面积大、建筑多，靠一个主站组成的点对多点网络往往不能有效的覆盖整个服务区域。这时应将整个服务区域划分为若干个小型区域，在小区内由电台组成点多点的网络，小区与小区间再通过无线链路进行连接。如下图所示。5、 线条形 在实际应用中，有很多的通信地域非常狭长而中心控制室又在狭长地形的端点，如河流水文情况的检测、铁路沿线信号的采集、电力输送线路的报警、石油管线流量的控制等等。这种应用必须用线条形的组网形式，如

11、下图所示在线形的网络中每一个分站的数据均需要上一级分站进行差转。如分站D的数据要到达总站A需要经过D发送至C、C发送至B、B发送至总站A。这种方式的要点是电台或电台所接的RTU需要有存贮转发的功能。NZ-Alarm600系统拟采用第三种有中转的组网方式，在现场监控分站中选用2个作为测站兼中继，具体中转几个分站数据视现场情况而定。2.2 系统设备配置要求NZ-Alarm600系统实施阶段设计应满足国家及行业有关规范、标准和规程要求，并满足系统招标文件的要求。同时系统建设应满足以下几点要求：1、系统安全可靠、技术先进、功能齐全、配置经济合理、维护方便、具有良好的稳定性和可扩充性。2、采集监控分站点

12、能够自动、实时采集数据，并通过超短波通信信道直接将信息传送到中继站或中心站。 3、采集监控分站都向中心站报告本站运行状态信息，测站发出的每一条信息，都自带站点本身的地址码和信息采集时刻标识及电源状态，表明该信息的来源和采集时刻。4、考虑到设备的互换性和可扩展性，要求系统可进行多种通信方式可混合组网，只要增加相应设备便可实现数据传输和扩展。5、测站各种设备结构简单、性能可靠及低功耗，并有防潮湿、防盗、放火、无雨衰、防雷电、抗干扰、抗暴风等措施，所有测站都能够在无人值守的条件下长期连续正常工作。2.3 中心站系统设备配置采集监控设备选型的原则是：具有系统所需要的各项功能，满足系统的技术指标；选择设

13、计定型的，经过长期应用考核证明是可靠的产品；测站尽可能的选用优质产品；尽量选用低功耗的产品。根据系统的需求，其中心站配置由计算机、打印机(选配)、数字数传电台、稳压电源（选配）、电源避雷器（选配）、蓄电池组（选配）、UPS以及配套的天馈系统等组成，其结构示意图如下图所示。中心站选用的警报器是电动警报器，其特点是可以发出有节奏的警报声，传输范围远。图2.3.1 中心站设备示意图2.3.1 中心计算机用于水情数据接收、处理、入库和上报等工作。其主要设备技术指标如下：CPU：P4 3.0G内存：512M显示器：17英寸液晶显示器硬盘：80 GUITRA ATA100(7200RPM)EIDE硬盘光驱

14、：16DVD串口：1个以上网卡：10/100M自适应卡2.3.2 UPS容量：2KVA2.4 监控分站设备采集监控分站设备由数字数传电台、数据处理单元（RTU）、高响度报警喇叭、外场防水控制箱、免维护蓄电池、太阳能电源板以及配套的天馈系统等组成，其结构如图2.4.1所示。测站兼中继站设备由全双工中转基地台、数据处理单元（RTU）、高响度报警喇叭、外场防水控制箱、免维护蓄电池、太阳能电源板以及配套的天馈系统等组成，其结构如图2.4.2所示。图2.4.1 监控分站设备组合结构图图2.4.2 测站兼中继站设备组合结构图分站采集控制设备选型的原则是：具有系统所要求的各项功能，满足系统的技术指标；符合国

15、家相关专业标准；选择设计定型的，经过长期应用考核证明是稳定可靠的产品；尽可能选用优质品；尽量选用低功耗的产品；有一定的安全保障措施，能防止一般的破坏，在无人值守和就近管理相结合的条件下，保证整个系统长期稳定运行。2.4.1 数据处理单元LSA900（RTU）LSA900采用单片机作为控制芯片，可根据具体需要对单片机编程以定义输入输出接口的具体功能，满足不同的需要，使用非常方便。光纤接口可以满足电磁干扰强的场合的使用要求，而RS485通用数据通信接口可以在不是必须使用光缆作为通信线路的场合使用，可以为用户节省成本。本产品有电磁滤波模块，具有很强的抗电磁干扰能力，使其具有很高的稳定性。采用220V

16、/50交流电源，可以承受较大的电压浮动，从160V到265V的电压范围内都可以稳定工作，不必再配备专门的电源，使其可以在使用时不受电源的限制。性能特点：1）具有12路遥信开关量输入，可以控制多路开关量。2）具有6路遥控继电器输出。3）具有符合国际标准的光纤接口，可以在需要光缆作为通信线路的场合方便的连接光缆。4）具有RS485通用光电隔离接口。5）能够方便的进行多级串联，以组成具有更多的开关量输入接口及输出接口。6）采用单片机作为控制芯片，可以方便的根据应用需要编写控制程序。7）采用标准的计算机通信接口，不用A/D采样。8）具有滤波模块，有很强的抗电磁干扰能力2.4.2 高响度报警喇叭Eas2

17、KW工作电压：交流220V工作电流：18A。响度：大于126dB （5m）声响频率：80020Hz启动时间：1S2.4.3超短波电台WDS4710性能特点技术指标高：DSP电台，前向纠错信道编码，CPFSK数字调制解调，Viterbi译码，均衡软判决，尾噪声抑制 运行可靠：发射启动快，收发转换快，可以连续发射，功耗低，工作温度范围广，能在各种极其恶劣环境下工作 设置灵活：所有参数包括频率、功率、接口格式等通过软件设置 功能齐全：电台自带电压表、温度计、功率计、场强及干扰测试仪、误码统计、软件RTU等目前市场上其它品牌电台所不具备的功能。电台故障告警如温度过高过低、供电电压超范围、异步串口数据格

18、式不匹配等自动提示输出。 有网管：远程空中设置电台参数或监视电台状态及告警。2.4.4 同轴避雷器传统的同轴避雷器采用一段四分之一短路线，通过一个三通（要求匹配）接入馈线中，对于接入点来说，这段四分之一短路线是开路的。这样馈线的芯线和屏蔽层就连在一起，如将同轴避雷器接地，由天馈线引入的雷电便由同轴避雷器通过接地网导入大地，而不会对终端设备造成破坏。为了提高终端抗拒雷电冲击的能力，要求同轴避雷器具有插入损耗小、响应速度快、泄流容量大、性能稳定等特点。NZ-Alarm600系统中选用的日本原产的同轴避雷器CA-23R，采用优质铜材制作，表面镀银，中心频率可调，是专为遥测系统设计的，是遥测系统同轴避

19、雷器的首选产品，具体指标如下：工作频率范围：230MHZ电压驻波比： 1.25 插入损失： 10KA（温升不超过50C）2.4.5 天线为了提高天线的使用寿命，可采用增强防风型不锈钢质的定向天线和全线天线。1) 定向天线在监控分站通常使用的天线为定向天线，一般应按下列指标并根据电测结果进行选择：(1) 增益：612dB。(2) 接口：采用L16系列接插件，输入阻抗为50W。(3) 电压驻波比：天线和50W阻抗电缆连接时，其电压驻波比（VSWR）应不大于1.5。(4) 带宽：所用天线带宽Df应覆盖所用收发信机工作频率范围。应满足的要求是：单频收发信机：Df/f02.0%双频收发信机：Df/f04

20、.2%（f0为收发信机中心频率）(5) 极化：垂直极化形式。(6)天线能防水、强风暴雨等环境条件下正常工作。本系统中将要用的TDJ-400型八木天线的主要规格和技术参数：单元数：八（五）单元频率范围： 400-470MHz带宽： 25 MHz输入阻抗： 50W电压驻波比：1.5增益： 12dB最大功率： 150W长度： 1.8M抗风强度： 60M/S插座型号： SL16或L16型2)全向天线在中心站和中继站使用的天线为全向天线，一般应按下列指标并根据电测结果进行选择：频率范围： 400-470MHz带宽： 25 MHz输入阻抗： 50电压驻波比：1.5增益： 8.7dB最大功率： 150W长度

21、： h4 Netting typeThere are more than five netting type for wireless system, such as point to point, point to multi-point, with repeater, multi-station, line.1: Point to pointThis type is the most basement communication type, please refer to Figure 1. One workstation connects with one terminal, but t

22、he linkage between them instead by two wireless radios.Figure 1 Point to Point2: Point to multi-point typeThis type is usual communication type, please refer to figure 2. If the system main used as data collection, it should be use Polling type. If the system main used as siren system, it can be configured as polling and report.Figure 2 point to multipoint3