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洪水報警系統技術方案
solution of siren system for flood discharge alarming
technical scheme
南京南自電氣系統整合工程****
naeg system integration engineering co., ltd.
nz-alarm600系統採用當今先進的無線數字傳輸技術，並綜合運用了計算機、無線通訊、智慧型測控等技術，對廣泛分布於各地的採集監控分站進行實時地遙測、遙控、遙信，實現故障告警、緊急事件處理、記錄並處理相關資料等，從而實現對各分站進行集中監控、集中管理。
系統總體設計目標是貫徹安全、可靠、實用、先進和經濟的原則前提下，建設乙個標淮化、多層次、全方位和整合化的無線資料採集監控系統。
對於本工程的施工及其選用的裝置，都遵照國家有關部門頒布的技術標準和規範，以及《該工程的招標檔案》及合同檔案技術卷所規定的技術規範執行。若國家或部頒標準和規範作出修改時，則以修訂後新頒布的標準和規範為準。本系統設計遵照執行以下現行技術規範、檔案和資料，主要有(但不限於)：
·《弱電智慧型化建築設計標準gb/t50314-2000）
·《建築與建築群綜合佈線系統工程設計規範》 （gb50311-2000）
·《建築工程質量檢驗評定標準gbj301-78）
·《遠動終端通用技術條件gb/t13729-92）
·《安全防範工程程式與要求ga/t75-94）
·《遠動裝置及系統－電源和電磁相容性gb15153.1-1998）
·《防盜報警控制器材通用技術條件gb/12663-90）
·《電工電子產品基本環境試驗規程gb2423-2001）
·《計算機軟體單元測試gb/t15532-1995）
·《交流取樣遠動終端技術條件dl/t630-1997）
·《配電自動化系統功能規範dl/t 814）
·國際標準化組織iso有關規定
上述規範如有衝突，則以新版本、高階別規範為準。同時系統設計除嚴格遵循上述規範外，還依據了其他無線測報系統建設的經驗資料。
在控制領域，常常需要採集大量的現場資料，然後傳輸給主機進行處理。而目前資料傳輸通常使用的是rs485或者是can等網路。這些網路均基於有線傳輸，他們在使用中不僅要考慮成本因素，還要考慮資料傳輸中的干擾因素。
而利用無線電波進行無線傳輸相對具有一定的優勢，成本相對低，並且傳輸中的干擾也較少，這也在一定程度上提高了傳輸的可靠性，系統優勢顯而易見：
1、安裝施工方便：使用無線網路，避免或減少了網路佈線的工作量，又不破壞原有環境設施，具有施工周期短，價效比高的特點。
2、可實現快速覆蓋：無線網路系統最大的優勢是能夠實現快速覆蓋。採用點對多點無線通訊方式，一般只需要安裝乙個或多個無線中心站裝置，就可建立覆蓋整個城市區域的寬頻無線接入網路系統。
3、靈活性高：具有分布範圍廣、地理位置分散的特點。採用有線網路缺少靈活性，必須盡可能地考慮未來發展的需要，這就必須預設大量利用率較低的資訊點。
而無線網路建成後，在無線訊號覆蓋區域內的任乙個位置架設無線終端站，就可以實現網路接入，具有很高的靈活性。
4、擴充套件性強： 當需要增加業務點時，無需進行大面積的網路改造，只要增加或減少被監控點的無線裝置，就可以完成被監控點的增加或減少。
nz-alarm600系統的組網規模為1:3。即系統由1個中心站，3個監控分站組成，其中選用1個監控分站兼做中繼站（視現場情況而定）。
總體方案是中心站報警點在主廠房面向下游面，第乙個報警點距中心站約2.5km,第二個報警點距中心站點約為3.5km，第三個報警點距中心站點約為4.5km。
nz-alarm600系統是以超短波通訊進行組網，選用400m頻段的頻點進行通訊。將系統內的3個監控分站的資訊實時地傳送到中心站，其中若干個分站點要經過中繼站中轉到中心站，中心站接收到資料後，由計算機系統進行資料分析、處理和儲存。
端站採用太陽能和蓄電池相結合的供電方式。
nz-alarm600系統總體功能是自動採集、傳輸和處理監控分站點的實時開關量資料，及時了解現場裝置運**況，並即時下發控制命令，保證現場異常時發出語音報警訊號。
1) 系統需實現資料自動採集、傳輸、處理、儲存和輸出等實時作業。
2) 採集監控分站是本系統的重要組成部分，現場設定資料處理單元對資料進行處理，預留12路遙信開關量，6路遙控介面，實時採集各開關量狀態。
3) 中繼站是連線監控分站及中心站的紐帶，接收各級監控分站的資訊，實時接收下屬分站的資訊，並向中心站**所接收的資訊；本系統擬使用全雙工中轉基地臺作為中繼系統。
4)中心站是nz-alarm600系統的中樞，接收、處理、儲存資料資訊，為採集監控系統提供決策依據；中心站能儲存工程情況、系統特性及歷史資料等各類資料、檔案和圖表；隨時接收系統內各站傳送的資訊，並能對資料進行合理性檢查、檢錯、糾錯、分類、儲存、建立資料庫和形成統計報表等，同時具有檢索、查詢等功能；能實時模擬現場電力引數動態變化；對開關量等要素的變位資訊監測、報警；對系統裝置故障監測、報警；顯示、列印各類檔案圖表及各項電力引數的實況分布圖和變化過程。
1）直流電壓精度應優於0.5%；
2）其它電量精度應優於2%；
3）非電量精度應優於5%；
4）開關量應100%準確；
5）監控中心資料響應時間應小於10秒；
6）歷史資料儲存：單基站1天，監控伺服器1年；
7）硬體平均無故障間隔時間 mtbf>100000小時
目前國內無線採集監控系統的組網方式主要有點對點、點對多點、有中轉、多基站和線條行三種。
1、 點對點
這是最基本的通訊方式，如下圖所示，相當於將一條上位機與終端之間的連線線用兩台無線電台替代。
無線電台與上位機或plc/rtu連線圖點對點示意圖
2、 點對多點
這是最常用的組網方式，如下圖所示，若是資料採集系統多採用輪循（polling）方式。若是報警系統多採用主動上報（report）方式，亦可以採用輪循和主動上報相結合的方式。
使用輪循方式時，輪循週期t（秒）或系統容量n（個）取決於單點的資料量d(bit)、電台傳輸速率s(b/s)和電台收發轉換時間t(秒)，它們之間有如下關係：
t≈n*（d/s+t）
使用主動上報方式時，可能會遇到兩個報警同時上報發生發射衝突的情況。避免衝突的唯一辦法就是用載波偵聽dcd（發以前檢視通道占用情況）再配高速數字電台（即快速傳輸）。
3、 有中轉（一級或多級）
當地形環境較差或通訊距離要求較遠時，選用中轉是解決問題的唯一辦法。
4、 多基站
城市面積大、建築多，靠乙個主站組成的點對多點網路往往不能有效的覆蓋整個服務區域。這時應將整個服務區域劃分為若干個小型區域，在小區內由電台組成點多點的網路，小區與小區間再通過無線鏈路進行連線。如下圖所示。
5、 線條形
在實際應用中，有很多的通訊地域非常狹長而中心控制室又在狹長地形的端點，如河流水文情況的檢測、鐵路沿線訊號的採集、電力輸送線路的報警、石油管線流量的控制等等。這種應用必須用線條形的組網形式，如下圖所示
**形的網路中每乙個分站的資料均需要上一級分站進行差轉。如分站d的資料要到達總站a需要經過d傳送至c、c傳送至b、b傳送至總站a。這種方式的要點是電台或電台所接的rtu需要有存貯**的功能。
nz-alarm600系統擬採用第三種有中轉的組網方式，在現場監控分站中選用2個作為測站兼中繼，具體中轉幾個分站資料視現場情況而定。
nz-alarm600系統實施階段設計應滿足國家及行業有關規範、標準和規程要求，並滿足系統招標檔案的要求。同時系統建設應滿足以下幾點要求：
1、系統安全可靠、技術先進、功能齊全、配置經濟合理、維護方便、具有良好的穩定性和可擴充性。
2、採集監控分站點能夠自動、實時採集資料，並通過超短波通訊通道直接將資訊傳送到中繼站或中心站。
3、採集監控分站都向中心站報告本站執行狀態資訊，測站發出的每一條資訊，都自帶站點本身的位址碼和資訊採集時刻標識及電源狀態，表明該資訊的**和採集時刻。
4、考慮到裝置的互換性和可擴充套件性，要求系統可進行多種通訊方式可混合組網，只要增加相應裝置便可實現資料傳輸和擴充套件。
5、測站各種裝置結構簡單、效能可靠及低功耗，並有防潮濕、防盜、放火、無雨衰、防雷電、抗干擾、抗暴風等措施，所有測站都能夠在無人值守的條件下長期連續正常工作。
採集監控裝置選型的原則是：具有系統所需要的各項功能，滿足系統的技術指標；選擇設計定型的，經過長期應用考核證明是可靠的產品；測站盡可能的選用優質產品；盡量選用低功耗的產品。
根據系統的需求，其中心站配置由計算機、印表機(選配)、數字數傳電台、穩壓電源（選配）、電源避雷器（選配）、蓄電池組（選配）、ups以及配套的天饋系統等組成，其結構示意圖如下圖所示。
中心站選用的警報器是電動警報器，其特點是可以發出有節奏的警報聲，傳輸範圍遠。
圖2.3.1 中心站裝置示意圖
用於水情資料接收、處理、入庫和上報等工作。
其主要裝置技術指標如下：
cpup4 3.0g
記憶體512m
顯示器： 17英吋液晶顯示器
硬碟80 guitra ata100(7200rpm)eide硬碟
光碟機16×***
串列埠1個以上
網絡卡10/100m自適應卡
容量2kva
採集監控分站裝置由數字數傳電台、資料處理單元（rtu）、高響度報警喇叭、外場防水控制箱、免維護蓄電池、太陽能電源板以及配套的天饋系統等組成，其結構如圖2.4.1所示。
測站兼中繼站裝置由全雙工中轉基地臺、資料處理單元（rtu）、高響度報警喇叭、外場防水控制箱、免維護蓄電池、太陽能電源板以及配套的天饋系統等組成，其結構如圖2.4.2所示。
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