【正文】 來水的供需平衡，并將自來水輸送至各供應點。(2)自來水輸送的調(diào)度管理安全性、可靠性。其原則和技術措施如下:采用client/server結構、模塊化設計，確保系統(tǒng)結構合理、易于擴充。關鍵設備和場所采用冗余設計，確保自來水輸配管網(wǎng)安全可靠的運行。系統(tǒng)的管理與操作既可在控制中心實現(xiàn)，又可在現(xiàn)場直接操作，確保系統(tǒng)具有優(yōu)秀安全的可控性能。(3)方案設計采用有效的系統(tǒng)容錯功能，確保系統(tǒng)在高度可靠的前提下運行，杜絕管網(wǎng)出現(xiàn)失控狀態(tài)。（三）系統(tǒng)構成及功能描述1 控制中心 (1) 功能描述控制中心主要是對整個自來水管網(wǎng)生產(chǎn)運行進行調(diào)度并對工藝對象進行數(shù)據(jù)采集以及對工藝過程和重要設備進行控制，制定輸送計劃、計量管理等?？刂浦行牡牟僮魅藛T通過計算機系統(tǒng)的操作員工作站所提供的各站工藝過程的壓力、溫度、流量、液位信號及設備運行狀態(tài)等信息，完成對整個輸配管網(wǎng)的運行監(jiān)控和調(diào)度管理。系統(tǒng)具有靈活、易于學習和操作的人機界面，開放型的歷史數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，使其在投產(chǎn)后能夠提供給用戶一個良好的開發(fā)及使用環(huán)境，其主要功能如下:工藝流程的動態(tài)顯示。下達調(diào)度和操作命令。報警顯示、管理以及事件的查詢、打印。實時數(shù)據(jù)的采集、歸檔、管理以及趨勢顯示。歷史數(shù)據(jù)的管理、存貯。生產(chǎn)統(tǒng)計報表的生成和打印。流量計算、管理?？刂茩嘞薜拇_定。實現(xiàn)與企業(yè)信息管理系統(tǒng)(MIS)、ERP、等系統(tǒng)的連接和數(shù)據(jù)交換。實現(xiàn)與上級計算機網(wǎng)絡的通信及數(shù)據(jù)共享。 (2) 系統(tǒng)網(wǎng)絡結構和設備配置控制中心是自來水輸配管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的控制中樞，整個系統(tǒng)中數(shù)據(jù)最集中的地方，也是被認為安全性要求最高的地方，該系統(tǒng)的方案充分考慮了這一要求。計算機網(wǎng)絡按C/S結構配置，操作員工作站均作為局域網(wǎng)上一個節(jié)點，共享服務器的資源。(SCADA)系統(tǒng)網(wǎng)絡結構圖控制中心經(jīng)硬件防火墻、網(wǎng)絡路由設備接入移動數(shù)據(jù)網(wǎng)與水廠分控中心、管網(wǎng)測壓站、管網(wǎng)加壓站和水源井監(jiān)控站的RTU控制系統(tǒng)網(wǎng)絡相連，構成SCADA系統(tǒng)的無線GPRS通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，通訊協(xié)議采用工業(yè)以太網(wǎng)TCP/IP，通訊接口為RJ45。SCADA實時服務器SCADA實時數(shù)據(jù)服務器是上位監(jiān)控軟件Wincc服務器端的運行平臺，負責處理、存儲、管理從輸配管網(wǎng)各站點控制系統(tǒng)傳送來的實時數(shù)據(jù)，同時又為網(wǎng)絡中的其它服務器和工作站提供實時數(shù)據(jù)。作為控制網(wǎng)絡上的I/O Server、Alarm Server、Trend Server、Report Server，SCADA實時服務器是本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，它將擔負整個系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)的存儲和處理，是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集散地，因此具有十分重要的地位。SCADA實時服務器采用中文版Windows 2000 Server操作系統(tǒng)，安裝運行德國西門子公司的著名上位監(jiān)控軟件Wincc ，軟件注冊點數(shù)為64K點。數(shù)據(jù)庫服務器數(shù)據(jù)庫服務器是整個SCADA系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)存儲中心，也是數(shù)據(jù)庫管理軟件的運行平臺。本方案采用微軟公司的大型關系型數(shù)據(jù)庫SQL Server 2000作為SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理平臺。數(shù)據(jù)庫服務器主要任務是完成SCADA系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)的存儲、管理，并向網(wǎng)絡中的工作站和上層信息管理系統(tǒng)(MIS、ERP)提供數(shù)據(jù)服務，它提供與其他系統(tǒng)連接的標準軟件接口(如SQL、OLE DB、ODBC)和硬件接口。數(shù)據(jù)庫服務器上運行中文版Windows 2000 Server操作系統(tǒng)，安裝運行中文版Microsoft SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫管理軟件。歷史數(shù)據(jù)庫服務器作為一個數(shù)據(jù)源存在，其重要性在系統(tǒng)中不言而喻，為保證數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定運行和系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的安全，本方案采用專門的企業(yè)級數(shù)據(jù)庫服務器，該服務器具備優(yōu)良的處理性能和可靠性能。操作員工作站操作員工作站是操作員與控制中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)的人機接口，它在控制中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)中作為客戶機，操作員通過它可以詳細了解有關自來水輸配管網(wǎng)的設備運行狀態(tài)，并下達調(diào)度控制指令。操作員工作站通過以太網(wǎng)與SCADA服務器互連并交換信息。系統(tǒng)中配置3臺操作員工作站，選用Dell OptiPlex系列工作站。打印機控制中心配備1臺高速激光打印機，選用HP公司LJ5100系列，直接聯(lián)接在網(wǎng)絡上，網(wǎng)絡中的任何一臺計算機均可通過網(wǎng)絡訪問打印機。網(wǎng)絡路由設備網(wǎng)絡路由設備包括交換機、路由器、防火墻等設備。這些設備對于保障控制中心內(nèi)部局域網(wǎng)和控制中心與外部網(wǎng)絡間的正常通訊起著關鍵性的作用。為保證控制中心局域網(wǎng)絡的高速、穩(wěn)定、可靠的通信，本方案采用帶有千兆上行鏈路的3Com SuperStack 3 Baseline 10/100交換機作為調(diào)度控制中心的局域網(wǎng)的交換設備。該交換機提供24個10/100端口和2個10/100/1000上行鏈路端口，交換機的所有端口上提供完全無阻塞性能、自動協(xié)商功能、IEEE 。它使用方便，可實現(xiàn)即插即用操作，采用先進的交換特性，可輕松地適應大規(guī)模企業(yè)局域網(wǎng)的需要，同時將千兆技術集成到網(wǎng)絡中。為保證控制中心網(wǎng)絡的信息與數(shù)據(jù)安全性，方案中在控制中心配置一套硬件防火墻用來隔離中心網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡。選用美國NetScreen公司的防火墻產(chǎn)品來提供一套完整的網(wǎng)絡安全解決方案，該防火墻具有獨特的專用集成電路(ASIC)設計結構并且集成了實施監(jiān)控、VPN和流量管理功能，它采用的許多專用及獨到的技術可滿足網(wǎng)速提升和應用的需求。2 遠程站點所有遠程站點均裝有獨立的DRD2型 RTU控制系統(tǒng)，就地的RTU控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，不會防礙控制中心與其它場站通訊。正常情況，遠程站點的RTU控制系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)場控制、數(shù)據(jù)采集和存儲，并通過通信系統(tǒng)與控制中心建立聯(lián)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。當通訊出現(xiàn)故障時，RTU控制系統(tǒng)將保持現(xiàn)場控制和數(shù)據(jù)采集的現(xiàn)行狀態(tài)，并存儲所有的數(shù)據(jù)。所有存儲的數(shù)據(jù)均帶有時間標簽。通訊恢復后，DRD2型 RTU控制系統(tǒng)將自動上傳這些數(shù)據(jù)，保持數(shù)據(jù)的完整性。3 GPRS無線通訊系統(tǒng)由于監(jiān)控站點均散布在城市的各個區(qū)域，采用有線方式傳送現(xiàn)場數(shù)據(jù)的難度很大，而GPRS網(wǎng)絡具有覆蓋面廣、通訊速率高、穩(wěn)定性好的優(yōu)勢，因此該系統(tǒng)采用GPRS無線通訊方式。GPRS(General Packet Radio Service)是中國移動推出的通用無線分組業(yè)務，提供端對端的、廣域的無線IP連接，具有網(wǎng)絡覆蓋面廣、實時在線、按流量計費、高速傳輸(最高可達115kbps)等特點。，某自來水公司的服務器通過專線連接到中國移動數(shù)據(jù)網(wǎng)，擁有固定IP地址，現(xiàn)場RTU采用GPRS方式與中國移動數(shù)據(jù)網(wǎng)相連，采集數(shù)據(jù)并直接與自來水公司的服務器通訊，完成數(shù)據(jù)傳送。這里介紹的方案是采用內(nèi)置的GPRS通訊模塊的RTU來完成調(diào)壓站的數(shù)據(jù)采集，并通過GPRS網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳輸至控制中心的前置處理器。數(shù)據(jù)傳輸是雙向、實時的。通訊協(xié)議為具有國際通用性、開放性的TCP/IP協(xié)議?？刂浦行耐ㄟ^一條2m專線接入移動公司GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，雙方互連路由器之間采用私有IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。移動公司為客戶分配專門的APN，實現(xiàn)專網(wǎng)連接。所有GPRS終端均在一個專網(wǎng)內(nèi)，實時性強、時延小、安全性高。 無線網(wǎng)絡結構圖4 SCADA系統(tǒng)軟件系統(tǒng)所有計算機系統(tǒng)均采用Microsoft Windows 2000中文版操作系統(tǒng)軟件，上位監(jiān)控軟件采用德國西門子公司的Wincc軟件平臺。歷史數(shù)據(jù)庫采用中文版Microsoft SQL Server 2000軟件。(1) 操作系統(tǒng)軟件Windows 2000中文版操作系統(tǒng)軟件提供了一個快速、高效的多用戶、多任務操作系統(tǒng)環(huán)境，是目前廣泛應用的操作系統(tǒng)平臺。服務器采用中文版Windows 2000操作系統(tǒng)軟件，各工作站采用中文版 Windows 2000 Professional操作系統(tǒng)軟件。(2) Wincc SCADA軟件平臺上位機監(jiān)控軟件采用德國西門子公司的Wincc軟件平臺。Wincc作為西門子公司享譽世界的工業(yè)自動化軟件，在各工業(yè)過程控制領域發(fā)揮其自身的作用。Wincc可通過優(yōu)化工廠操作降低成本。Wincc具有全開放式結構，同時還具有靈活性、可靠性、伸縮性以及快速安裝和易于管理的性能。Wincc的組態(tài)及歸檔數(shù)據(jù)存放在關系型數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)可用標準工具如ODBC和SQL等讀出。很多標準的應用如Microsoft_Excel等可以和Wincc并行運行，同時可通過DDE裝載過程數(shù)據(jù)。5 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫分實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，實時數(shù)據(jù)庫存儲在實時服務器中，由上位監(jiān)控軟件Wincc來管理，歷史數(shù)據(jù)庫存儲在數(shù)據(jù)庫服務器中，歷史數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用Microsoft公司的SQL Server 2000軟件。（四）訪問和保護信息系統(tǒng)安全1 上位監(jiān)控系統(tǒng)安全策略SCADA系統(tǒng)的計算機的安全策略利用了Windows 2000操作系統(tǒng)和Wincc應用程序的雙重安全功能，Windows 2000在操作系統(tǒng)的層面上管理操作員用戶或網(wǎng)絡及系統(tǒng)管理人員的登錄，而Wincc通過設置用戶權限方法在應用程序層面對操作員的操作權限進行控制，保證正常操作，禁止越權。數(shù)據(jù)庫的安全性對于企業(yè)來說至關重要，本系統(tǒng)中所指的安全性主要是指只允許具有數(shù)據(jù)訪問權限的用戶登錄SQL Server，并訪問數(shù)據(jù)以及對數(shù)據(jù)庫對象實施各種權限范圍內(nèi)的操作，同時要拒絕所有的非授權用戶的非法操作。SQL Server 2000的安全性管理是建立在認證(Authentication)和訪問許可(Permission)兩者機制上的，是指來確定登錄SQL Server的用戶的登錄帳號和密碼是否正確，并以此來驗證其是否具有連接SQL Server的權限，但是通過認證并不代表能夠訪問SQL Server中的數(shù)據(jù)，用戶只有在獲取訪問數(shù)據(jù)庫的權限后才能夠對服務器上的數(shù)據(jù)進行權限許可下的各種操作，這種用戶訪問數(shù)據(jù)庫權限的設置是通過用戶帳號來實現(xiàn)的，同時在SQL Server中角色替代了用戶組將大大簡化安全性管理。2 網(wǎng)絡信息安全策略網(wǎng)絡信息安全是保障SCADA系統(tǒng)正常運行的一個重要條件，必須基于以下幾方面的考慮:(1) 身份驗證身份驗證負責確認申請網(wǎng)絡服務的人，對用戶進行驗證。為了得到網(wǎng)絡服務，用戶必須輸入網(wǎng)絡登陸ID和密碼，以供安全服務器進行身份驗證。(2) 授權身份驗證可確定該用戶是否具有訪問網(wǎng)絡資源的資格，而授權規(guī)定了訪問資源后該用戶的操作權限。授權對于不同的用戶是不同的，這取決于用戶的工作職責。(3) 審核為了有效地分析網(wǎng)絡的安全性并且對安全事件做出響應，本系統(tǒng)采取有效的方式進行采集網(wǎng)絡活動數(shù)據(jù)。審核數(shù)據(jù)包括用戶所做的試圖通過身份驗證和獲得授權的嘗試，同時還包括對用戶所作的改變訪問權限嘗試的記錄，并且審核日志中的所有數(shù)據(jù)均帶有時間標簽。(4) 數(shù)據(jù)加密加密是一個對數(shù)據(jù)進行編碼的過程，目的是為了防止目標接受權限以外的用戶讀取數(shù)據(jù)。加密設備在把數(shù)據(jù)放入網(wǎng)絡之前先對其進行加密，解密設備則在把數(shù)據(jù)傳送到應用程序之前先對其進行解密。路由器、服務器及終端設備均可以作為加密和解密設備。SCADA軟件本身采用專門的工業(yè)通訊協(xié)議，具有解密、加密功能。加密是一個非常有效的安全部件，它提供了數(shù)據(jù)的保密性，同時也可以用來確認數(shù)據(jù)發(fā)送者的身份。(5) 數(shù)據(jù)過濾包在路由器和交換機上建立數(shù)據(jù)包過濾器，從而接受或拒絕來自特定地址或服務器的數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包過濾器擴充了身份驗證和授權的機制，能夠保護網(wǎng)絡資源免受越權使用、盜用、破壞和服務攻擊。(6) 防火墻防火墻是在兩個或多個網(wǎng)絡的邊界處用來加強安全策略的一個系統(tǒng)或若干系統(tǒng)的組合。本系統(tǒng)在控制中心與電信公網(wǎng)的入口配置NetScreen硬件防火墻以保證網(wǎng)絡安全。(7) 入侵檢測入侵檢測是指對網(wǎng)絡活動的實時監(jiān)測和對數(shù)據(jù)的分析，以發(fā)現(xiàn)潛在的薄弱環(huán)節(jié)和正在進行的網(wǎng)絡攻擊。在網(wǎng)絡內(nèi)部，授權用戶在網(wǎng)絡上進行的越權操作可被實時地檢測到并立即被阻止。對于企圖闖入網(wǎng)絡的外部入侵也可采用同樣的方式處理。（五）結束語本系統(tǒng)設計方案特別適合大型的自來水管網(wǎng)或天然氣管網(wǎng)輸配的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)。由于監(jiān)控站點均散布在城市的各個區(qū)域，有線方式傳送現(xiàn)場數(shù)據(jù)的難度大，因此大都采用GPRS網(wǎng)絡無線通訊方式，具有覆蓋面廣、通訊速率高、穩(wěn)定性好的優(yōu)勢。
結論論文主要對城市自來水SCADA系統(tǒng)進行了解，分析研究 ，到最后的設計 。在先了解認識了自來水的SCADA系統(tǒng)的基礎之上，再通過一些質料文獻的幫助下，進行進一步的分析研究和探討 ，在設計方面根據(jù)自身的認識和參照文獻的情況下，力爭使方案設計具有一定的先進性，實用性 和社會意義由于SCADA系統(tǒng)的復雜性，供水SCADA設計是一個大型、多元、多約束、復雜的系統(tǒng)工程問題。 該課題涉及水利、信息管理、計算機控制、信息通信等多個學科，并且數(shù)目龐大的約束方?jīng)Q定了給水 。SCADA系統(tǒng)設計的工作量大，因此在各個方面可進一步改進。 最后，本文實證分析所需的絕大部分數(shù)據(jù)必須來自一手資料，但由于時間、人力和物力等各方面的限制，這些數(shù)據(jù)的獲得沒有完全按照規(guī)范進行操作，這決定了其最終的評價結果與實際情況可能有一定的偏差因此本文提出的一些設計方法還需要在進一步接受實踐檢驗，以不斷更新和完善。本文以上這些缺陷和不足，正是本人以后努力豐富自身知識和能力，以繼續(xù)深入研究的重要方向。參考文獻[1] [M] .北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003[2] [M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002 [3] [M].西安：西安交通大學出版社，2005．[4] (美).(Bud)(GPRS)技術與應用[M].北京：人民郵電出版社，20