摘要

　　本文探讨基于调度SCADA系统的管网数据检测系统的设计。由于管网监测点现场的情况复杂，存在着比较大的不确定性，因此传到调度中心的数据往往存在各种各样的异常。管网数据检测系统就是根据这些异常数据出现的模式，自动检测出部分可以预见的错误、故障，以提高维修工作的效率。

　　关键字   调度SCADA，数据检测，自动检测

　　1. 前言

　　本文探讨基于调度SCADA系统所采集的数据的异常情况检测系统的设计。

　　我司的调度SCADA系统每15分钟轮询一次历史数据（即15分钟1个时段，下面以1个时段表示15分钟的历史数据），每5分钟自动刷新一次实时数据，并且实时数据可通过人工随时刷新。因此对数据的异常检测的周期都是以5分钟或15分钟来实现的。在设计该检测系统时，我们已有如下的条件：

　　1. SCADA系统的数据（包括实时数据、历史数据）都存储到SQL数据库；

　　2. 监测点以及其参数已经在组态中作了分类（比如监测点分为水厂、加压站、管网；参数分为压力、流量、其他等等）；

　　3. 各压力变送器、流量计仪表量程已知；

　　4. 监测点端站的市电状态有传送到调度中心；

　　5. SCADA系统以及其他相关系统没有做数据异常的实时检定。

　　由于监测点现场情况复杂，不确定性比较大，时常可能会出现断电、通信失败、数据漏码、干扰、施工破坏、失窃等情况，在监测点越来越多的情况下，通过数据在尽可能范围内检测出这些错误就比较重要了。我们通过总结一些数据异常出现的模式，通过检测软件实现自动检测这些错误，本文就这些异常的模式和系统的设计进行探讨。

　　2. 数据异常模式

　　数据异常模式主要有这么几种：通信失败、通信率低、电源关闭以及数值异常。

　　1) 通信失败

　　当端站故障、DTU掉线、通信干扰或阻塞等情况下，会出现通信失败的情况，这种情况会记录在一个时段的历史数据中，因此我们可以根据它们实现通信失败的判定。调度SCADA系统采集的是管网的数据，因此它的信道稳定程度不如厂、站内的SCADA系统，不时出现一次数据传输失败是经常有的事情，我们的系统可以通过补调功能补齐这些一时收不上来的数据。有时候GPRS DTU会因为路由表更新周期以及信号强弱的问题，出现连续半小时到45分钟都无法登录，之后却自己恢复的情况。也正因此，1-3个时段历史数据的失败不足以说明端站故障，因此以4个连续时段的历史数据失败来判定通信失败。

　　2) 通信率低

　　由于通信干扰、信号不好、移动设备的基站设置等原因，有时候端站的通信会时断时续，若它达不到连续4个时段的失败，而一天之内却断断续续，那么就应该通知维护人员进行维修。因此检测通信率可以每半天时间统计一次之前48个时段的数据中失败时段所占比例有多少，超过了一个设定值（比如60%）就报警。在极端的情况下，每3次失败就成功1次，这样失败率是75%，所以高于75%的失败率必然出现连续4次失败的情况。这时应由通信失败检测来处理，通信率检测不报警。如果半天内只有1次通信失败，则失败率是1/48=2%，因此在2%～75%范围内选择一个合适的数值作为设定值。

　　3) 电源关闭

　　由于我司SCADA系统中，重要端站采用了市电/电池双路供电，在市电通的情况下为电池充电，市电断开的情况下自动切换到电池供电，因此市电的通/断状态可以传到数据中心。

　　电源关闭检测与通信失败检测过程相似，认为如果连续4个时段的历史数据状态为“关”，就可以判断为市电中断。

　　4) 数值异常

　　管道中的短暂波动、仪表故障、失窃等问题出现时，传回来的数据很可能是明显有问题的，因此对于异常的数据要进行检测。数值异常的情况有许许多多，而明显能自动检测到的目前有两类：一类是数值一直保持同样的值；另一类是超出了仪表量程的数。前者举例比如一个压力参数，从某个时刻开始突然一直都是一个数不变，这个可能是由于PLC故障或者软件的问题；后者比如压力变送器量程是0～0.6MPa，结果得到的值有1MPa甚至是一个超大的数据，那是明显不正确的。负数的处理相对比较复杂，有些仪表在空载时会输出负数，这就要根据存储数据时的具体情况处理。

　　3. 检测系统的设计

　　检测系统采用C/S模式，在服务器运行service来检测，检测的结果如果发现有异常，则通过进程间通信（我们使用的是TCP连接发送基于字符的协议）通知客户端，客户端安装在各办公计算机上，一旦收到异常的消息，则弹出消息框。由于我司还建立有短信机平台，提供了编程接口，因此在服务端检出异常后，通过短信发给各个有关的维修人员。此外还有存储和查询检出异常历史等功能。目前系统运行在调度大厅，运行稳定，为提高维修效率和质量提供了一种相当好的工具手段。随着我们对异常数据的进一步分析理解，系统还在不断改进中。

　　作者简介

　　陈冬雷， 广州市自来水公司，信息系统项目管理师，系统架构设计师，广州市中山一路12号1207室，510600，cdonglei@gmail.com