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1. 引言
      隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，排水系統(tǒng)在社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中起著越來(lái)越重要的作用。污水處理是城市水環(huán)境改善的一個(gè)極其重要的方面，越來(lái)越受到市民、地方政府乃至中央的關(guān)注和重視，成為環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈上不可或缺的重要環(huán)節(jié)。十一五期間國(guó)家更是斥巨資著力改善環(huán)境，促進(jìn)建設(shè)和諧社會(huì)。
      目前很多城市的排水系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)年代久遠(yuǎn)、設(shè)備陳舊、技術(shù)水平落后等原因，排水系統(tǒng)的建設(shè)和管理遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展。污水管網(wǎng)缺乏有效的統(tǒng)一調(diào)度管理和管理措施，缺乏應(yīng)付突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力等等。

2. 總體介紹

      無(wú)錫市排水總公司主要承擔(dān)全市大部分排水設(shè)施的建設(shè)、運(yùn)行和管理。 本系統(tǒng)涉及現(xiàn)有24個(gè)有人站、36個(gè)無(wú)人站和三座污水處理廠，具體如圖所示。

      有人泵站的設(shè)備主要包括回轉(zhuǎn)式格柵、排污泵、涵閘、流量計(jì)、液位計(jì)、球形一體機(jī)和紅外對(duì)射。
      無(wú)人泵站的設(shè)備主要包括排污泵、傾倒式閘門(mén)、涵閘、粉碎性格柵、回轉(zhuǎn)式格柵、液位計(jì)、流量計(jì)和球形一體機(jī)。
      設(shè)備控制分為三種模式：手動(dòng)、自動(dòng)和遠(yuǎn)控。手動(dòng)模式：工作人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制柜上的按鈕，對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。自動(dòng)模式：水泵根據(jù)浮球開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，通過(guò)電氣回路進(jìn)行水泵自動(dòng)起停控制。遠(yuǎn)控模式：設(shè)備通過(guò)控制器處理后進(jìn)行相應(yīng)控制，這里HMI界面可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制柜上的觸摸屏畫(huà)面或控制中心上位組態(tài)軟件畫(huà)面。三種控制模式完全獨(dú)立、互為備用，極大提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和使用性。水泵自動(dòng)控制又分為：水位控制、浮球控制和時(shí)間控制三種模式，這三種模式之間又互相連鎖，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了自動(dòng)控制的可靠性。
整個(gè)系統(tǒng)主要包括如下子系統(tǒng)：
? 自動(dòng)化系統(tǒng)
? 生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)
? 視頻監(jiān)控系統(tǒng)
? 安防系統(tǒng)

3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)。分為生產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)監(jiān)控和過(guò)程控制三級(jí)。
      調(diào)度控制中心的主干網(wǎng)絡(luò)采用冗余的1000Mbps 交換式以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)機(jī)模式構(gòu)建，網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議為T(mén)CP/IP，外部VPN專(zhuān)線和CDMA專(zhuān)線通過(guò)不同的防火墻和路由器接入核心交換機(jī)。主信道采用VPN專(zhuān)線接入方式，備用信道選用CDMA無(wú)線APN專(zhuān)網(wǎng)，調(diào)度控制中心系統(tǒng)采用DNP3協(xié)議和現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。

 圖1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

4. 系統(tǒng)功能
1) 泵站本地監(jiān)控功能
      污水泵站控制器采用性能穩(wěn)定可靠的MOX控制器。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏可實(shí)現(xiàn)就地設(shè)備點(diǎn)動(dòng)和自動(dòng)啟停、數(shù)據(jù)設(shè)定、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)顯示等功能。

2) 控制中心泵站監(jiān)控功能
      控制中心的監(jiān)控軟件采用MOX 組態(tài)軟件MOSAIC系統(tǒng)，該系統(tǒng)服務(wù)器端基于UNIX平臺(tái)，采用SOLARIS10操作系統(tǒng)，客戶(hù)端采用WINDOWS平臺(tái)，該系統(tǒng)為在線式監(jiān)控軟件。本自動(dòng)化系統(tǒng)有獨(dú)立數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，運(yùn)用ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)完全對(duì)外開(kāi)放，這樣可以為第三方系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，如GIS系統(tǒng)等。
      由于城區(qū)泵站眾多，因此按照污水泵站的地理位置劃分為三個(gè)片區(qū)：城北片區(qū)、蘆村片區(qū)和太湖新城片區(qū)。                                                                     
      控制中心水泵的遠(yuǎn)程控制主要分為：設(shè)備點(diǎn)動(dòng)控制、浮球控制、水位控制和時(shí)間控制四種控制方式。
格柵設(shè)備主要分為：設(shè)備點(diǎn)動(dòng)控制、水泵控制和時(shí)間控制。
      閘門(mén)分為進(jìn)水閘門(mén)、出水閘門(mén)和溢流閘門(mén)。對(duì)于進(jìn)水閘門(mén)和出水閘門(mén)出于安全考慮，只有點(diǎn)動(dòng)控制，而且操作時(shí)要求再次確認(rèn)。溢流閘門(mén)主要分為：設(shè)備點(diǎn)動(dòng)控制和水位控制。

 圖2翠園浜泵站工藝監(jiān)控畫(huà)面

      同時(shí)，在控制中心可以看到各類(lèi)實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警，對(duì)于水位、電流、電壓、電能、瞬時(shí)流量、累計(jì)流量等可以查看其實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)。本系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了豐富的報(bào)表功能，通過(guò)各個(gè)泵站報(bào)表可以查看該泵站每天各個(gè)時(shí)段對(duì)應(yīng)水泵的電壓、電流、電能、累計(jì)運(yùn)行次數(shù)、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間以及水位、累計(jì)流量、泵站總的電能、泵站水泵總運(yùn)行次數(shù)和泵站水泵總運(yùn)行時(shí)間。
      通過(guò)總的日?qǐng)?bào)表，可以查看所有污水泵站在選擇那天的輸送累計(jì)水量、最高液位、最低液位、最大液位差、水泵累計(jì)耗費(fèi)電能、水泵累計(jì)運(yùn)行次數(shù)、水泵累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、最大電壓、最大電流、格柵累計(jì)運(yùn)行次數(shù)和格柵累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。也可以查看污水處理廠輸送累計(jì)水量、最高液位、最低液位、最大液位差。周報(bào)表、月報(bào)表、季報(bào)表和年報(bào)表在此就不再累述。

圖3長(zhǎng)廣溪泵站工藝監(jiān)控畫(huà)面

圖4日?qǐng)?bào)表

      通過(guò)采集各個(gè)污水處理廠相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合各個(gè)污水泵站，從而使整個(gè)污水管網(wǎng)組成了一個(gè)完整的鏈路，可以統(tǒng)籌優(yōu)化，從管理調(diào)度上提升管網(wǎng)總體輸水能力，使整個(gè)管網(wǎng)及污水處理廠的運(yùn)營(yíng)更加合理、有效、節(jié)能。

圖5蘆村污水處理廠進(jìn)水泵房監(jiān)控畫(huà)面      

 圖6蘆村污水處理廠城東片管網(wǎng)收集系統(tǒng)樹(shù)形圖

3) 控制中心綜合管理功能
      設(shè)備管理系統(tǒng)采用MOX 設(shè)備管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)。通過(guò)該系統(tǒng)，可以完成系統(tǒng)管理、基礎(chǔ)定義、點(diǎn)檢管理、保養(yǎng)管理、事故管理、維修管理等。

圖7生產(chǎn)管理系統(tǒng)登錄畫(huà)面

圖8生產(chǎn)管理系統(tǒng)畫(huà)面

4) 視頻安防系統(tǒng)功能
      對(duì)于有圍墻的泵站配置紅外對(duì)射裝置和報(bào)警警鈴組成安防系統(tǒng)。當(dāng)紅外對(duì)射裝置監(jiān)測(cè)到有人非法闖入的時(shí)候，通過(guò)警鈴警告非法闖入者，并通知相關(guān)值班人員。同時(shí)通過(guò)SCADA系統(tǒng)將非法闖入信號(hào)發(fā)送到調(diào)度中心，調(diào)度中心及時(shí)通過(guò)視頻圖像了解泵站實(shí)際情況。
      控制中心視頻系統(tǒng)對(duì)各個(gè)泵站進(jìn)行定時(shí)錄像、移動(dòng)偵測(cè)，快照等，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)視頻設(shè)備對(duì)視頻進(jìn)行本地存儲(chǔ)，這樣更加增加了視頻內(nèi)容的可靠性，便于事故發(fā)生后的追憶。

圖9部分無(wú)人站視頻畫(huà)面

圖10控制中心概貌

5) WEB訪問(wèn)功能
      自動(dòng)化系統(tǒng)支持外部授權(quán)用戶(hù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入查看系統(tǒng)狀態(tài)信息和運(yùn)行情況，特殊授權(quán)用戶(hù)還可以對(duì)各類(lèi)設(shè)備進(jìn)行控制。
      生產(chǎn)管理系統(tǒng)支持互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)，便于總公司、各個(gè)污水處理廠和管網(wǎng)所共同使用這個(gè)平臺(tái)，便于資源共享、整合和利用。
      視頻系統(tǒng)支持互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)，便于授權(quán)用戶(hù)查看相應(yīng)泵站的現(xiàn)場(chǎng)情況。
      報(bào)表系統(tǒng)支持互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)，便于授權(quán)用戶(hù)隨時(shí)查看各個(gè)泵站和污水處理廠相關(guān)日?qǐng)?bào)表、周報(bào)表和月報(bào)表數(shù)據(jù)。
      強(qiáng)大的帶安全保護(hù)的WEB訪問(wèn)功能，使我司整套系統(tǒng)不再局限于某個(gè)部門(mén)，不再完全封閉，類(lèi)似孤島，而是一個(gè)跨越了時(shí)間、地點(diǎn)、部門(mén)甚至公司的管控一體化系統(tǒng)，為相關(guān)各部門(mén)的信息共享、利用和整合提供了可能，極大便利了整個(gè)污水管網(wǎng)的管理、調(diào)度和維護(hù)。                                        

5. 系統(tǒng)運(yùn)行評(píng)價(jià)

      本系統(tǒng)已順利通過(guò)驗(yàn)收，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)，獲得了用戶(hù)好評(píng)。整套系統(tǒng)通過(guò)美觀的圖形化人機(jī)界面(HMI)監(jiān)控整個(gè)排水系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況；實(shí)現(xiàn)了污水泵站的本地和遠(yuǎn)程優(yōu)化運(yùn)行控制；實(shí)現(xiàn)了泵站設(shè)備臺(tái)帳及維護(hù)等綜合管理。整套系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化調(diào)度，節(jié)能降耗，提高故障處理效率等目的。
     系統(tǒng)將通過(guò)后期擴(kuò)展建設(shè)，逐步將后面改建和新建泵站納入本系統(tǒng)。同時(shí)，通過(guò)進(jìn)一步的數(shù)據(jù)挖掘和優(yōu)化控制的改進(jìn)，完善整套系統(tǒng)的綜合調(diào)度管理功能。

作者簡(jiǎn)介：陳永云(1979-),漢族，浙江寧波，碩士研究生，研究方向：故障診斷和工業(yè)控制