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一、 市場需求

     隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市居民用水量和工業(yè)用水量不斷增加，與此同時會產(chǎn)生大量的生活污水或工業(yè)廢水，這些污水與廢水如果不經(jīng)過任何處理就排放不僅會造成環(huán)境污染、惡化人類賴以生存的環(huán)境，也是對寶貴的淡水資源極大的浪費。通過污水處理廠把污水進(jìn)行處理，，去除大顆粒雜物，以及一些有害物質(zhì)，處理后的水可以用于工業(yè)用水或者綠化使用，雖然達(dá)不到飲用標(biāo)準(zhǔn)，但是可以側(cè)方面的減少干凈的自來水的浪費，使水資源可以重復(fù)利用。

    污水處理已成為國家重點規(guī)劃投資的項目，截至2009年底，全國設(shè)市城市、縣及部分重點建制鎮(zhèn)累計建成城鎮(zhèn)污水處理廠1993座，總處理能力超過1億立方米／日，分別比2005年增長了1.2倍和75%；正在建設(shè)的污水處理項目2360個，可新增污水處理能力約6400萬立方米/日，在建和已建項目處理能力總和預(yù)計可達(dá)1.6億立方米／日，成為污水處理能力短期內(nèi)增長最快的國家之一。

                     
                                                   圖1  污水處理發(fā)展1

                      
                                              圖2  污水處理發(fā)展2

    隨著我國排水事業(yè)的迅猛發(fā)展，污水處理廠的數(shù)量不斷增加，如何能夠有效的管理污水處理的過程，節(jié)約資源，提高經(jīng)濟(jì)效益成為重點關(guān)注的問題。

二、 建設(shè)SCADA系統(tǒng)目的

     ? 通過建設(shè)高穩(wěn)定性和可靠性的SCADA系統(tǒng)，實現(xiàn)對污水處理廠污水處理過程的自動化管理與控制，節(jié)省現(xiàn)場操作所耗費的人力物力，提高工作人員的安全性；
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          把現(xiàn)場視頻采集信息無縫集成到SCADA動態(tài)模擬畫面，無論是對現(xiàn)場設(shè)備的操作還是報警信息展示都可以在SCADA畫面通過視頻和動畫上雙重展示，為系統(tǒng)上“雙保險”。SCADA系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)上傳到上層運營管理部門與運營監(jiān)管部門；
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          建立完整的歷史數(shù)據(jù)庫和報警事件數(shù)據(jù)庫，解決目前目前大部分污水處理廠自動化水平低，設(shè)備運行安全問題較突出，生產(chǎn)運行管理和技術(shù)分析受技術(shù)條件限制較大的問題，有效的降低生產(chǎn)運營中的電耗、藥耗等成本消耗，為事故分析和追憶提供依據(jù)，保證污水處理廠更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運行。

三、 解決方案

1. 大型污水處理廠SCADA系統(tǒng)解決要點

? 必須保證中心監(jiān)控系統(tǒng)對設(shè)備操控的高度實時性、準(zhǔn)確性與可靠性。對設(shè)備的操作須有嚴(yán)格的權(quán)限限制。

? 實現(xiàn)對現(xiàn)場大點數(shù)數(shù)據(jù)的采集，應(yīng)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。

? 實時數(shù)據(jù)處理與展示，數(shù)據(jù)展示應(yīng)具有豐富的動態(tài)圖形、趨勢、報表等多種可視化途徑，應(yīng)將現(xiàn)場視頻信息與實時采集數(shù)據(jù)、報警信息集成在同一畫面顯示。

? 自動化系統(tǒng)是一個可持續(xù)改進(jìn)、優(yōu)化發(fā)展的系統(tǒng)，SCADA軟件應(yīng)該能夠適應(yīng)系統(tǒng)的發(fā)展變化。

? SCADA系統(tǒng)應(yīng)能夠兼容各種不同廠家種類的硬件設(shè)備，方便系統(tǒng)改造升級，充分保護(hù)用戶初期投資并給用戶設(shè)備選型提供便利。

? 數(shù)據(jù)存儲應(yīng)具有高效的存儲壓縮性能，以達(dá)到海量數(shù)據(jù)高分辨率、高精度存儲并節(jié)省磁盤空間的目的。

? 數(shù)據(jù)檢索應(yīng)具備快速的響應(yīng)速度，多客戶端訪問數(shù)據(jù)不應(yīng)影響系統(tǒng)性能。

? 提供快捷的分析工具使操作人員可以方便地完成數(shù)據(jù)存儲、查詢、分析、統(tǒng)計計算。

? 所存儲歷史數(shù)據(jù)應(yīng)該能夠滿足設(shè)備管理、工藝分析、成本分析、績效管理等需求。

2. 解決方案架構(gòu)圖
    
                        
                                                        圖3 解決方案架構(gòu)圖

四、 產(chǎn)品組合

該方案使用亞控科技軟件產(chǎn)品包括：

? KingSCADA3.0全開發(fā)版

? KingSCADA3.0運行版

? KingIOServer3.0

? KingHistorian3.0

? KingGraphic+KingCalculation+KingA&E+KingModel

? KingPortal

五、 方案分析
 
    在污水處理行業(yè)現(xiàn)場工作人員主要從事設(shè)備和工藝維護(hù)，對自動化相關(guān)知識了解較少，因此他們所需要的是一套穩(wěn)定可靠、視覺逼真、操控簡便、診斷與自恢復(fù)能力強(qiáng)的SCADA系統(tǒng)。但是對于上層污水運營管理人員和監(jiān)管部門，則是需要一套能夠方便進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、計算、分析具有靈活的生成報表、曲線等數(shù)據(jù)展現(xiàn)形式的軟件系統(tǒng)。

   1. 高性能與高可靠性的數(shù)據(jù)采集

    方案采用SCADA軟件操作員站雙機(jī)熱備配置來保證系統(tǒng)采集\控制的可靠性。雙機(jī)熱備能夠保證當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)異常時，從機(jī)會在1秒鐘內(nèi)代替主機(jī)工作，完全實現(xiàn)主機(jī)功能。

                     
                                                圖4 冗余功能

    方案中數(shù)據(jù)采集軟件KingIOServer3.0獨有的數(shù)據(jù)塊采集技術(shù)，解決了大點數(shù)高采集頻率通訊中的“瓶頸”，使采集性能達(dá)到最優(yōu)效果。同時具備故障診斷和在線監(jiān)視功能，為系統(tǒng)調(diào)試提供極大便利。

                    
                                               圖5 IOServer性能監(jiān)視

    就污水處理廠自動化系統(tǒng)而言，在一個項目中會涉及很多種類不同型號的硬件PLC、儀表、變頻器等設(shè)備，需要控制的設(shè)備有污水提升泵電機(jī)、閘門、電動\氣動閥門、粗\細(xì)格柵電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等，隨著需求的變化還會進(jìn)行系統(tǒng)改造或擴(kuò)建，這就對SCADA系統(tǒng)軟件對硬件設(shè)備的兼容性有極高的要求。方案中采用的KingSCADA3.0軟件支持與國內(nèi)外1500多家3000多種硬件設(shè)備實現(xiàn)快速可靠的通訊，通過簡單的參數(shù)設(shè)置即可實現(xiàn)與硬件設(shè)備的通訊。

                  
                                             圖6 支持設(shè)備

    2. 生動的界面效果與視頻信息無縫集成

     該方案采用的北京亞控KingSCADA軟件，具有完美的圖形動畫界面展示功能，能夠?qū)⒛M動畫和現(xiàn)場視頻集成在畫面上展示給用戶，使用戶在計算機(jī)前就可以對現(xiàn)場任何設(shè)備和工藝流程一目了然。  

     
                       
                                                圖7 畫面全集成-圖形動畫


                          
                                                圖8 畫面全集成-視頻信息

     污水處理廠上層運營管理單（例如某市排水集團(tuán)）和運營監(jiān)管單位（例如某市環(huán)保局）需要獲取污水處理廠現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，用于對污水處理廠運營情況進(jìn)行實時監(jiān)視。方案中采用的KingSCADA3.0軟件提供了豐富的接口，為不同用戶獲取數(shù)據(jù)提供便利。

                           
     
                                                        圖9 系統(tǒng)開放性接口

    3. 生產(chǎn)運營管理有“據(jù)”可依

    污水處理廠SCADA系統(tǒng)要求實現(xiàn)生產(chǎn)運營過程中所有信息的歷史記錄，并且能夠通過多種方式對記錄進(jìn)行查詢。針對上述要求系統(tǒng)采用工業(yè)數(shù)據(jù)庫軟件King Historian3.0進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的存儲，通過磁盤陣列的方式實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的冗余。

                          
                                                      圖10 工業(yè)庫數(shù)據(jù)存儲

     
                        
                                               圖11 歷史數(shù)據(jù)報表展示

     目前對于大型污水處理廠SCADA系統(tǒng)所存儲的歷史數(shù)據(jù)應(yīng)用僅限于原始?xì)v史數(shù)據(jù)的報表曲線等查詢，而沒有發(fā)揮出這些歷史數(shù)據(jù)潛在的價值。例如，通過歷史電耗數(shù)據(jù)和不同時間電價標(biāo)準(zhǔn)就可以分析出在什么時間進(jìn)行耗電量較大的工藝處理過程可以將電耗成本降到最低；不同水質(zhì)所需藥量是不同的，以往污水處理廠都是根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行加藥，有了大量原始數(shù)據(jù)的積累就可以分析出不同水質(zhì)最優(yōu)化的加藥量，降低藥耗成本。該方案通過基于工業(yè)數(shù)據(jù)庫的計算分析平臺即可輕松的實現(xiàn)類似上述的分析，形成優(yōu)化的運營管理方案。
 
                     
                                         圖12 歷史數(shù)據(jù)分析展示

     4. Web門戶系統(tǒng)，信息共享平臺

     隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，移動辦公逐漸發(fā)展到各行各業(yè)，管理者需要隨時隨地都可以通過不同的上網(wǎng)方式即可了解到現(xiàn)場狀態(tài)，制定決策。方案中的web發(fā)布功能即為滿足這一需求所打造，系統(tǒng)提供完善的安全角色管理，保證系統(tǒng)的安全性。

                  
                                               圖13 web發(fā)布應(yīng)用

                      
                                          14 web發(fā)布界面展示

    六、 方案亮點

? “雙機(jī)熱備”保證系統(tǒng)安全可靠。

? 無與倫比的圖形動畫效果，讓操作者仿佛身臨其境。

? 柔性結(jié)構(gòu)，靈活部署。

? 運營分析，優(yōu)化性能、降低成本。

七、 成功案例

? 上海白龍港污水處理廠歷史數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

? 上海竹園第二污水處理廠
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