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一、項目背景

人類的活動已造成大量的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活廢棄物排入水中，導(dǎo)致水資源受到污染。據(jù)統(tǒng)計，目前全世界每年約有4200多億立方米的污水排入江河湖海，污染了5.5萬億立方米的淡水，這相當(dāng)于全球徑流總量的14%以上。而且，隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，污水的種類和數(shù)量也在迅猛增加，對水體的污染也日趨廣泛和嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅著人類的健康和安全。環(huán)保專家認(rèn)為對于保護環(huán)境來說，工業(yè)污水管理比城市污水管理更為重要。

隨著工業(yè)園區(qū)的大規(guī)模興起，工業(yè)污水的排放也變得相對集中，管理需求也更為急迫。工業(yè)園區(qū)的企業(yè)所帶來的水污染往往是直接的，生產(chǎn)過程中的污染物與產(chǎn)生的污水，若不經(jīng)妥善處理就排放，會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，嚴(yán)重破壞園區(qū)周邊水質(zhì)，并可能帶給用水人員一定的健康威脅。此外，哪怕在對污水進行治理之后，由于其過程難以管理，也會導(dǎo)致真實的處理情況不明確，無法采取針對性強的措施去解決相關(guān)問題。針對這一現(xiàn)象，工業(yè)園區(qū)就急需建立一套污水信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對園區(qū)污水治理的全方位、多角度、跨區(qū)域的管理，確保污染物的零排放，為實現(xiàn)祖國的“綠水青山就是金山銀山”的目標(biāo)做貢獻。

二、項目概述

該解決方案所涉及的內(nèi)容包括：現(xiàn)地級設(shè)備的改造和數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)、通用組態(tài)軟件ForceControl/SCADA平臺軟件eForceCon、實時歷史數(shù)據(jù)庫pSpace、信息化平臺FinforWorx的搭建，項目的主體是FinforWorx信息化平臺。

在項目建設(shè)過程中，首先需要對工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)的廢水排放情況以及水質(zhì)數(shù)據(jù)進行集中的監(jiān)測，并及時的根據(jù)實時信息提供相應(yīng)的報警以及預(yù)警，幫助管理人員發(fā)現(xiàn)并處理水質(zhì)問題，確保污水排放達標(biāo)和安全。在此之上，還需要針對相應(yīng)的重點污水設(shè)備進行一定的管理，幫助園區(qū)企業(yè)實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的污水合格排放。最后，對于處理過程中已發(fā)生的事故/事件，該信息化系統(tǒng)進行系統(tǒng)追溯，幫助管理人員定位問題發(fā)生的根本原因以及時間、所屬單位，便于事件定位以及追責(zé)，以此來提高污水管理的可控性，同時提升園區(qū)污水運營管理的整體信息化水平。

三、方案價值

3.1. 方案亮點

• 方案所采用的FinforWorx、ForceControl、eForcecon、pSpace均為力控自主研發(fā)的產(chǎn)品，并充分延續(xù)了力控產(chǎn)品系列的可組態(tài)思想，并且產(chǎn)品間能夠?qū)崿F(xiàn)無縫對接，在大幅縮短項目建設(shè)周期的同時，也降低了二次開發(fā)難度；

• 系統(tǒng)平臺采用C/S以及B/S結(jié)合的系統(tǒng)架構(gòu)，能夠滿足多并發(fā)訪問的需求，從而實現(xiàn)靈活管理的作用；

• 所建設(shè)的系統(tǒng)具有豐富的二次開發(fā)接口，能夠支持與第三方平臺的無縫對接；

• 支持多達3000種工業(yè)驅(qū)動協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)與設(shè)備層的快速對接，達到節(jié)省驅(qū)動開發(fā)費用和縮短工期的作用；

• FinforWorx具備豐富的監(jiān)控管理組件模塊，在經(jīng)過簡單配置后，就能夠?qū)崿F(xiàn)對污水?dāng)?shù)據(jù)進行全方位、多維度的分析，簡單易用且性能優(yōu)異。

3.2. 方案價值

該系統(tǒng)平臺能夠試下自動對工業(yè)園區(qū)內(nèi)的涉水企業(yè)以及槽車的水量水質(zhì)等信息進行分析處理，并以直觀方式反饋給管理者最有效的監(jiān)控管理數(shù)據(jù)，管理者也能夠依次為依據(jù)進行有針對性的生產(chǎn)工藝調(diào)整，最終得以有效提高園區(qū)污水治理水平，并確保環(huán)境以及周邊居民的生活安全，實現(xiàn)企業(yè)的安全生產(chǎn)。

四、設(shè)計概述

本解決方案由力控自主研發(fā)產(chǎn)品“工業(yè)采集網(wǎng)關(guān)+通用組態(tài)軟件ForceControl+監(jiān)控組態(tài)軟件eForceCon+實時歷史數(shù)據(jù)庫pSpace +信息化系統(tǒng)FinforWorx”進行聯(lián)合部署，包括三個層次，即：數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層、監(jiān)控調(diào)度層、數(shù)據(jù)中心層、管理分析層。

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層：采用工業(yè)采集網(wǎng)關(guān)，將各區(qū)域子站現(xiàn)場大量分散的設(shè)備連接起來，實現(xiàn)了不同控制設(shè)備、智能儀表的數(shù)據(jù)集中監(jiān)控管理，也為各區(qū)域的站控調(diào)度層解決了通訊協(xié)議不統(tǒng)一、協(xié)議管理混亂、物理鏈路通訊不穩(wěn)定導(dǎo)致上層系統(tǒng)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的問題。

監(jiān)控調(diào)度層：采用通用監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl或監(jiān)控組態(tài)軟件eForceCon分別在各子站建設(shè)一套監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，保證了現(xiàn)場實時調(diào)度的高效性和獨立性，也為數(shù)據(jù)中心層減少數(shù)據(jù)負(fù)荷。經(jīng)過監(jiān)控調(diào)度層保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，再通過力控自主研發(fā)的COMMSERVER協(xié)議或者OPC、MODBUS TCP等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議傳輸至數(shù)據(jù)中心層進行匯總。

數(shù)據(jù)中心層：采用實時歷史數(shù)據(jù)庫pSpace，通過網(wǎng)絡(luò)從監(jiān)控調(diào)度層獲取數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和控制，并對采集的數(shù)據(jù)進行計算、分析、統(tǒng)計等處理。此處會部署兩臺互為冗余的實時歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、視頻流服務(wù)器，進行數(shù)據(jù)的存儲，同時把數(shù)據(jù)上傳至平臺應(yīng)用層。

管理分析層：數(shù)據(jù)中心層系統(tǒng)通過應(yīng)用力控內(nèi)部接口，將污水處理相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至信息化系統(tǒng)FinforWorx中，系統(tǒng)則對數(shù)據(jù)進行歸集、整理，同時還應(yīng)用科學(xué)的統(tǒng)計分析方法，實現(xiàn)異常分析、工藝優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)整等。系統(tǒng)采用B/S管理模式，管理人員可直接通過瀏覽器訪問，隨時隨地掌握關(guān)鍵信息。

五、系統(tǒng)框架

系統(tǒng)整體采用三級架構(gòu)，第一級為現(xiàn)地級，主要由現(xiàn)場設(shè)備、儀表以及底層監(jiān)控SCADA系統(tǒng)等構(gòu)成；第二級為數(shù)據(jù)中心，通過部署Finforworx服務(wù)器，pSpace實時歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、視頻流服務(wù)器實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的綜合處理，應(yīng)用的完整部署；第三層為應(yīng)用層級，包括了操作站、客戶端、訪問接入等應(yīng)用場景。

六、系統(tǒng)功能

6.1. 污水排水在線監(jiān)測

• 系統(tǒng)支持對工業(yè)園區(qū)各企業(yè)排放的污水的水質(zhì)水量進行管理，管理的內(nèi)容包括：水質(zhì)成分、含量，排水量，報警預(yù)警，可能性分析等。管理者能夠?qū)崟r了解污水處理信息，便于對排污進行統(tǒng)一管理以及對異常情況進行快速響應(yīng)和處理。

• 系統(tǒng)支持對污水處理設(shè)備進行管理，管理內(nèi)容包括：設(shè)備基礎(chǔ)信息管理、設(shè)備點檢管理、設(shè)備故障管理、設(shè)備維修保養(yǎng)管理、備品備件管理、設(shè)備狀態(tài)分析等。實現(xiàn)對污水處理設(shè)備的全生命周期的科學(xué)管理，有效提高設(shè)備運行效率。

• 系統(tǒng)支持對污水站點工藝進行統(tǒng)一管理，管理內(nèi)容包括：藥劑的用量，相關(guān)的反應(yīng)時間等。通過對于相關(guān)工藝的管理，結(jié)合現(xiàn)場處理的實際情況，當(dāng)問題產(chǎn)生時，就能夠從該維度上進行分析以及定位，實現(xiàn)工藝的改善。
  

6.2. 視頻聯(lián)動

• 支持對各個重點站以及管網(wǎng)等進行實時視頻監(jiān)視，可實現(xiàn)無延時連續(xù)監(jiān)控、錄像和傳輸，視頻圖像信息通過網(wǎng)絡(luò)路徑傳輸至系統(tǒng)平臺，并能在統(tǒng)一的監(jiān)控平臺下顯示；

• 支持異常點視頻信息回放，便于相關(guān)人員高效的了解問題位置的實際畫面。

6.3. GIS系統(tǒng)與槽車監(jiān)控

• 系統(tǒng)支持根據(jù)槽車的實時位置進行設(shè)備的GIS顯示，并且能夠通過點擊設(shè)備標(biāo)簽來顯示該位置設(shè)備的重要基礎(chǔ)信息，設(shè)備異常信息也支持進行報警提示。

• 實時監(jiān)視功能是對生產(chǎn)實時上報的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測以及存儲，管理人員通過查詢方式立刻找到需要查詢的槽車的工藝和運行狀態(tài)，對間歇式和連續(xù)式處理過程中每個工藝過程的狀態(tài)及工藝數(shù)據(jù)了如指掌。

6.4. 污水處理報表

• 支持對生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，以圖形和表格的方式反應(yīng)統(tǒng)計期內(nèi)（年、月、日）各污水處理廠水質(zhì)、水量及各類在線水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)、電耗指標(biāo)等。便于管理人員和調(diào)度人員及時、準(zhǔn)確、全面的了解和掌握污水生產(chǎn)的歷史數(shù)據(jù)；

• 支持對生產(chǎn)績效記性統(tǒng)計分析，主要是對生產(chǎn)的關(guān)鍵績效數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，通過圖形和表格的方式將數(shù)據(jù)分類排序，顯示各數(shù)據(jù)的最值、均值、累計值、對比值等。

• 支持將一周期（月、周、日）的數(shù)據(jù)整理顯示在同一表格中，并繪制在一張圖里，可以非常直觀地通過對比，了解生產(chǎn)的現(xiàn)狀和趨勢，找到生產(chǎn)過程中的問題。

6.5. 追溯分析

支持對生產(chǎn)相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)進行追溯分析，實現(xiàn)多維度的數(shù)據(jù)信息的對比以及展示，方便管理人員對系統(tǒng)中數(shù)據(jù)進行橫向縱向的分析，從而對整個系統(tǒng)中相關(guān)企業(yè)的排污情況進行整體的優(yōu)化和管理。

6.6. 人員管理

員工也是企業(yè)不可分割的一部分，本系統(tǒng)中主要關(guān)注的是對重點崗位人員的管理。

• 人員信息的錄入：針對重點工作崗位，以崗位為檢索基礎(chǔ)，進行相關(guān)人員的信息登記，信息錄入系統(tǒng)后將會存儲于數(shù)據(jù)庫，并支持與其它系統(tǒng)互通。

• 崗位登錄的校驗：具有相關(guān)要求的工作崗位上當(dāng)有人員上崗時，利用射頻識別或者掃碼進行登陸操作，匹配系統(tǒng)信息之后才確定該登陸人員是否可以進行相關(guān)操作。

• 用戶安全：每一用戶都可定義其獨立的操作安全區(qū)及賬戶密碼，該操作一般交由管理員使用，管理員擁有高級權(quán)限。

• 用戶編輯：擁有用戶管理權(quán)限的高級管理員，可以新增、編輯、以及刪除用戶的信息。

6.7. 拓展分析

平臺還需要具備一些可擴展的開放性功能，便于今后的移動化需求升級和靈活的應(yīng)對一些功能的變更。

• 可升級性：現(xiàn)階段所實現(xiàn)的功能只能說對于現(xiàn)階段是合適的，但對于未來的生產(chǎn)未必也能適合，所以，系統(tǒng)應(yīng)能應(yīng)對需求的升級。

• 互聯(lián)網(wǎng)可視化：互聯(lián)網(wǎng)化是支持在PC機、手機、平板電腦等設(shè)備上實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控與管理，支持采用多種瀏覽器作為客戶端，也可以將開發(fā)的HTML頁面打包成手機APP作為客戶端。

• 拓展接口：平臺在滿足所有功能的同時，還會提供相應(yīng)的接口程序。

七、技術(shù)提取

• 采用B/S架構(gòu)設(shè)計，支持Web瀏覽器不需要安裝任何客戶端軟件；

• 提供多樣化數(shù)據(jù)分析圖表，同比環(huán)比工藝數(shù)據(jù)分析；

• 平臺兼容多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫，支持市面上主流的關(guān)系數(shù)據(jù)庫如SQLServer、Oracle等；

• 擁有豐富的圖表分析模塊包括報表、報警、趨勢、柱狀圖、餅圖等；

• 采用開放式接口設(shè)計，支持OPC、OPC UA、ODBC/SQL、ActiveX、WebService的訪問；

• 擁有可靠的工業(yè)通訊設(shè)計，工業(yè)協(xié)議多達3000種驅(qū)動協(xié)議；

• 具備強大的編譯及運算引擎，應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)改變、條件、自定義函數(shù)等多事件腳本；

• 采用冗余設(shè)計，支持設(shè)備冗余、控制網(wǎng)絡(luò)冗余、服務(wù)器冗余等工作方式；

• 擁有極高的容錯能力，程序進程之間采用分離的服務(wù)技術(shù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸斷線重連與恢復(fù)機制。