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1. 引言
      隨著城市經濟的快速發展，排水系統在社會可持續發展中起著越來越重要的作用。污水處理是城市水環境改善的一個極其重要的方面，越來越受到市民、地方政府乃至中央的關注和重視，成為環保產業鏈上不可或缺的重要環節。十一五期間國家更是斥巨資著力改善環境，促進建設和諧社會。
      目前很多城市的排水系統由于設計年代久遠、設備陳舊、技術水平落后等原因，排水系統的建設和管理遠遠落后于城市經濟發展。污水管網缺乏有效的統一調度管理和管理措施，缺乏應付突發事件的快速反應能力等等。

2. 總體介紹

      無錫市排水總公司主要承擔全市大部分排水設施的建設、運行和管理。 本系統涉及現有24個有人站、36個無人站和三座污水處理廠，具體如圖所示。

      有人泵站的設備主要包括回轉式格柵、排污泵、涵閘、流量計、液位計、球形一體機和紅外對射。
      無人泵站的設備主要包括排污泵、傾倒式閘門、涵閘、粉碎性格柵、回轉式格柵、液位計、流量計和球形一體機。
      設備控制分為三種模式：手動、自動和遠控。手動模式：工作人員通過現場控制柜上的按鈕，對設備進行控制。自動模式：水泵根據浮球開關的狀態，通過電氣回路進行水泵自動起停控制。遠控模式：設備通過控制器處理后進行相應控制，這里HMI界面可以通過現場控制柜上的觸摸屏畫面或控制中心上位組態軟件畫面。三種控制模式完全獨立、互為備用，極大提高了整個系統的可靠性和使用性。水泵自動控制又分為：水位控制、浮球控制和時間控制三種模式，這三種模式之間又互相連鎖，從而進一步增強了自動控制的可靠性。
整個系統主要包括如下子系統：
? 自動化系統
? 生產管理信息系統
? 視頻監控系統
? 安防系統

3. 系統結構
本系統是以計算機為核心構成的分布式控制系統。分為生產管理、數據監控和過程控制三級。
      調度控制中心的主干網絡采用冗余的1000Mbps 交換式以太網網絡。網絡基于客戶機/服務機模式構建，網絡通訊協議為TCP/IP，外部VPN專線和CDMA專線通過不同的防火墻和路由器接入核心交換機。主信道采用VPN專線接入方式，備用信道選用CDMA無線APN專網，調度控制中心系統采用DNP3協議和現場控制系統進行通信。

 圖1網絡拓撲圖

4. 系統功能
1) 泵站本地監控功能
      污水泵站控制器采用性能穩定可靠的MOX控制器。通過現場觸摸屏可實現就地設備點動和自動啟停、數據設定、設備狀態數據顯示等功能。

2) 控制中心泵站監控功能
      控制中心的監控軟件采用MOX 組態軟件MOSAIC系統，該系統服務器端基于UNIX平臺，采用SOLARIS10操作系統，客戶端采用WINDOWS平臺，該系統為在線式監控軟件。本自動化系統有獨立數據庫服務器，運用ORACLE數據庫。該數據庫完全對外開放，這樣可以為第三方系統提供數據，如GIS系統等。
      由于城區泵站眾多，因此按照污水泵站的地理位置劃分為三個片區：城北片區、蘆村片區和太湖新城片區。                                                                     
      控制中心水泵的遠程控制主要分為：設備點動控制、浮球控制、水位控制和時間控制四種控制方式。
格柵設備主要分為：設備點動控制、水泵控制和時間控制。
      閘門分為進水閘門、出水閘門和溢流閘門。對于進水閘門和出水閘門出于安全考慮，只有點動控制，而且操作時要求再次確認。溢流閘門主要分為：設備點動控制和水位控制。

 圖2翠園浜泵站工藝監控畫面

      同時，在控制中心可以看到各類實時報警和歷史報警，對于水位、電流、電壓、電能、瞬時流量、累計流量等可以查看其實時趨勢和歷史趨勢。本系統還設計了豐富的報表功能，通過各個泵站報表可以查看該泵站每天各個時段對應水泵的電壓、電流、電能、累計運行次數、累計運行時間以及水位、累計流量、泵站總的電能、泵站水泵總運行次數和泵站水泵總運行時間。
      通過總的日報表，可以查看所有污水泵站在選擇那天的輸送累計水量、最高液位、最低液位、最大液位差、水泵累計耗費電能、水泵累計運行次數、水泵累計運行時間、最大電壓、最大電流、格柵累計運行次數和格柵累計運行時間。也可以查看污水處理廠輸送累計水量、最高液位、最低液位、最大液位差。周報表、月報表、季報表和年報表在此就不再累述。

圖3長廣溪泵站工藝監控畫面

圖4日報表

      通過采集各個污水處理廠相關數據，結合各個污水泵站，從而使整個污水管網組成了一個完整的鏈路，可以統籌優化，從管理調度上提升管網總體輸水能力，使整個管網及污水處理廠的運營更加合理、有效、節能。

圖5蘆村污水處理廠進水泵房監控畫面      

 圖6蘆村污水處理廠城東片管網收集系統樹形圖

3) 控制中心綜合管理功能
      設備管理系統采用MOX 設備管理系統，該系統采用B/S架構。通過該系統，可以完成系統管理、基礎定義、點檢管理、保養管理、事故管理、維修管理等。

圖7生產管理系統登錄畫面

圖8生產管理系統畫面

4) 視頻安防系統功能
      對于有圍墻的泵站配置紅外對射裝置和報警警鈴組成安防系統。當紅外對射裝置監測到有人非法闖入的時候，通過警鈴警告非法闖入者，并通知相關值班人員。同時通過SCADA系統將非法闖入信號發送到調度中心，調度中心及時通過視頻圖像了解泵站實際情況。
      控制中心視頻系統對各個泵站進行定時錄像、移動偵測，快照等，同時現場視頻設備對視頻進行本地存儲，這樣更加增加了視頻內容的可靠性，便于事故發生后的追憶。

圖9部分無人站視頻畫面

圖10控制中心概貌

5) WEB訪問功能
      自動化系統支持外部授權用戶，通過互聯網進入查看系統狀態信息和運行情況，特殊授權用戶還可以對各類設備進行控制。
      生產管理系統支持互聯網訪問，便于總公司、各個污水處理廠和管網所共同使用這個平臺，便于資源共享、整合和利用。
      視頻系統支持互聯網訪問，便于授權用戶查看相應泵站的現場情況。
      報表系統支持互聯網訪問，便于授權用戶隨時查看各個泵站和污水處理廠相關日報表、周報表和月報表數據。
      強大的帶安全保護的WEB訪問功能，使我司整套系統不再局限于某個部門，不再完全封閉，類似孤島，而是一個跨越了時間、地點、部門甚至公司的管控一體化系統，為相關各部門的信息共享、利用和整合提供了可能，極大便利了整個污水管網的管理、調度和維護。                                        

5. 系統運行評價

      本系統已順利通過驗收，基本達到了設計目標，獲得了用戶好評。整套系統通過美觀的圖形化人機界面(HMI)監控整個排水系統的實時運行狀況；實現了污水泵站的本地和遠程優化運行控制；實現了泵站設備臺帳及維護等綜合管理。整套系統基本實現了優化調度，節能降耗，提高故障處理效率等目的。
     系統將通過后期擴展建設，逐步將后面改建和新建泵站納入本系統。同時，通過進一步的數據挖掘和優化控制的改進，完善整套系統的綜合調度管理功能。

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