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1. 引言
      隨著城市經(jīng)濟的快速發(fā)展，排水系統(tǒng)在社會可持續(xù)發(fā)展中起著越來越重要的作用。污水處理是城市水環(huán)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(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)。十一五期間國家更是斥巨資著力改善環(huán)境，促進建設(shè)和諧社會。
      目前很多城市的排水系統(tǒng)由于設(shè)計年代久遠、設(shè)備陳舊、技術(shù)水平落后等原因，排水系統(tǒng)的建設(shè)和管理遠遠落后于城市經(jīng)濟發(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)、運行和管理。 本系統(tǒng)涉及現(xiàn)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(shè)備主要包括回轉(zhuǎn)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(shè)備主要包括排污泵、傾倒式閘門、涵閘、粉碎性格柵、回轉(zhuǎn)式格柵、液位計、流量計和球形一體機。
      設(shè)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(xiàn)場控制柜上的按鈕，對設(shè)備進行控制。自動模式：水泵根據(jù)浮球開關(guān)的狀態(tài)，通過電氣回路進行水泵自動起停控制。遠控模式：設(shè)備通過控制器處理后進行相應(yīng)控制，這里HMI界面可以通過現(xiàn)場控制柜上的觸摸屏畫面或控制中心上位組態(tài)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(tǒng)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(tǒng)主要包括如下子系統(tǒng)：
? 自動化系統(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)是以計算機為核心構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)。分為生產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)監(jiān)控和過程控制三級。
      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)基于客戶機/服務(wù)機模式構(gòu)建，網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)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(wǎng)，調(diào)度控制中心系統(tǒng)采用DNP3協(xié)議和現(xiàn)場控制系統(tǒng)進行通信。

 圖1網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

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。通過現(xiàn)場觸摸屏可實現(xiàn)就地設(shè)備點動和自動啟停、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，采用SOLARIS10操作系統(tǒng)，客戶端采用WINDOWS平臺，該系統(tǒng)為在線式監(jiān)控軟件。本自動化系統(tǒng)有獨立數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，運用ORACLE數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫完全對外開放，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)。                                                                     
      控制中心水泵的遠程控制主要分為：設(shè)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(shè)備主要分為：設(shè)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(shè)備點動控制和水位控制。

 圖2翠園浜泵站工藝監(jiān)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(tǒng)還設(shè)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(yīng)水泵的電壓、電流、電能、累計運行次數(shù)、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(shù)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(shù)、水泵累計運行時間、最大電壓、最大電流、格柵累計運行次數(shù)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(jiān)控畫面

圖4日報表

      通過采集各個污水處理廠相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合各個污水泵站，從而使整個污水管網(wǎng)組成了一個完整的鏈路，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，使整個管網(wǎng)及污水處理廠的運營更加合理、有效、節(jié)能。

圖5蘆村污水處理廠進水泵房監(jiān)控畫面      

 圖6蘆村污水處理廠城東片管網(wǎng)收集系統(tǒng)樹形圖

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)。通過該系統(tǒng)，可以完成系統(tǒng)管理、基礎(chǔ)定義、點檢管理、保養(yǎng)管理、事故管理、維修管理等。

圖7生產(chǎn)管理系統(tǒng)登錄畫面

圖8生產(chǎn)管理系統(tǒng)畫面

4) 視頻安防系統(tǒng)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(tǒng)。當(dāng)紅外對射裝置監(jiān)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(guān)值班人員。同時通過SCADA系統(tǒng)將非法闖入信號發(fā)送到調(diào)度中心，調(diào)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(tǒng)對各個泵站進行定時錄像、移動偵測，快照等，同時現(xiàn)場視頻設(shè)備對視頻進行本地存儲，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(tǒng)支持外部授權(quán)用戶，通過互聯(lián)網(wǎng)進入查看系統(tǒng)狀態(tài)信息和運行情況，特殊授權(quán)用戶還可以對各類設(shè)備進行控制。
      生產(chǎn)管理系統(tǒng)支持互聯(lián)網(wǎng)訪問，便于總公司、各個污水處理廠和管網(wǎng)所共同使用這個平臺，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，便于授權(quán)用戶查看相應(yīng)泵站的現(xiàn)場情況。
      報表系統(tǒng)支持互聯(lián)網(wǎng)訪問，便于授權(quán)用戶隨時查看各個泵站和污水處理廠相關(guān)日報表、周報表和月報表數(shù)據(jù)。
      強大的帶安全保護的WEB訪問功能，使我司整套系統(tǒng)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(tǒng)，為相關(guān)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(wǎng)的管理、調(diào)度和維護。                                        

5. 系統(tǒng)運行評價

      本系統(tǒng)已順利通過驗收，基本達到了設(shè)計目標(biāo)，獲得了用戶好評。整套系統(tǒng)通過美觀的圖形化人機界面(HMI)監(jiān)控整個排水系統(tǒng)的實時運行狀況；實現(xiàn)了污水泵站的本地和遠程優(yōu)化運行控制；實現(xiàn)了泵站設(shè)備臺帳及維護等綜合管理。整套系統(tǒng)基本實現(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)將通過后期擴展建設(shè)，逐步將后面改建和新建泵站納入本系統(tǒng)。同時，通過進一步的數(shù)據(jù)挖掘和優(yōu)化控制的改進，完善整套系統(tǒng)的綜合調(diào)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(yè)控制