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一、 市場需求

     隨著我國經濟的迅速發展，城市居民用水量和工業用水量不斷增加，與此同時會產生大量的生活污水或工業廢水，這些污水與廢水如果不經過任何處理就排放不僅會造成環境污染、惡化人類賴以生存的環境，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行處理，，去除大顆粒雜物，以及一些有害物質，處理后的水可以用于工業用水或者綠化使用，雖然達不到飲用標準，但是可以側方面的減少干凈的自來水的浪費，使水資源可以重復利用。

    污水處理已成為國家重點規劃投資的項目，截至2009年底，全國設市城市、縣及部分重點建制鎮累計建成城鎮污水處理廠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計可達1.6億立方米／日，成為污水處理能力短期內增長最快的國家之一。

                     
                                                   圖1  污水處理發展1

                      
                                              圖2  污水處理發展2

    隨著我國排水事業的迅猛發展，污水處理廠的數量不斷增加，如何能夠有效的管理污水處理的過程，節約資源，提高經濟效益成為重點關注的問題。

二、 建設SCADA系統目的

     ? 通過建設高穩定性和可靠性的SCADA系統，實現對污水處理廠污水處理過程的自動化管理與控制，節省現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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          把現場視頻采集信息無縫集成到SCADA動態模擬畫面，無論是對現場設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，為系統上“雙保險”。SCADA系統采集的數據上傳到上層運營管理部門與運營監管部門；
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          建立完整的歷史數據庫和報警事件數據庫，解決目前目前大部分污水處理廠自動化水平低，設備運行安全問題較突出，生產運行管理和技術分析受技術條件限制較大的問題，有效的降低生產運營中的電耗、藥耗等成本消耗，為事故分析和追憶提供依據，保證污水處理廠更加安全、可靠、經濟地運行。

三、 解決方案

1. 大型污水處理廠SCADA系統解決要點

? 必須保證中心監控系統對設備操控的高度實時性、準確性與可靠性。對設備的操作須有嚴格的權限限制。

? 實現對現場大點數數據的采集，應保證系統的穩定性，數據的完整性和準確性。

? 實時數據處理與展示，數據展示應具有豐富的動態圖形、趨勢、報表等多種可視化途徑，應將現場視頻信息與實時采集數據、報警信息集成在同一畫面顯示。

? 自動化系統是一個可持續改進、優化發展的系統，SCADA軟件應該能夠適應系統的發展變化。

? SCADA系統應能夠兼容各種不同廠家種類的硬件設備，方便系統改造升級，充分保護用戶初期投資并給用戶設備選型提供便利。

? 數據存儲應具有高效的存儲壓縮性能，以達到海量數據高分辨率、高精度存儲并節省磁盤空間的目的。

? 數據檢索應具備快速的響應速度，多客戶端訪問數據不應影響系統性能。

? 提供快捷的分析工具使操作人員可以方便地完成數據存儲、查詢、分析、統計計算。

? 所存儲歷史數據應該能夠滿足設備管理、工藝分析、成本分析、績效管理等需求。

2. 解決方案架構圖
    
                        
                                                        圖3 解決方案架構圖

四、 產品組合

該方案使用亞控科技軟件產品包括：

? KingSCADA3.0全開發版

? KingSCADA3.0運行版

? KingIOServer3.0

? KingHistorian3.0

? KingGraphic+KingCalculation+KingA&E+KingModel

? KingPortal

五、 方案分析
 
    在污水處理行業現場工作人員主要從事設備和工藝維護，對自動化相關知識了解較少，因此他們所需要的是一套穩定可靠、視覺逼真、操控簡便、診斷與自恢復能力強的SCADA系統。但是對于上層污水運營管理人員和監管部門，則是需要一套能夠方便進行數據統計、計算、分析具有靈活的生成報表、曲線等數據展現形式的軟件系統。

   1. 高性能與高可靠性的數據采集

    方案采用SCADA軟件操作員站雙機熱備配置來保證系統采集\控制的可靠性。雙機熱備能夠保證當主機出現異常時，從機會在1秒鐘內代替主機工作，完全實現主機功能。

                     
                                                圖4 冗余功能

    方案中數據采集軟件KingIOServer3.0獨有的數據塊采集技術，解決了大點數高采集頻率通訊中的“瓶頸”，使采集性能達到最優效果。同時具備故障診斷和在線監視功能，為系統調試提供極大便利。

                    
                                               圖5 IOServer性能監視

    就污水處理廠自動化系統而言，在一個項目中會涉及很多種類不同型號的硬件PLC、儀表、變頻器等設備，需要控制的設備有污水提升泵電機、閘門、電動\氣動閥門、粗\細格柵電機、鼓風機等，隨著需求的變化還會進行系統改造或擴建，這就對SCADA系統軟件對硬件設備的兼容性有極高的要求。方案中采用的KingSCADA3.0軟件支持與國內外1500多家3000多種硬件設備實現快速可靠的通訊，通過簡單的參數設置即可實現與硬件設備的通訊。

                  
                                             圖6 支持設備

    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，能夠將模擬動畫和現場視頻集成在畫面上展示給用戶，使用戶在計算機前就可以對現場任何設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）和運營監管單位（例如某市環保局）需要獲取污水處理廠現場實時數據，用于對污水處理廠運營情況進行實時監視。方案中采用的KingSCADA3.0軟件提供了豐富的接口，為不同用戶獲取數據提供便利。

                           
     
                                                        圖9 系統開放性接口

    3. 生產運營管理有“據”可依

    污水處理廠SCADA系統要求實現生產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行查詢。針對上述要求系統采用工業數據庫軟件King Historian3.0進行歷史數據的存儲，通過磁盤陣列的方式實現歷史數據的冗余。

                          
                                                      圖10 工業庫數據存儲

     
                        
                                               圖11 歷史數據報表展示

     目前對于大型污水處理廠SCADA系統所存儲的歷史數據應用僅限于原始歷史數據的報表曲線等查詢，而沒有發揮出這些歷史數據潛在的價值。例如，通過歷史電耗數據和不同時間電價標準就可以分析出在什么時間進行耗電量較大的工藝處理過程可以將電耗成本降到最低；不同水質所需藥量是不同的，以往污水處理廠都是根據經驗進行加藥，有了大量原始數據的積累就可以分析出不同水質最優化的加藥量，降低藥耗成本。該方案通過基于工業數據庫的計算分析平臺即可輕松的實現類似上述的分析，形成優化的運營管理方案。
 
                     
                                         圖12 歷史數據分析展示

     4. Web門戶系統，信息共享平臺

     隨著網絡技術的不斷發展，移動辦公逐漸發展到各行各業，管理者需要隨時隨地都可以通過不同的上網方式即可了解到現場狀態，制定決策。方案中的web發布功能即為滿足這一需求所打造，系統提供完善的安全角色管理，保證系統的安全性。

                  
                                               圖13 web發布應用

                      
                                          14 web發布界面展示

    六、 方案亮點

? “雙機熱備”保證系統安全可靠。

? 無與倫比的圖形動畫效果，讓操作者仿佛身臨其境。

? 柔性結構，靈活部署。

? 運營分析，優化性能、降低成本。

七、 成功案例

? 上海白龍港污水處理廠歷史數據管理系統

? 上海竹園第二污水處理廠
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