智能化控制在排水上的應(yīng)用

董浩 李素花 趙利敏 于洪杰 馬文繽

摘要：濮陽(yáng)市排水管理處通過(guò)建立監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，安裝在線污水管道水質(zhì)分析儀表和污水管道液位計(jì)，污水泵站污水泵安裝變頻器的改造。能合理調(diào)配污水處理廠處理污水量，根據(jù)污水管道液位，使泵站相互協(xié)調(diào)運(yùn)行。有效解決了城市道路時(shí)常冒水問題。

關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng);通信協(xié)議;在線水質(zhì)檢測(cè)

1 監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)概述

監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)是我公司根據(jù)當(dāng)前SCADA技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，面向高端市場(chǎng)及應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)管控一體化為目標(biāo)開發(fā)的一套高端SCADA軟件產(chǎn)品。該產(chǎn)品以搭建戰(zhàn)略型工業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)為目標(biāo)，可以為企業(yè)提供一個(gè)工業(yè)數(shù)據(jù)采集、智能分析及綜合應(yīng)用集成的有效調(diào)度、管理平臺(tái)，使企業(yè)能夠及時(shí)有效地獲取生產(chǎn)信息，及時(shí)地做出反應(yīng)，以獲得最優(yōu)化運(yùn)營(yíng)管理的結(jié)果。

2 監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)的架構(gòu)

監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)是大型SCADA及監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件，它基于模塊化設(shè)計(jì)，具備大量的配置選項(xiàng)，提供友好高效的組態(tài)配置工具以便最終用戶和系統(tǒng)集成人員進(jìn)行工程和維護(hù)，并且在此基礎(chǔ)上構(gòu)建其自己的應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)采用B/C/S架構(gòu)。

監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái) 提供模塊之間的透明訪問，即同一臺(tái)機(jī)器或者網(wǎng)絡(luò)上不同的機(jī)器上運(yùn)行的模塊之間都能夠通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行無(wú)縫通訊。基于TCP/IP的監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)通訊使得在同類或異類環(huán)境中模塊之間高性能無(wú)縫集成成為可能。

監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)組成：二臺(tái)電腦監(jiān)控5個(gè)污水處理廠和2個(gè)泵站，一臺(tái)電腦統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和打印報(bào)表。各污水處理廠數(shù)據(jù)和污水泵站數(shù)據(jù)通過(guò)通訊協(xié)議模塊傳到監(jiān)控中心監(jiān)控平臺(tái)。

3 系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

3.1 開放的驅(qū)動(dòng)接口

監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)軟件各部分軟件接口和通信協(xié)議規(guī)范性，通過(guò)開放的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（如Modbus 、TCP/IP 、Profibus 等）的使用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與外部設(shè)備和外部系統(tǒng)之間的接口，并提供統(tǒng)一的開發(fā)模板和應(yīng)用接口以支持專用通訊接口。

3.2 靈活的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和分布式系統(tǒng)

通過(guò)安裝新的監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái) 模塊和專用的功能應(yīng)用，用戶對(duì)于新功能的需求能夠獲得迅速滿足，系統(tǒng)的擴(kuò)展包括兩種方式：在已有系統(tǒng)上增加新的軟件模塊，以擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，或者增加硬件的數(shù)量，以擴(kuò)展系統(tǒng)的規(guī)模。這些擴(kuò)展都由監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行管理。

3.3 支持遠(yuǎn)程部署和在線下載

系統(tǒng)軟件提供強(qiáng)大的在線監(jiān)視、管理和維護(hù)工具，支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)遠(yuǎn)程管理和組態(tài)，支持在線無(wú)擾下裝。

3.4 監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)模塊提供了強(qiáng)大的監(jiān)控功能，用戶可以利用這個(gè)功能所呈現(xiàn)的豐富的系統(tǒng)性能統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行系統(tǒng)微調(diào)或者錯(cuò)誤定位，此外，授權(quán)用戶可以截取、修改和重新定向信息。 這項(xiàng)功能也可以遠(yuǎn)程使用，并且系統(tǒng)維護(hù)和執(zhí)行可以在支持中心集中完成。

3.5 高安全性

監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)軟件提供基于數(shù)據(jù)的安全機(jī)制和設(shè)計(jì)完整的數(shù)據(jù)安全訪問機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全機(jī)制。SCADA各節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)通訊必須足夠可靠，并且進(jìn)行優(yōu)化以獲得最高的性能。因此監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)使用隊(duì)列和壓縮這些技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)行了優(yōu)化。監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)利用安全傳輸協(xié)議，保證了數(shù)據(jù)的安全傳輸。若網(wǎng)絡(luò)連接出現(xiàn)故障，監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái) 進(jìn)行快速切換，使用其他備用的網(wǎng)絡(luò)路由。

3.6 支持腳本編程和ActiveX控件

監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)軟件內(nèi)嵌腳本進(jìn)行特性處理邏輯的高效運(yùn)算，通過(guò)將各類圖形對(duì)象封裝為對(duì)象，可方便地通過(guò)腳本來(lái)控制和操作圖形對(duì)象。

操作站是SCADA系統(tǒng)的監(jiān)視和控制終端，監(jiān)控人員通過(guò)操作站完成對(duì)各遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控站點(diǎn)的遠(yuǎn)程、集中監(jiān)視和控制。操作站具體實(shí)現(xiàn)以下功能：

3.7 顯示功能（流程圖、測(cè)量值、報(bào)警、趨勢(shì)圖）

流程圖：根據(jù)排水要求，獨(dú)立顯示各閥門的開關(guān)（或開度）狀態(tài);

測(cè)量值顯示：對(duì)各采集的儀表參數(shù)，如水位、流量、COD、PH值等信號(hào)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。

報(bào)警顯示：水質(zhì)檢測(cè)或運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備出現(xiàn)越限或故障時(shí)，流程圖上相應(yīng)的圖例紅光閃動(dòng)，并發(fā)出報(bào)警聲響或語(yǔ)音加以提示。

趨勢(shì)圖：支持實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)趨勢(shì)圖、歷史趨勢(shì)圖查看，以供分析。

3.8 控制功能

正常情況下，閥門設(shè)備可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)電氣控制箱來(lái)打開、關(guān)閉或調(diào)整開度，也可通過(guò)PLC控制柜進(jìn)行打開、關(guān)閉或調(diào)整開度，監(jiān)控和調(diào)度中心的操作員站也可通過(guò)鍵盤來(lái)啟動(dòng)和停止監(jiān)測(cè)監(jiān)控站點(diǎn)控制范圍內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)電氣控制箱有“手動(dòng)/自動(dòng)”轉(zhuǎn)換開關(guān)，轉(zhuǎn)換開關(guān)在“手動(dòng)”時(shí)，該設(shè)備將從自控系統(tǒng)退出。

報(bào)表查看

主要包括班、日、月、年報(bào)表。

3.9 報(bào)表打印機(jī)

報(bào)表打印機(jī)與SCADA平臺(tái)操作站連接，用于實(shí)時(shí)打印。

3.10 在線式水質(zhì)檢測(cè)儀器儀表

監(jiān)測(cè)監(jiān)控站點(diǎn)根據(jù)實(shí)際需求選用不同的儀表，如COD、氨氮、PH值計(jì)、總磷等，各儀表通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)傳單元，通過(guò)數(shù)據(jù)傳送單元實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控調(diào)度中心數(shù)據(jù)交互和遠(yuǎn)程控制功能。

3.11 報(bào)警功能

系統(tǒng)操作站具備完善的報(bào)警功能，可將報(bào)警信息進(jìn)行分級(jí)，篩選重組。當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警事件時(shí)，對(duì)調(diào)度員進(jìn)行聲音報(bào)警，并能根據(jù)事件嚴(yán)重性以不同形式分類報(bào)警。

對(duì)重要報(bào)警可通過(guò)手機(jī)短信形式發(fā)送到相關(guān)人員，系統(tǒng)提供對(duì)發(fā)送內(nèi)容、接收組成員的管理。

3.12 趨勢(shì)分析功能

趨勢(shì)分析是對(duì)存儲(chǔ)在工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)設(shè)備或系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，采用趨勢(shì)曲線的方式進(jìn)行分析，趨勢(shì)分析的作用主要是觀察相關(guān)設(shè)備或系統(tǒng)在一定時(shí)間段內(nèi)，某一或多個(gè)數(shù)據(jù)的變化情況。

趨勢(shì)分析可方便的設(shè)定需要分析的時(shí)間段，并能方便的進(jìn)行放大、縮小、平移等操作。

支持多條曲線的同畫面顯示，并能分別設(shè)置縱軸坐標(biāo)，以方便對(duì)有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。不同曲線應(yīng)用不同的顏色加以區(qū)分。

3.13 報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能

系統(tǒng)提供符合生產(chǎn)要求的、可二次開發(fā)的中文格式報(bào)表功能，并具有強(qiáng)大的報(bào)表管理、生成和打印功能，常用報(bào)表有報(bào)警報(bào)表，事件報(bào)表、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表、各種日志報(bào)表等，同時(shí)授權(quán)用戶可以定制所需的報(bào)表及定制報(bào)表格式。

3.14 監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)運(yùn)行情況

監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)經(jīng)過(guò)安裝調(diào)試運(yùn)行，對(duì)污水處理廠的數(shù)據(jù)傳輸快速、準(zhǔn)確。使排水管理處對(duì)各污水處理廠能可視化、有效、快速的監(jiān)督。根據(jù)污水管道在線污水水質(zhì)檢測(cè)，能及時(shí)調(diào)配污水處理廠的進(jìn)水量，使污水處理廠能平穩(wěn)運(yùn)行。根據(jù)污水管道的液位檢測(cè)，能合理的啟動(dòng)污水泵站的污水泵的臺(tái)數(shù)及污水泵站之間的污水泵運(yùn)行配合，有效的控制了城市污水管道污水外溢的問題。解決了我單位車輛不足的問題，節(jié)省大量人力和物力，為我市的環(huán)境事業(yè)發(fā)揮了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

使用智能監(jiān)控系統(tǒng)可以改善各單位獨(dú)立運(yùn)行，污水處理廠之間，污水泵站之間，以及污水泵站與污水處理廠之間無(wú)人協(xié)調(diào)的現(xiàn)狀，讓排水系統(tǒng)更加智能化。

參考文獻(xiàn)：

[1]張典秀.基于PLC的樓宇給排水智能化控制[J].智能建筑與智慧城市，2019（02）：44-45+48.