1　項目背景

農村生活污水治理是農村水環(huán)境治理及人居環(huán)境改善的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在，對于提升鄉村基本公共服務(wù)水平、建設美麗宜居鄉村、轉變農村居民生活方式、推進(jìn)城鄉發(fā)展一體化具有重要意義。

2015年張家港市農村生活污水處理項目財政總投資24億，工程規模包括各級收集池、泵站和動(dòng)力輸送管網(wǎng)建設。目標實(shí)現重點(diǎn)村、特色村全覆蓋，農村生活污水處理率達到80%以上，涉及8個(gè)鎮和一個(gè)農業(yè)示范園區包括楊舍鎮、塘橋鎮、金港鎮、錦豐鎮、樂(lè )余鎮、鳳凰鎮、南豐鎮、大新鎮和現代農業(yè)示范園區范圍，面積998.48平方公里，大約867個(gè)農村生活污水泵站。

2　項目目標

本項目要實(shí)現的目標如下：

（1）無(wú)人值守泵站；

（2）建立水務(wù)調度中心，實(shí)現遠程監控；

（3）現場(chǎng)易于維護、能夠實(shí)現遠程維護；

（4）用戶(hù)權限分級管理；

（5）現地站自控系統能夠適應惡劣環(huán)境。

3　項目實(shí)施與應用

污水泵站主要包括儀表間、泵房、流量計井三部分組成。配置潛水泵2臺，流量計、液位計各1只，視頻監控系統1套，PLC控制器選用施耐德電氣Modicon M340，協(xié)同完成泵站的自動(dòng)控制及視頻監控功能。泵站數據通過(guò)3G/4G網(wǎng)絡(luò )傳送至控制中心，控制中心計算機監控系統可對各泵站的數據進(jìn)行監測、并具有數據存儲、報表生成等功能，同時(shí)將泵站運行狀態(tài)傳送至各片區污水廠(chǎng)，在片區污水廠(chǎng)的監控系統界面上進(jìn)行數據共享。

圖1 系統架構圖

4　解決方案

本項目是基于施耐德電氣EcoStruxure plant物聯(lián)網(wǎng)架構， 是施耐德電氣基于物聯(lián)網(wǎng)，開(kāi)放的，具有交互性的系統架構，融合了先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)、傳感、云、分析和網(wǎng)絡(luò )安全領(lǐng)域技術(shù)，是施耐德電氣的“創(chuàng )新無(wú)處不在”理念的具體呈現。

EcoStruxure架構是一個(gè)行業(yè)領(lǐng)先的技術(shù)層級結構。一套經(jīng)測試和驗證、切實(shí)有效的參考性架構，一個(gè)支持大規模聯(lián)網(wǎng)系統設計與運行的架構，提供卓越的安全性能。EcoStruxure涉及互聯(lián)互通的產(chǎn)品、邊緣控制以及應用、分析與服務(wù)。

圖2 EcoStruxure plant物聯(lián)網(wǎng)架構

調度中心軟件采用施耐德電氣Wonderware System Platform，實(shí)現遠程控制和維護，采集數據量大約3萬(wàn)點(diǎn)；控制中心軟件系統具有仿真測試技術(shù)和泵站自動(dòng)配置功能自動(dòng)生成報表、曲線(xiàn)，減少了編程調試時(shí)間；實(shí)現用戶(hù)權限分級管理，提供通用接口實(shí)現第三方系統接入。

農村污水排水泵站控制系統采用施耐德電氣 Modicon M3402020H寬溫涂層產(chǎn)品，應對惡劣環(huán)境，減少用戶(hù)的維修成本和環(huán)境對設備的影響，泵站控制系統便于維護，所有模塊支持帶電熱插拔，減少了維護成本。

5　項目特點(diǎn)

（1） 工程技術(shù)性強、與原有系統接口多

本工程是新建工程，單個(gè)泵站較為簡(jiǎn)單，但工程泵站數量龐大，地域分布廣，須在控制中心實(shí)現對八百多個(gè)泵站的遠程監控，并且需將其接入各片區污水廠(chǎng)的監控系統。每個(gè)污水處理廠(chǎng)監控系統不同，自動(dòng)化控制模式、程序、接口都有所不同，需要控制中心系統軟件為通用的平臺軟件，同時(shí)現地站控制系統的控制器能夠實(shí)現遠程調試和維護。

（2） 自動(dòng)化要求高

本工程系統集成和自動(dòng)化要求高，要求建成后的農村生活污水治理工程自控系統實(shí)現泵站的無(wú)人值守、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸、泵站的集中監控、易于遠程維護和用戶(hù)權限分級管理等功能，并且與原有污水廠(chǎng)監控系統是一個(gè)無(wú)縫銜接的完整控制系統。

（3） 現地站控制系統適應復雜環(huán)境

農村污水排水泵站地域分布廣，同時(shí)污水排水泵站現場(chǎng)環(huán)境復雜，因此控制系統采用施耐德電氣 Modicon M340寬溫涂層產(chǎn)品，應對惡劣環(huán)境，減少用戶(hù)的維修成本和環(huán)境對設備的影響。泵站控制系統便于維護，所有模塊支持帶電熱插拔減少運維人員成本。

6　軟件開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵性技術(shù)

（1）控制系統的仿真測試技術(shù)

本項目泵站數量較多，分布于張家港市農村各地，較為分散。工期緊，任務(wù)重，因此采用控制系統的仿真測試，測試完畢后對各泵站控制柜進(jìn)行程序的下載，柜體安裝后直接投入系統自動(dòng)運行更加適合實(shí)際需要，也減少人員投入。

控制軟件Wonderware System Platform采用面向對象的開(kāi)發(fā)方法，將每臺水泵、儀表等設備均作為一類(lèi)對象進(jìn)行處理，其均具有仿真測試模式，可實(shí)現模擬條件下的自動(dòng)運行功能，可進(jìn)行完備的仿真測試，便于現場(chǎng)施工結束后盡快投入運行，減少現場(chǎng)調試時(shí)間。

（2）監控系統軟件的快速開(kāi)發(fā)

本項目的實(shí)際情況，單個(gè)泵站的信息采集與顯示不存在技術(shù)門(mén)檻，但本項目具有867個(gè)泵站，如何開(kāi)發(fā)一套界面友好，數據查找方便的監控系統，同時(shí)又要實(shí)現泵站監控系統的快速開(kāi)發(fā)，減少bug，保證軟件開(kāi)發(fā)質(zhì)量，則是本項目的關(guān)鍵。

中心監控系統軟件能自動(dòng)配置泵站，即在InTouch View通過(guò)配置增加泵站、刪除泵站和修改泵站信息，并能適應各種主流的通訊協(xié)議和通訊網(wǎng)絡(luò )，泵站的界面會(huì )根據配置情況自動(dòng)生成，相關(guān)的報表、曲線(xiàn)等也是自動(dòng)生成的。

泵站的實(shí)時(shí)監控界面，可以展示其中一個(gè)泵站或采用樹(shù)型目錄上的某個(gè)泵站可進(jìn)入某個(gè)泵站的實(shí)時(shí)運行界面。

報表提供了日報表、月報表、年報表和自定義報表，曲線(xiàn)和歷史記錄可以在網(wǎng)頁(yè)上自由查詢(xún)。

歷史報警可以按點(diǎn)、按時(shí)間段組合查詢(xún)。根據需要，授權用戶(hù)還可以在網(wǎng)頁(yè)上設置出口壓力和啟停泵站，還可以輸入和修改泵站的基本資料，如用戶(hù)數、機泵型號、揚程、流量、水管口徑和維護記錄等信息。

通過(guò)該技術(shù)，可大大加快泵站監控軟件的開(kāi)發(fā)速度，同時(shí)界面、曲線(xiàn)等功能均為自動(dòng)生成，大大減少了軟件開(kāi)發(fā)的bug。

7　結語(yǔ)

根據《“十三五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》，未來(lái)新增污水處理設施主要集中在三線(xiàn)及縣級鄉鎮污水處理，江蘇省作為全國農村生活污水治理試點(diǎn)省，張家港農村污水泵站項目率先完成，具有全國示范作用，為農村污水處理及管理模式提供實(shí)踐依據。

摘自《自動(dòng)化博覽》2019年8月刊