一、 市場(chǎng)需求

     隨著(zhù)我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城市居民用水量和工業(yè)用水量不斷增加，與此同時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量的生活污水或工業(yè)廢水，這些污水與廢水如果不經(jīng)過(guò)任何處理就排放不僅會(huì )造成環(huán)境污染、惡化人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境，也是對寶貴的淡水資源極大的浪費。通過(guò)污水處理廠(chǎng)把污水進(jìn)行處理，，去除大顆粒雜物，以及一些有害物質(zhì)，處理后的水可以用于工業(yè)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(lái)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(diǎn)規劃投資的項目，截至2009年底，全國設市城市、縣及部分重點(diǎn)建制鎮累計建成城鎮污水處理廠(chǎng)1993座，總處理能力超過(guò)1億立方米／日，分別比2005年增長(cháng)了1.2倍和75%；正在建設的污水處理項目2360個(gè)，可新增污水處理能力約6400萬(wàn)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(cháng)最快的國家之一。

                     
                                                   圖1  污水處理發(fā)展1

                      
                                              圖2  污水處理發(fā)展2

    隨著(zhù)我國排水事業(yè)的迅猛發(fā)展，污水處理廠(chǎng)的數量不斷增加，如何能夠有效的管理污水處理的過(guò)程，節約資源，提高經(jīng)濟效益成為重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

二、 建設SCADA系統目的

     ? 通過(guò)建設高穩定性和可靠性的SCADA系統，實(shí)現對污水處理廠(chǎng)污水處理過(guò)程的自動(dòng)化管理與控制，節省現場(chǎng)操作所耗費的人力物力，提高工作人員的安全性；
?  
          把現場(chǎng)視頻采集信息無(wú)縫集成到SCADA動(dòng)態(tài)模擬畫(huà)面，無(wú)論是對現場(chǎng)設備的操作還是報警信息展示都可以在SCADA畫(huà)面通過(guò)視頻和動(dòng)畫(huà)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(yíng)管理部門(mén)與運營(yíng)監管部門(mén)；
?
          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(chǎng)自動(dòng)化水平低，設備運行安全問(wèn)題較突出，生產(chǎn)運行管理和技術(shù)分析受技術(shù)條件限制較大的問(wèn)題，有效的降低生產(chǎn)運營(yíng)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(chǎng)更加安全、可靠、經(jīng)濟地運行。

三、 解決方案

1. 大型污水處理廠(chǎng)SCADA系統解決要點(diǎn)

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

? 實(shí)現對現場(chǎng)大點(diǎn)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(shí)時(shí)數據處理與展示，數據展示應具有豐富的動(dòng)態(tài)圖形、趨勢、報表等多種可視化途徑，應將現場(chǎng)視頻信息與實(shí)時(shí)采集數據、報警信息集成在同一畫(huà)面顯示。

? 自動(dòng)化系統是一個(gè)可持續改進(jìn)、優(yōu)化發(fā)展的系統，SCADA軟件應該能夠適應系統的發(fā)展變化。

? SCADA系統應能夠兼容各種不同廠(chǎng)家種類(lèi)的硬件設備，方便系統改造升級，充分保護用戶(hù)初期投資并給用戶(hù)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(pán)空間的目的。

? 數據檢索應具備快速的響應速度，多客戶(hù)端訪(fǎng)問(wèn)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(xún)、分析、統計計算。

? 所存儲歷史數據應該能夠滿(mǎn)足設備管理、工藝分析、成本分析、績(jì)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(chǎn)品組合

該方案使用亞控科技軟件產(chǎn)品包括：

? KingSCADA3.0全開(kāi)發(fā)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(yè)現場(chǎng)工作人員主要從事設備和工藝維護，對自動(dòng)化相關(guān)知識了解較少，因此他們所需要的是一套穩定可靠、視覺(jué)逼真、操控簡(jiǎn)便、診斷與自恢復能力強的SCADA系統。但是對于上層污水運營(yíng)管理人員和監管部門(mén)，則是需要一套能夠方便進(jìn)行數據統計、計算、分析具有靈活的生成報表、曲線(xiàn)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(lái)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(shí)，從機會(huì )在1秒鐘內代替主機工作，完全實(shí)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(shù)，解決了大點(diǎn)數高采集頻率通訊中的“瓶頸”，使采集性能達到最優(yōu)效果。同時(shí)具備故障診斷和在線(xiàn)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(chǎng)自動(dòng)化系統而言，在一個(gè)項目中會(huì )涉及很多種類(lèi)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(mén)、電動(dòng)\氣動(dòng)閥門(mén)、粗\細格柵電機、鼓風(fēng)機等，隨著(zhù)需求的變化還會(huì )進(jìn)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(shí)現快速可靠的通訊，通過(guò)簡(jiǎn)單的參數設置即可實(shí)現與硬件設備的通訊。

                  
                                             圖6 支持設備

    2. 生動(dòng)的界面效果與視頻信息無(wú)縫集成

     該方案采用的北京亞控KingSCADA軟件，具有完美的圖形動(dòng)畫(huà)界面展示功能，能夠將模擬動(dòng)畫(huà)和現場(chǎng)視頻集成在畫(huà)面上展示給用戶(hù)，使用戶(hù)在計算機前就可以對現場(chǎng)任何設備和工藝流程一目了然。  

     
                       
                                                圖7 畫(huà)面全集成-圖形動(dòng)畫(huà)


                          
                                                圖8 畫(huà)面全集成-視頻信息

     污水處理廠(chǎng)上層運營(yíng)管理單（例如某市排水集團）和運營(yíng)監管單位（例如某市環(huán)保局）需要獲取污水處理廠(chǎng)現場(chǎng)實(shí)時(shí)數據，用于對污水處理廠(chǎng)運營(yíng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)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(hù)獲取數據提供便利。

                           
     
                                                        圖9 系統開(kāi)放性接口

    3. 生產(chǎn)運營(yíng)管理有“據”可依

    污水處理廠(chǎng)SCADA系統要求實(shí)現生產(chǎn)運營(yíng)過(guò)程中所有信息的歷史記錄，并且能夠通過(guò)多種方式對記錄進(jìn)行查詢(xún)。針對上述要求系統采用工業(yè)數據庫軟件King Historian3.0進(jìn)行歷史數據的存儲，通過(guò)磁盤(pán)陣列的方式實(shí)現歷史數據的冗余。

                          
                                                      圖10 工業(yè)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(chǎng)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(xiàn)等查詢(xún)，而沒(méi)有發(fā)揮出這些歷史數據潛在的價(jià)值。例如，通過(guò)歷史電耗數據和不同時(shí)間電價(jià)標準就可以分析出在什么時(shí)間進(jìn)行耗電量較大的工藝處理過(guò)程可以將電耗成本降到最低；不同水質(zhì)所需藥量是不同的，以往污水處理廠(chǎng)都是根據經(jīng)驗進(jìn)行加藥，有了大量原始數據的積累就可以分析出不同水質(zhì)最優(yōu)化的加藥量，降低藥耗成本。該方案通過(guò)基于工業(yè)數據庫的計算分析平臺即可輕松的實(shí)現類(lèi)似上述的分析，形成優(yōu)化的運營(yíng)管理方案。
 
                     
                                         圖12 歷史數據分析展示

     4. Web門(mén)戶(hù)系統，信息共享平臺

     隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)辦公逐漸發(fā)展到各行各業(yè)，管理者需要隨時(shí)隨地都可以通過(guò)不同的上網(wǎng)方式即可了解到現場(chǎng)狀態(tài)，制定決策。方案中的web發(fā)布功能即為滿(mǎn)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(fā)布應用

                      
                                          14 web發(fā)布界面展示

    六、 方案亮點(diǎn)

? “雙機熱備”保證系統安全可靠。

? 無(wú)與倫比的圖形動(dòng)畫(huà)效果，讓操作者仿佛身臨其境。

? 柔性結構，靈活部署。

? 運營(yíng)分析，優(yōu)化性能、降低成本。

七、 成功案例

? 上海白龍港污水處理廠(chǎng)歷史數據管理系統

? 上海竹園第二污水處理廠(chǎng)
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