1. 引言
      隨著(zhù)城市經(jīng)濟的快速發(fā)展，排水系統在社會(huì )可持續發(fā)展中起著(zhù)越來(lái)越重要的作用。污水處理是城市水環(huán)境改善的一個(gè)極其重要的方面，越來(lái)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。十一五期間國家更是斥巨資著(zhù)力改善環(huán)境，促進(jìn)建設和諧社會(huì )。
      目前很多城市的排水系統由于設計年代久遠、設備陳舊、技術(shù)水平落后等原因，排水系統的建設和管理遠遠落后于城市經(jīng)濟發(fā)展。污水管網(wǎng)缺乏有效的統一調度管理和管理措施，缺乏應付突發(fā)事件的快速反應能力等等。

2. 總體介紹

      無(wú)錫市排水總公司主要承擔全市大部分排水設施的建設、運行和管理。 本系統涉及現有24個(gè)有人站、36個(gè)無(wú)人站和三座污水處理廠(chǎng)，具體如圖所示。

      有人泵站的設備主要包括回轉式格柵、排污泵、涵閘、流量計、液位計、球形一體機和紅外對射。
      無(wú)人泵站的設備主要包括排污泵、傾倒式閘門(mén)、涵閘、粉碎性格柵、回轉式格柵、液位計、流量計和球形一體機。
      設備控制分為三種模式：手動(dòng)、自動(dòng)和遠控。手動(dòng)模式：工作人員通過(guò)現場(chǎng)控制柜上的按鈕，對設備進(jìn)行控制。自動(dòng)模式：水泵根據浮球開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，通過(guò)電氣回路進(jìn)行水泵自動(dòng)起?？刂?。遠控模式：設備通過(guò)控制器處理后進(jìn)行相應控制，這里HMI界面可以通過(guò)現場(chǎng)控制柜上的觸摸屏畫(huà)面或控制中心上位組態(tài)軟件畫(huà)面。三種控制模式完全獨立、互為備用，極大提高了整個(gè)系統的可靠性和使用性。水泵自動(dòng)控制又分為：水位控制、浮球控制和時(shí)間控制三種模式，這三種模式之間又互相連鎖，從而進(jìn)一步增強了自動(dòng)控制的可靠性。
整個(gè)系統主要包括如下子系統：
? 自動(dòng)化系統
? 生產(chǎn)管理信息系統
? 視頻監控系統
? 安防系統

3. 系統結構
本系統是以計算機為核心構成的分布式控制系統。分為生產(chǎn)管理、數據監控和過(guò)程控制三級。
      調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(hù)機/服務(wù)機模式構建，網(wǎng)絡(luò )通訊協(xié)議為T(mén)CP/IP，外部VPN專(zhuān)線(xiàn)和CDMA專(zhuān)線(xiàn)通過(guò)不同的防火墻和路由器接入核心交換機。主信道采用VPN專(zhuān)線(xiàn)接入方式，備用信道選用CDMA無(wú)線(xiàn)APN專(zhuān)網(wǎng)，調度控制中心系統采用DNP3協(xié)議和現場(chǎng)控制系統進(jìn)行通信。

 圖1網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

4. 系統功能
1) 泵站本地監控功能
      污水泵站控制器采用性能穩定可靠的MOX控制器。通過(guò)現場(chǎng)觸摸屏可實(shí)現就地設備點(diǎn)動(dòng)和自動(dòng)啟停、數據設定、設備狀態(tài)數據顯示等功能。

2) 控制中心泵站監控功能
      控制中心的監控軟件采用MOX 組態(tài)軟件MOSAIC系統，該系統服務(wù)器端基于UNIX平臺，采用SOLARIS10操作系統，客戶(hù)端采用WINDOWS平臺，該系統為在線(xiàn)式監控軟件。本自動(dòng)化系統有獨立數據庫服務(wù)器，運用ORACLE數據庫。該數據庫完全對外開(kāi)放，這樣可以為第三方系統提供數據，如GIS系統等。
      由于城區泵站眾多，因此按照污水泵站的地理位置劃分為三個(gè)片區：城北片區、蘆村片區和太湖新城片區。                                                                     
      控制中心水泵的遠程控制主要分為：設備點(diǎn)動(dòng)控制、浮球控制、水位控制和時(shí)間控制四種控制方式。
格柵設備主要分為：設備點(diǎn)動(dòng)控制、水泵控制和時(shí)間控制。
      閘門(mén)分為進(jìn)水閘門(mén)、出水閘門(mén)和溢流閘門(mén)。對于進(jìn)水閘門(mén)和出水閘門(mén)出于安全考慮，只有點(diǎn)動(dòng)控制，而且操作時(shí)要求再次確認。溢流閘門(mén)主要分為：設備點(diǎn)動(dòng)控制和水位控制。

 圖2翠園浜泵站工藝監控畫(huà)面

      同時(shí)，在控制中心可以看到各類(lèi)實(shí)時(shí)報警和歷史報警，對于水位、電流、電壓、電能、瞬時(shí)流量、累計流量等可以查看其實(shí)時(shí)趨勢和歷史趨勢。本系統還設計了豐富的報表功能，通過(guò)各個(gè)泵站報表可以查看該泵站每天各個(gè)時(shí)段對應水泵的電壓、電流、電能、累計運行次數、累計運行時(shí)間以及水位、累計流量、泵站總的電能、泵站水泵總運行次數和泵站水泵總運行時(shí)間。
      通過(guò)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、水泵累計運行時(shí)間、最大電壓、最大電流、格柵累計運行次數和格柵累計運行時(shí)間。也可以查看污水處理廠(chǎng)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(cháng)廣溪泵站工藝監控畫(huà)面

圖4日報表

      通過(guò)采集各個(gè)污水處理廠(chǎng)相關(guān)數據，結合各個(gè)污水泵站，從而使整個(gè)污水管網(wǎng)組成了一個(gè)完整的鏈路，可以統籌優(yōu)化，從管理調度上提升管網(wǎng)總體輸水能力，使整個(gè)管網(wǎng)及污水處理廠(chǎng)的運營(yíng)更加合理、有效、節能。

圖5蘆村污水處理廠(chǎng)進(jìn)水泵房監控畫(huà)面      

 圖6蘆村污水處理廠(chǎng)城東片管網(wǎng)收集系統樹(shù)形圖

3) 控制中心綜合管理功能
      設備管理系統采用MOX 設備管理系統，該系統采用B/S架構。通過(guò)該系統，可以完成系統管理、基礎定義、點(diǎn)檢管理、保養管理、事故管理、維修管理等。

圖7生產(chǎn)管理系統登錄畫(huà)面

圖8生產(chǎn)管理系統畫(huà)面

4) 視頻安防系統功能
      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。當紅外對射裝置監測到有人非法闖入的時(shí)候，通過(guò)警鈴警告非法闖入者，并通知相關(guān)值班人員。同時(shí)通過(guò)SCADA系統將非法闖入信號發(fā)送到調度中心，調度中心及時(shí)通過(guò)視頻圖像了解泵站實(shí)際情況。
      控制中心視頻系統對各個(gè)泵站進(jìn)行定時(shí)錄像、移動(dòng)偵測，快照等，同時(shí)現場(chǎng)視頻設備對視頻進(jìn)行本地存儲，這樣更加增加了視頻內容的可靠性，便于事故發(fā)生后的追憶。

圖9部分無(wú)人站視頻畫(huà)面

圖10控制中心概貌

5) WEB訪(fǎng)問(wèn)功能
      自動(dòng)化系統支持外部授權用戶(hù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入查看系統狀態(tài)信息和運行情況，特殊授權用戶(hù)還可以對各類(lèi)設備進(jìn)行控制。
      生產(chǎn)管理系統支持互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)，便于總公司、各個(gè)污水處理廠(chǎng)和管網(wǎng)所共同使用這個(gè)平臺，便于資源共享、整合和利用。
      視頻系統支持互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)，便于授權用戶(hù)查看相應泵站的現場(chǎng)情況。
      報表系統支持互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)，便于授權用戶(hù)隨時(shí)查看各個(gè)泵站和污水處理廠(chǎng)相關(guān)日報表、周報表和月報表數據。
      強大的帶安全保護的WEB訪(fǎng)問(wèn)功能，使我司整套系統不再局限于某個(gè)部門(mén)，不再完全封閉，類(lèi)似孤島，而是一個(gè)跨越了時(shí)間、地點(diǎn)、部門(mén)甚至公司的管控一體化系統，為相關(guān)各部門(mén)的信息共享、利用和整合提供了可能，極大便利了整個(gè)污水管網(wǎng)的管理、調度和維護。                                        

5. 系統運行評價(jià)

      本系統已順利通過(guò)驗收，基本達到了設計目標，獲得了用戶(hù)好評。整套系統通過(guò)美觀(guān)的圖形化人機界面(HMI)監控整個(gè)排水系統的實(shí)時(shí)運行狀況；實(shí)現了污水泵站的本地和遠程優(yōu)化運行控制；實(shí)現了泵站設備臺帳及維護等綜合管理。整套系統基本實(shí)現了優(yōu)化調度，節能降耗，提高故障處理效率等目的。
     系統將通過(guò)后期擴展建設，逐步將后面改建和新建泵站納入本系統。同時(shí)，通過(guò)進(jìn)一步的數據挖掘和優(yōu)化控制的改進(jìn)，完善整套系統的綜合調度管理功能。

作者簡(jiǎn)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