一、項目背景

人類(lèi)的活動(dòng)已造成大量的工業(yè)、農業(yè)和生活廢棄物排入水中，導致水資源受到污染。據統計，目前全世界每年約有4200多億立方米的污水排入江河湖海，污染了5.5萬(wàn)億立方米的淡水，這相當于全球徑流總量的14%以上。而且，隨著(zhù)工業(yè)的迅速發(fā)展，污水的種類(lèi)和數量也在迅猛增加，對水體的污染也日趨廣泛和嚴重，嚴重威脅著(zhù)人類(lèi)的健康和安全。環(huán)保專(zhuān)家認為對于保護環(huán)境來(lái)說(shuō)，工業(yè)污水管理比城市污水管理更為重要。

隨著(zhù)工業(yè)園區的大規模興起，工業(yè)污水的排放也變得相對集中，管理需求也更為急迫。工業(yè)園區的企業(yè)所帶來(lái)的水污染往往是直接的，生產(chǎn)過(guò)程中的污染物與產(chǎn)生的污水，若不經(jīng)妥善處理就排放，會(huì )對環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染，嚴重破壞園區周邊水質(zhì)，并可能帶給用水人員一定的健康威脅。此外，哪怕在對污水進(jìn)行治理之后，由于其過(guò)程難以管理，也會(huì )導致真實(shí)的處理情況不明確，無(wú)法采取針對性強的措施去解決相關(guān)問(wèn)題。針對這一現象，工業(yè)園區就急需建立一套污水信息化管理系統，實(shí)現對園區污水治理的全方位、多角度、跨區域的管理，確保污染物的零排放，為實(shí)現祖國的“綠水青山就是金山銀山”的目標做貢獻。

二、項目概述

該解決方案所涉及的內容包括：現地級設備的改造和數據采集網(wǎng)絡(luò )、通用組態(tài)軟件ForceControl/SCADA平臺軟件eForceCon、實(shí)時(shí)歷史數據庫pSpace、信息化平臺FinforWorx的搭建，項目的主體是FinforWorx信息化平臺。

在項目建設過(guò)程中，首先需要對工業(yè)園區內企業(yè)的廢水排放情況以及水質(zhì)數據進(jìn)行集中的監測，并及時(shí)的根據實(shí)時(shí)信息提供相應的報警以及預警，幫助管理人員發(fā)現并處理水質(zhì)問(wèn)題，確保污水排放達標和安全。在此之上，還需要針對相應的重點(diǎn)污水設備進(jìn)行一定的管理，幫助園區企業(yè)實(shí)現穩定可靠的污水合格排放。最后，對于處理過(guò)程中已發(fā)生的事故/事件，該信息化系統進(jìn)行系統追溯，幫助管理人員定位問(wèn)題發(fā)生的根本原因以及時(shí)間、所屬單位，便于事件定位以及追責，以此來(lái)提高污水管理的可控性，同時(shí)提升園區污水運營(yíng)管理的整體信息化水平。

三、方案價(jià)值

3.1. 方案亮點(diǎn)

• 方案所采用的FinforWorx、ForceControl、eForcecon、pSpace均為力控自主研發(fā)的產(chǎn)品，并充分延續了力控產(chǎn)品系列的可組態(tài)思想，并且產(chǎn)品間能夠實(shí)現無(wú)縫對接，在大幅縮短項目建設周期的同時(shí)，也降低了二次開(kāi)發(fā)難度；

• 系統平臺采用C/S以及B/S結合的系統架構，能夠滿(mǎn)足多并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)的需求，從而實(shí)現靈活管理的作用；

• 所建設的系統具有豐富的二次開(kāi)發(fā)接口，能夠支持與第三方平臺的無(wú)縫對接；

• 支持多達3000種工業(yè)驅動(dòng)協(xié)議，能夠實(shí)現與設備層的快速對接，達到節省驅動(dòng)開(kāi)發(fā)費用和縮短工期的作用；

• FinforWorx具備豐富的監控管理組件模塊，在經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單配置后，就能夠實(shí)現對污水數據進(jìn)行全方位、多維度的分析，簡(jiǎn)單易用且性能優(yōu)異。

3.2. 方案價(jià)值

該系統平臺能夠試下自動(dòng)對工業(yè)園區內的涉水企業(yè)以及槽車(chē)的水量水質(zhì)等信息進(jìn)行分析處理，并以直觀(guān)方式反饋給管理者最有效的監控管理數據，管理者也能夠依次為依據進(jìn)行有針對性的生產(chǎn)工藝調整，最終得以有效提高園區污水治理水平，并確保環(huán)境以及周邊居民的生活安全，實(shí)現企業(yè)的安全生產(chǎn)。

四、設計概述

本解決方案由力控自主研發(fā)產(chǎn)品“工業(yè)采集網(wǎng)關(guān)+通用組態(tài)軟件ForceControl+監控組態(tài)軟件eForceCon+實(shí)時(shí)歷史數據庫pSpace +信息化系統FinforWorx”進(jìn)行聯(lián)合部署，包括三個(gè)層次，即：數據網(wǎng)絡(luò )層、監控調度層、數據中心層、管理分析層。

數據網(wǎng)絡(luò )層：采用工業(yè)采集網(wǎng)關(guān)，將各區域子站現場(chǎng)大量分散的設備連接起來(lái)，實(shí)現了不同控制設備、智能儀表的數據集中監控管理，也為各區域的站控調度層解決了通訊協(xié)議不統一、協(xié)議管理混亂、物理鏈路通訊不穩定導致上層系統數據不穩定的問(wèn)題。

監控調度層：采用通用監控組態(tài)軟件ForceControl或監控組態(tài)軟件eForceCon分別在各子站建設一套監控調度系統，保證了現場(chǎng)實(shí)時(shí)調度的高效性和獨立性，也為數據中心層減少數據負荷。經(jīng)過(guò)監控調度層保證數據穩定后，再通過(guò)力控自主研發(fā)的COMMSERVER協(xié)議或者OPC、MODBUS TCP等標準協(xié)議傳輸至數據中心層進(jìn)行匯總。

數據中心層：采用實(shí)時(shí)歷史數據庫pSpace，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )從監控調度層獲取數據，實(shí)現對現場(chǎng)數據的采集和控制，并對采集的數據進(jìn)行計算、分析、統計等處理。此處會(huì )部署兩臺互為冗余的實(shí)時(shí)歷史數據庫服務(wù)器、視頻流服務(wù)器，進(jìn)行數據的存儲，同時(shí)把數據上傳至平臺應用層。

管理分析層：數據中心層系統通過(guò)應用力控內部接口，將污水處理相關(guān)數據傳輸至信息化系統FinforWorx中，系統則對數據進(jìn)行歸集、整理，同時(shí)還應用科學(xué)的統計分析方法，實(shí)現異常分析、工藝優(yōu)化、生產(chǎn)調整等。系統采用B/S管理模式，管理人員可直接通過(guò)瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)，隨時(shí)隨地掌握關(guān)鍵信息。

五、系統框架

系統整體采用三級架構，第一級為現地級，主要由現場(chǎng)設備、儀表以及底層監控SCADA系統等構成；第二級為數據中心，通過(guò)部署Finforworx服務(wù)器，pSpace實(shí)時(shí)歷史數據庫服務(wù)器、視頻流服務(wù)器實(shí)現對數據的綜合處理，應用的完整部署；第三層為應用層級，包括了操作站、客戶(hù)端、訪(fǎng)問(wèn)接入等應用場(chǎng)景。

六、系統功能

6.1. 污水排水在線(xiàn)監測

• 系統支持對工業(yè)園區各企業(yè)排放的污水的水質(zhì)水量進(jìn)行管理，管理的內容包括：水質(zhì)成分、含量，排水量，報警預警，可能性分析等。管理者能夠實(shí)時(shí)了解污水處理信息，便于對排污進(jìn)行統一管理以及對異常情況進(jìn)行快速響應和處理。

• 系統支持對污水處理設備進(jìn)行管理，管理內容包括：設備基礎信息管理、設備點(diǎn)檢管理、設備故障管理、設備維修保養管理、備品備件管理、設備狀態(tài)分析等。實(shí)現對污水處理設備的全生命周期的科學(xué)管理，有效提高設備運行效率。

• 系統支持對污水站點(diǎn)工藝進(jìn)行統一管理，管理內容包括：藥劑的用量，相關(guān)的反應時(shí)間等。通過(guò)對于相關(guān)工藝的管理，結合現場(chǎng)處理的實(shí)際情況，當問(wèn)題產(chǎn)生時(shí)，就能夠從該維度上進(jìn)行分析以及定位，實(shí)現工藝的改善。
  

6.2. 視頻聯(lián)動(dòng)

• 支持對各個(gè)重點(diǎn)站以及管網(wǎng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監視，可實(shí)現無(wú)延時(shí)連續監控、錄像和傳輸，視頻圖像信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )路徑傳輸至系統平臺，并能在統一的監控平臺下顯示；

• 支持異常點(diǎn)視頻信息回放，便于相關(guān)人員高效的了解問(wèn)題位置的實(shí)際畫(huà)面。

6.3. GIS系統與槽車(chē)監控

• 系統支持根據槽車(chē)的實(shí)時(shí)位置進(jìn)行設備的GIS顯示，并且能夠通過(guò)點(diǎn)擊設備標簽來(lái)顯示該位置設備的重要基礎信息，設備異常信息也支持進(jìn)行報警提示。

• 實(shí)時(shí)監視功能是對生產(chǎn)實(shí)時(shí)上報的數據進(jìn)行監測以及存儲，管理人員通過(guò)查詢(xún)方式立刻找到需要查詢(xún)的槽車(chē)的工藝和運行狀態(tài)，對間歇式和連續式處理過(guò)程中每個(gè)工藝過(guò)程的狀態(tài)及工藝數據了如指掌。

6.4. 污水處理報表

• 支持對生產(chǎn)過(guò)程數據進(jìn)行統計分析，以圖形和表格的方式反應統計期內（年、月、日）各污水處理廠(chǎng)水質(zhì)、水量及各類(lèi)在線(xiàn)水質(zhì)監測指標、電耗指標等。便于管理人員和調度人員及時(shí)、準確、全面的了解和掌握污水生產(chǎn)的歷史數據；

• 支持對生產(chǎn)績(jì)效記性統計分析，主要是對生產(chǎn)的關(guān)鍵績(jì)效數據進(jìn)行統計分析，通過(guò)圖形和表格的方式將數據分類(lèi)排序，顯示各數據的最值、均值、累計值、對比值等。

• 支持將一周期（月、周、日）的數據整理顯示在同一表格中，并繪制在一張圖里，可以非常直觀(guān)地通過(guò)對比，了解生產(chǎn)的現狀和趨勢，找到生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題。

6.5. 追溯分析

支持對生產(chǎn)相關(guān)的歷史數據進(jìn)行追溯分析，實(shí)現多維度的數據信息的對比以及展示，方便管理人員對系統中數據進(jìn)行橫向縱向的分析，從而對整個(gè)系統中相關(guān)企業(yè)的排污情況進(jìn)行整體的優(yōu)化和管理。

6.6. 人員管理

員工也是企業(yè)不可分割的一部分，本系統中主要關(guān)注的是對重點(diǎn)崗位人員的管理。

• 人員信息的錄入：針對重點(diǎn)工作崗位，以崗位為檢索基礎，進(jìn)行相關(guān)人員的信息登記，信息錄入系統后將會(huì )存儲于數據庫，并支持與其它系統互通。

• 崗位登錄的校驗：具有相關(guān)要求的工作崗位上當有人員上崗時(shí)，利用射頻識別或者掃碼進(jìn)行登陸操作，匹配系統信息之后才確定該登陸人員是否可以進(jìn)行相關(guān)操作。

• 用戶(hù)安全：每一用戶(hù)都可定義其獨立的操作安全區及賬戶(hù)密碼，該操作一般交由管理員使用，管理員擁有高級權限。

• 用戶(hù)編輯：擁有用戶(hù)管理權限的高級管理員，可以新增、編輯、以及刪除用戶(hù)的信息。

6.7. 拓展分析

平臺還需要具備一些可擴展的開(kāi)放性功能，便于今后的移動(dòng)化需求升級和靈活的應對一些功能的變更。

• 可升級性：現階段所實(shí)現的功能只能說(shuō)對于現階段是合適的，但對于未來(lái)的生產(chǎn)未必也能適合，所以，系統應能應對需求的升級。

• 互聯(lián)網(wǎng)可視化：互聯(lián)網(wǎng)化是支持在PC機、手機、平板電腦等設備上實(shí)現對生產(chǎn)現場(chǎng)的監控與管理，支持采用多種瀏覽器作為客戶(hù)端，也可以將開(kāi)發(fā)的HTML頁(yè)面打包成手機APP作為客戶(hù)端。

• 拓展接口：平臺在滿(mǎn)足所有功能的同時(shí)，還會(huì )提供相應的接口程序。

七、技術(shù)提取

• 采用B/S架構設計，支持Web瀏覽器不需要安裝任何客戶(hù)端軟件；

• 提供多樣化數據分析圖表，同比環(huán)比工藝數據分析；

• 平臺兼容多種關(guān)系數據庫，支持市面上主流的關(guān)系數據庫如SQLServer、Oracle等；

• 擁有豐富的圖表分析模塊包括報表、報警、趨勢、柱狀圖、餅圖等；

• 采用開(kāi)放式接口設計，支持OPC、OPC UA、ODBC/SQL、ActiveX、WebService的訪(fǎng)問(wèn)；

• 擁有可靠的工業(yè)通訊設計，工業(yè)協(xié)議多達3000種驅動(dòng)協(xié)議；

• 具備強大的編譯及運算引擎，應用程序、數據改變、條件、自定義函數等多事件腳本；

• 采用冗余設計，支持設備冗余、控制網(wǎng)絡(luò )冗余、服務(wù)器冗余等工作方式；

• 擁有極高的容錯能力，程序進(jìn)程之間采用分離的服務(wù)技術(shù)，支持數據傳輸斷線(xiàn)重連與恢復機制。