SCADA系統在城市分散式污水處理設施管理中的應用

高丹+祝云+韓雪凌

摘要介紹SCADA系統在城市分散式污水處理設施管理中的建設背景、意義，結合現時特點分析SCADA系統建設需求，提出SCADA系統建設方案以及系統功能。

關鍵詞分散式污水處理設施；SCADA；需求分析；建設方案

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）12-0080-01

SCADA系統對現場運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能。由于各個應用領域對SCADA的要求不同，所以不同應用領域的SCADA系統發展也不完全相同。

近年來隨著城市化建設的迅猛發展，城市不斷長高長大，由于城市空間跨度較大，部分排水主干管的升級改造相對滯后，造成城市排水管網運行負荷不斷增加，下游集中式污水處理廠運行幾近滿負荷甚至超負荷運行。為應對這一難題，根據城市特點建設分散式污水處理設施——中水處理站。同時一些大型小區、學校等也自建了小規模的中水處理站。

濟南市一方面探索建設分散式污水處理設施，以緩解排水系統壓力，另一方面加強管理，建設中水站遠程監控SCADA系統實現對分散式污水處理設施的集中管理。到目前為止已經建設9座中水站，減排能力6萬噸/日。再加上社會眾多配套自建中水處理設施，有效緩解了排水系統運行壓力。

1建設需求分析

建設中水站SCADA系統平臺，對分散式污水處理設施進行集中監督、管理、調度，一方面實現對水質、運行設備參數以及安防等日常運營數據的采集，為日常生產安排提供數據決策支持。另一方面，有效應對突發事件，做到快速、準確指揮調度。

通過建設中水站SCADA系統要求實現四方面功能：

1）實現集約化管理，通過網絡連接，將分散的污水處理設施SCADA監控系統進行集合統一管理。根據工藝運行情況、設備維護保養要求以及環保等監管部門的要求，集中管理先進、技術過硬、經驗豐富的管理團隊合理安排生產、養護、維修工作，及時發現、分析、解決生產隱患。

2）實現生產過程的動態監控，通過動態采集實時（COD、氨氮等）進出水水質、設備（電流、電壓）等過程運行數據、（溶解氧等）工藝運行過程水質變化數據和工藝控制動作指令等，實現運行過程的動態監控。

3）實現先進、快捷的數據管理，通過統一的管理平臺進行中水站運行管理數據查詢、統計報表、打印輸出的辦公自動化。實現對系統基本信息和分析數據交換、匯總、分析、加工。提高了工作效率及對突發事故的應對速度。

4）實現高效指揮調度，充分利用視頻監控、數據查詢系統，對突發安全事故、生產故障等實現遠程監控、指揮調度，以及查詢歷史數據，追朔事故原因，準確判斷決策。

2系統建設方案

系統由三大部分組成，分別是分散獨立的中水處理站SCADA子系統、系統通信網絡和集中管理平臺三部分。

1）系統結構。集中管理平臺通過組建智能管理SCADA子系統、視頻監控子系統、信息化管理子系統將分散獨立的中水處理站集中整合，對安全防護、生產計劃、養護維修進行統一分析安排和調度，VPN專網使信息通訊更加安全、高速、穩定，從而實現集約化、規范化、高效化管理。

2）子系統功能。中水站SCADA子系統實現對中水站的實時數據集成；具有高度可擴展性，全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、ActiveX、DNA標準；通過組態實現圖形顯示、累積計算、歷史數據保存、曲線調用，權限管理等；實現多類型報表功能；實現報警功能，短信報警等。

視頻監控子系統可以對任意一個監控點的信息進行實時監控、查詢、回放，還可以實現統一的用戶管理、設備管理、故障管理、存儲管理等功能。系統支持軟件方式完成的“虛擬矩陣”（Virtual Matrix）功能。支持通過解碼器（或解碼卡）將來自遠端的網絡視頻信號還原為模擬視頻信號，可以實現任何一路圖象到任何一路解碼輸出的矩陣控制功能，可以畫面切換、輪巡。利用模擬顯示終端來顯示所有的遠端攝像機的畫面。支持使用軟件代替模擬硬件矩陣，完成圖像的矩陣切換功能。

信息化管理子系統可以實現中水站運行管理數據的數據入庫統一管理，方便快捷的進行數據查詢、數據對比分析、統計報表、打印輸出的辦公自動化，實現對SCADA子系統數據處理的集中展現應用。

3）網絡設計。針對不同主體我們分別采用有線專網和GPRS無線網絡兩種方式。

有線專網針對直屬中水站設計，傳輸數據為視頻監控數據、中水站監測數據。視頻監控數據為三路監控視頻，每路傳輸占帶寬500-600K，合計為1.5-1.8M；中水站監測數據傳輸占帶寬<5K。系統整合后，除去網絡傳輸協議開銷，要求單點總帶寬≥2M。監測管理系統使用VPN專用網絡，與互聯網做物理隔離，以期達到傳輸數據的安全性，配置為≥2M鏈路。

針對多個社會中水站的系統接入，計劃采用GPRS無線網絡進行傳輸。考慮到中水站監測數據傳輸占帶寬非常低，GPRS無線網絡可提供高達115kbit/s的傳輸速率（最高值為171.2kbit/s），完全滿足需求。

4）數據庫設計。實時數據庫系統完成對實時數據處理的同時，能夠對歷史數據完成大量的存儲，歷史數據以數據變化和定時存儲兩種方式進行歷史數據保存、過程歸檔處理；采用功能強大的壓縮算法，按高壓縮格式保存數據，增加數據的保存時間，數據保存時間為1年以上，數據保存更新周期最少為1秒。

歷史數據查詢通過提供的歷史趨勢和歷史報表等工具可以在線查看歷史數據，完成歷史數據查詢。

事故分析通過實時數據庫能夠在線對歷史數據回讀，同時也有將外部數據插入到歷史數據庫的功能，通過這些歷史數據結合提供的工具能夠完成對事故的分析。

實時數據庫提供標準OLE控件接口，可以將數據庫中的實時數據和歷史數據讀出，方便與其他系統建模工具的接口，同時通過這個接口也可以實現與其他先進控制軟件、優化控制軟件進行數據交換，方便擴展先進控制和優化控制。

3結束語

通過有限專網將分散的多主體中水處理站進行遠距離連接，將分散的SCADA子系統進行發散式串聯，實現了分散的中水處理站集約化管理，有效的降低了管理成本，更加充分的發揮了管理團隊的能量。通過將現代信息化技術引進公用事業管理，濟南市逐漸探索出了一條污水分散式處理設施的管理思路。、

參考文獻

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