智能化控制在排水上的應用

董浩 李素花 趙利敏 于洪杰 馬文繽

摘要：濮陽市排水管理處通過建立監控系統平臺，安裝在線污水管道水質分析儀表和污水管道液位計，污水泵站污水泵安裝變頻器的改造。能合理調配污水處理廠處理污水量，根據污水管道液位，使泵站相互協調運行。有效解決了城市道路時常冒水問題。

關鍵詞：監控系統;通信協議;在線水質檢測

1 監控系統平臺概述

監控系統平臺是我公司根據當前SCADA技術的發展趨勢，面向高端市場及應用，以實現企業管控一體化為目標開發的一套高端SCADA軟件產品。該產品以搭建戰略型工業應用服務平臺為目標，可以為企業提供一個工業數據采集、智能分析及綜合應用集成的有效調度、管理平臺，使企業能夠及時有效地獲取生產信息，及時地做出反應，以獲得最優化運營管理的結果。

2 監控系統平臺的架構

監控系統平臺是大型SCADA及監控系統設計的應用軟件，它基于模塊化設計，具備大量的配置選項，提供友好高效的組態配置工具以便最終用戶和系統集成人員進行工程和維護，并且在此基礎上構建其自己的應用系統，系統采用B/C/S架構。

監控系統平臺 提供模塊之間的透明訪問，即同一臺機器或者網絡上不同的機器上運行的模塊之間都能夠通過監控系統平臺進行無縫通訊。基于TCP/IP的監控系統平臺網絡通訊使得在同類或異類環境中模塊之間高性能無縫集成成為可能。

監控系統平臺組成：二臺電腦監控5個污水處理廠和2個泵站，一臺電腦統計數據和打印報表。各污水處理廠數據和污水泵站數據通過通訊協議模塊傳到監控中心監控平臺。

3 系統技術特點

3.1 開放的驅動接口

監控系統平臺軟件各部分軟件接口和通信協議規范性，通過開放的標準協議（如Modbus 、TCP/IP 、Profibus 等）的使用，實現系統與外部設備和外部系統之間的接口，并提供統一的開發模板和應用接口以支持專用通訊接口。

3.2 靈活的數據庫結構和分布式系統

通過安裝新的監控系統平臺 模塊和專用的功能應用，用戶對于新功能的需求能夠獲得迅速滿足，系統的擴展包括兩種方式：在已有系統上增加新的軟件模塊，以擴展系統的功能，或者增加硬件的數量，以擴展系統的規模。這些擴展都由監控系統平臺進行管理。

3.3 支持遠程部署和在線下載

系統軟件提供強大的在線監視、管理和維護工具，支持數據庫遠程管理和組態，支持在線無擾下裝。

3.4 監控系統平臺模塊提供了強大的監控功能，用戶可以利用這個功能所呈現的豐富的系統性能統計信息進行系統微調或者錯誤定位，此外，授權用戶可以截取、修改和重新定向信息。 這項功能也可以遠程使用，并且系統維護和執行可以在支持中心集中完成。

3.5 高安全性

監控系統平臺軟件提供基于數據的安全機制和設計完整的數據安全訪問機制和網絡系統安全機制。SCADA各節點之間的網絡通訊必須足夠可靠，并且進行優化以獲得最高的性能。因此監控系統平臺使用隊列和壓縮這些技術對網絡通訊進行了優化。監控系統平臺利用安全傳輸協議，保證了數據的安全傳輸。若網絡連接出現故障，監控系統平臺 進行快速切換，使用其他備用的網絡路由。

3.6 支持腳本編程和ActiveX控件

監控系統平臺軟件內嵌腳本進行特性處理邏輯的高效運算，通過將各類圖形對象封裝為對象，可方便地通過腳本來控制和操作圖形對象。

操作站是SCADA系統的監視和控制終端，監控人員通過操作站完成對各遠程監測監控站點的遠程、集中監視和控制。操作站具體實現以下功能：

3.7 顯示功能（流程圖、測量值、報警、趨勢圖）

流程圖：根據排水要求，獨立顯示各閥門的開關（或開度）狀態;

測量值顯示：對各采集的儀表參數，如水位、流量、COD、PH值等信號，實現動態顯示。

報警顯示：水質檢測或運轉設備出現越限或故障時，流程圖上相應的圖例紅光閃動，并發出報警聲響或語音加以提示。

趨勢圖：支持實時動態趨勢圖、歷史趨勢圖查看，以供分析。

3.8 控制功能

正常情況下，閥門設備可以通過現場電氣控制箱來打開、關閉或調整開度，也可通過PLC控制柜進行打開、關閉或調整開度，監控和調度中心的操作員站也可通過鍵盤來啟動和停止監測監控站點控制范圍內現場的設備。現場電氣控制箱有“手動/自動”轉換開關，轉換開關在“手動”時，該設備將從自控系統退出。

報表查看

主要包括班、日、月、年報表。

3.9 報表打印機

報表打印機與SCADA平臺操作站連接，用于實時打印。

3.10 在線式水質檢測儀器儀表

監測監控站點根據實際需求選用不同的儀表，如COD、氨氮、PH值計、總磷等，各儀表通過標準數據接口將數據傳送至數傳單元，通過數據傳送單元實現與監控調度中心數據交互和遠程控制功能。

3.11 報警功能

系統操作站具備完善的報警功能，可將報警信息進行分級，篩選重組。當出現報警事件時，對調度員進行聲音報警，并能根據事件嚴重性以不同形式分類報警。

對重要報警可通過手機短信形式發送到相關人員，系統提供對發送內容、接收組成員的管理。

3.12 趨勢分析功能

趨勢分析是對存儲在工業數據庫中的相關設備或系統的歷史數據，采用趨勢曲線的方式進行分析，趨勢分析的作用主要是觀察相關設備或系統在一定時間段內，某一或多個數據的變化情況。

趨勢分析可方便的設定需要分析的時間段，并能方便的進行放大、縮小、平移等操作。

支持多條曲線的同畫面顯示，并能分別設置縱軸坐標，以方便對有關聯的數據進行對比分析。不同曲線應用不同的顏色加以區分。

3.13 報表統計功能

系統提供符合生產要求的、可二次開發的中文格式報表功能，并具有強大的報表管理、生成和打印功能，常用報表有報警報表，事件報表、數據統計報表、各種日志報表等，同時授權用戶可以定制所需的報表及定制報表格式。

3.14 監控系統平臺運行情況

監控系統平臺經過安裝調試運行，對污水處理廠的數據傳輸快速、準確。使排水管理處對各污水處理廠能可視化、有效、快速的監督。根據污水管道在線污水水質檢測，能及時調配污水處理廠的進水量，使污水處理廠能平穩運行。根據污水管道的液位檢測，能合理的啟動污水泵站的污水泵的臺數及污水泵站之間的污水泵運行配合，有效的控制了城市污水管道污水外溢的問題。解決了我單位車輛不足的問題，節省大量人力和物力，為我市的環境事業發揮了社會和經濟效益。

4 結語

使用智能監控系統可以改善各單位獨立運行，污水處理廠之間，污水泵站之間，以及污水泵站與污水處理廠之間無人協調的現狀，讓排水系統更加智能化。

參考文獻：

[1]張典秀.基于PLC的樓宇給排水智能化控制[J].智能建筑與智慧城市，2019（02）：44-45+48.