一、市場(chǎng)需求

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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、惡化人類賴以生存的環(huán)境，也是對(duì)寶貴的淡水資源極大的浪費(fèi)。通過(guò)污水處理廠把污水進(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(dá)不到飲用標(biāo)準(zhǔn)，但是可以側(cè)方面的減少干凈的自來(lái)水的浪費(fèi)，使水資源可以重復(fù)利用。

污水處理已成為國(guó)家重點(diǎn)規(guī)劃投資的項(xiàng)目，截至2009年底，全國(guó)設(shè)市城市、縣及部分重點(diǎn)建制鎮(zhèn)累計(jì)建成城鎮(zhèn)污水處理廠1993座，總處理能力超過(guò)1億立方米／日，分別比2005年增長(zhǎng)了1.2倍和75%；正在建設(shè)的污水處理項(xiàng)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(xiàng)目處理能力總和預(yù)計(jì)可達(dá)1.6億立方米／日，成為污水處理能力短期內(nèi)增長(zhǎng)最快的國(guó)家之一。

        圖1 污水處理發(fā)展1

        圖2 污水處理發(fā)展2

隨著我國(guó)排水事業(yè)的迅猛發(fā)展，污水處理廠的數(shù)量不斷增加，如何能夠有效的管理污水處理的過(guò)程，節(jié)約資源，提高經(jīng)濟(jì)效益成為重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

二、建設(shè)SCADA系統(tǒng)目的

通過(guò)建設(shè)高穩(wěn)定性和可靠性的SCADA系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理廠污水處理過(guò)程的自動(dòng)化管理與控制，節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)操作所耗費(fèi)的人力物力，提高工作人員的安全性；
把現(xiàn)場(chǎng)視頻采集信息無(wú)縫集成到SCADA動(dòng)態(tài)模擬畫面，無(wú)論是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作還是報(bào)警信息展示都可以在SCADA畫面通過(guò)視頻和動(dòng)畫上雙重展示，為系統(tǒng)上“雙保險(xiǎn)”。SCADA系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)上傳到上層運(yùn)營(yíng)管理部門與運(yùn)營(yíng)監(jiān)管部門；

建立完整的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和報(bào)警事件數(shù)據(jù)庫(kù)，解決目前目前大部分污水處理廠自動(dòng)化水平低，設(shè)備運(yùn)行安全問(wèn)題較突出，生產(chǎn)運(yùn)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(yùn)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(jù)，保證污水處理廠更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。

三、解決方案

1.大型污水處理廠SCADA系統(tǒng)解決要點(diǎn)

-必須保證中心監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)設(shè)備操控的高度實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性與可靠性。對(duì)設(shè)備的操作須有嚴(yán)格的權(quán)限限制。

-實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)大點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)的采集，應(yīng)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。

-實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理與展示，數(shù)據(jù)展示應(yīng)具有豐富的動(dòng)態(tài)圖形、趨勢(shì)、報(bào)表等多種可視化途徑，應(yīng)將現(xiàn)場(chǎng)視頻信息與實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、報(bào)警信息集成在同一畫面顯示。

-自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)可持續(xù)改進(jìn)、優(yōu)化發(fā)展的系統(tǒng)，SCADA軟件應(yīng)該能夠適應(yīng)系統(tǒng)的發(fā)展變化。

-SCADA系統(tǒng)應(yīng)能夠兼容各種不同廠家種類的硬件設(shè)備，方便系統(tǒng)改造升級(jí)，充分保護(hù)用戶初期投資并給用戶設(shè)備選型提供便利。

-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)具有高效的存儲(chǔ)壓縮性能，以達(dá)到海量數(shù)據(jù)高分辨率、高精度存儲(chǔ)并節(jié)省磁盤空間的目的。

-數(shù)據(jù)檢索應(yīng)具備快速的響應(yīng)速度，多客戶端訪問(wèn)數(shù)據(jù)不應(yīng)影響系統(tǒng)性能。

-提供快捷的分析工具使操作人員可以方便地完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、分析、統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

-所存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)應(yīng)該能夠滿足設(shè)備管理、工藝分析、成本分析、績(jī)效管理等需求。

2.解決方案架構(gòu)圖

        圖3 解決方案架構(gòu)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(yùn)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(xiàn)場(chǎng)工作人員主要從事設(shè)備和工藝維護(hù)，對(duì)自動(dòng)化相關(guān)知識(shí)了解較少，因此他們所需要的是一套穩(wěn)定可靠、視覺(jué)逼真、操控簡(jiǎn)便、診斷與自恢復(fù)能力強(qiáng)的SCADA系統(tǒng)。但是對(duì)于上層污水運(yùn)營(yíng)管理人員和監(jiān)管部門，則是需要一套能夠方便進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、分析具有靈活的生成報(bào)表、曲線等數(shù)據(jù)展現(xiàn)形式的軟件系統(tǒng)。

1.高性能與高可靠性的數(shù)據(jù)采集

方案采用SCADA軟件操作員站雙機(jī)熱備配置來(lái)保證系統(tǒng)采集\控制的可靠性。雙機(jī)熱備能夠保證當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)異常時(shí)，從機(jī)會(huì)在1秒鐘內(nèi)代替主機(jī)工作，完全實(shí)現(xiàn)主機(jī)功能。

        圖4 冗余功能

方案中數(shù)據(jù)采集軟件KingIOServer3.0獨(dú)有的數(shù)據(jù)塊采集技術(shù)，解決了大點(diǎn)數(shù)高采集頻率通訊中的“瓶頸”，使采集性能達(dá)到最優(yōu)效果。同時(shí)具備故障診斷和在線監(jiān)視功能，為系統(tǒng)調(diào)試提供極大便利。

        圖5 IOServer性能監(jiān)視

就污水處理廠自動(dòng)化系統(tǒng)而言，在一個(gè)項(xiàng)目中會(huì)涉及很多種類不同型號(hào)的硬件PLC、儀表、變頻器等設(shè)備，需要控制的設(shè)備有污水提升泵電機(jī)、閘門、電動(dòng)\氣動(dòng)閥門、粗\細(xì)格柵電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等，隨著需求的變化還會(huì)進(jìn)行系統(tǒng)改造或擴(kuò)建，這就對(duì)SCADA系統(tǒng)軟件對(duì)硬件設(shè)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(guó)內(nèi)外1500多家3000多種硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)快速可靠的通訊，通過(guò)簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)與硬件設(shè)備的通訊。

        圖6 支持設(shè)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)畫界面展示功能，能夠?qū)⒛�擬動(dòng)畫和現(xiàn)場(chǎng)視頻集成在畫面上展示給用戶，使用戶在計(jì)算機(jī)前就可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)任何設(shè)備和工藝流程一目了然。

  
        圖7 畫面全集成-圖形動(dòng)畫

        圖8 畫面全集成-視頻信息

污水處理廠上層運(yùn)營(yíng)管理單（例如某市排水集團(tuán)）和運(yùn)營(yíng)監(jiān)管單位（例如某市環(huán)保局）需要獲取污水處理廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用于對(duì)污水處理廠運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。方案中采用的KingSCADA3.0軟件提供了豐富的接口，為不同用戶獲取數(shù)據(jù)提供便利。

        圖9 系統(tǒng)開(kāi)放性接口

3.生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理有“據(jù)”可依

污水處理廠SCADA系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)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(duì)記錄進(jìn)行查詢。針對(duì)上述要求系統(tǒng)采用工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件King Historian3.0進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，通過(guò)磁盤陣列的方式實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的冗余。

        圖10 工業(yè)庫(kù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

        圖11 歷史數(shù)據(jù)報(bào)表展示

目前對(duì)于大型污水處理廠SCADA系統(tǒng)所存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)應(yīng)用僅限于原始?xì)v史數(shù)據(jù)的報(bào)表曲線等查詢，而沒(méi)有發(fā)揮出這些歷史數(shù)據(jù)潛在的價(jià)值。例如，通過(guò)歷史電耗數(shù)據(jù)和不同時(shí)間電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)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，以往污水處理廠都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行加藥，有了大量原始數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算分析平臺(tái)即可輕松的實(shí)現(xiàn)類似上述的分析，形成優(yōu)化的運(yùn)營(yíng)管理方案。

        圖12 歷史數(shù)據(jù)分析展示

4.Web門戶系統(tǒng)，信息共享平臺(tái)

隨著網(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(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，制定決策。方案中的web發(fā)布功能即為滿足這一需求所打造，系統(tǒng)提供完善的安全角色管理，保證系統(tǒng)的安全性。

        圖13 web發(fā)布應(yīng)用

        圖14 web發(fā)布界面展示

六、方案亮點(diǎn)

-“雙機(jī)熱備”保證系統(tǒng)安全可靠。

-無(wú)與倫比的圖形動(dòng)畫效果，讓操作者仿佛身臨其境。

-柔性結(jié)構(gòu)，靈活部署。

-運(yùn)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歷史數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

-上海竹園第二污水處理廠

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