新型管理信息系統(tǒng)在城市污水處理廠的應(yīng)用

曾秀云

（福建農(nóng)林大學(xué)軟件工程學(xué)院，福建福州350002）

1.引言

我國污水處理廠信息化管理起步于90年代，隨著國民環(huán)保意識的逐漸增強，特別是今年來我國將節(jié)能減排作為一項主要國策來貫徹執(zhí)行，全國各地越來越多的城市陸續(xù)開始新建污水處理廠。據(jù)調(diào)研，目前污水廠的信息化程度主要采用監(jiān)控軟件收集各設(shè)備狀態(tài)信號，進(jìn)行簡單的匯總和輸出。對于企業(yè)人員生產(chǎn)安排，采取傳統(tǒng)的工單形式，往往沒有納入系統(tǒng)的考核和管理，運行經(jīng)費隨著運行時間的推移逐步增高，費用的預(yù)估性及可控性逐年下降。不少污水廠長期依靠個別技術(shù)人員經(jīng)驗運行，在污水處理的過程中存在能耗浪費過多（主要是泵房長期低水位或風(fēng)量過足造成能耗的浪費）、人員工作安排不合理，設(shè)備完好率不高等問題。

2.新型污水處理管理信息系統(tǒng)概述

為解決上述問題，提高污水廠的管理能力，加強污水處理效果，切實保障節(jié)能減排任務(wù)的完成，一種新型信息管理體系被運用到污水廠的日常管理中。該信息管理系統(tǒng)由自動化控制系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)）與管理信息系統(tǒng)（M IS系統(tǒng)）組成，通過各種信息采集手段如過程控制、信息錄入，建立起統(tǒng)一的、開放數(shù)據(jù)庫，并以該數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，開發(fā)信息管理系統(tǒng)，并可根據(jù)企業(yè)的實際需要靈活配置、修改，以實現(xiàn)企業(yè)的綜合管理。這種信息管理系統(tǒng)是對現(xiàn)有企業(yè)自控監(jiān)控系統(tǒng)和企業(yè)M IS系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)的整合。

3.新型污水處理管理系統(tǒng)在某城鎮(zhèn)污水廠的運行

福建省長樂市某污水廠是一個以BOT方式經(jīng)營的污水處理廠，該廠自建成以來，一直采用傳統(tǒng)的信息管理方式進(jìn)行管理，為進(jìn)一步提高效率，系統(tǒng)集成方與管理人員共同組成了研發(fā)小組，對系統(tǒng)各需求進(jìn)行劃分，建立了生產(chǎn)過程信息數(shù)據(jù)庫、企業(yè)信息數(shù)據(jù)庫，通過對生產(chǎn)全過程中工藝、指標(biāo)、設(shè)備以及人員的狀態(tài)監(jiān)控，并由此進(jìn)行數(shù)據(jù)歸納及分析，自動匯總統(tǒng)計，輔助管理人員對工藝、設(shè)備、生產(chǎn)維護(hù)人員進(jìn)行調(diào)度管理。

新型管理信息系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示，該系統(tǒng)經(jīng)過半年的需求分析和整理，于2010年初共同完成了試行版并投入了試運行。新型管理信息系統(tǒng)將該污水廠日常運營管理工作依據(jù)其運作管理的要求分為兩部分：SCADA系統(tǒng)對生產(chǎn)過程的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、監(jiān)控，實現(xiàn)調(diào)度生產(chǎn)；M IS系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)進(jìn)行補充、二次分類、規(guī)整，形成各種報表。用以輔助分析生產(chǎn)工藝，根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)評價工藝過程的執(zhí)行情況，進(jìn)行檔案管理、維護(hù)檢修管理、倉儲管理、人力資源管理以及其它后勤管理等服務(wù)。

圖1 新型管理信息系統(tǒng)架構(gòu)圖

4.主要功能模塊架構(gòu)

4.1 SCADA基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫與M IS管理信息數(shù)據(jù)庫

原來的系統(tǒng)僅使用西門子公司W(wǎng)inCC軟件實現(xiàn)監(jiān)控和報表，其監(jiān)控的數(shù)據(jù)只能進(jìn)行歸檔后才能保存，若要加工、調(diào)用和展示歷史數(shù)據(jù)難度極大，同時過多的變量也將導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)時間降低。為解決該問題，我們采用OPC軟件直接獲取WinCC各過程變量，然后按照不同的存儲要求保存到數(shù)據(jù)庫中（即存入SCADA基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫）。這樣不但統(tǒng)一了數(shù)據(jù)存儲（本系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)使用SQL2000進(jìn)行管理），還解決了其它功能模塊調(diào)用和加工數(shù)據(jù)的需要。

其它非生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)由各模塊根據(jù)實際操作靈活生成，保存到各有關(guān)數(shù)據(jù)庫中，這些數(shù)據(jù)庫組成了一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫，利用數(shù)據(jù)庫檢索技術(shù)，可以快速實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的調(diào)取和存儲。

本系統(tǒng)采用了B/S模式，采用JavaScript對SQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問，方法列舉如下：

4.2 系統(tǒng)監(jiān)控與調(diào)度模塊

該模塊是借助于現(xiàn)場原有的硬件、系統(tǒng)組態(tài)變量，利用專用軟件（例如WinCC）進(jìn)行監(jiān)控與調(diào)度，同時將各種過程數(shù)據(jù)儲存下來。

4.3 企業(yè)報表管理模塊

該模塊的數(shù)據(jù)來自于SCADA數(shù)據(jù)庫與M IS數(shù)據(jù)庫，通過對數(shù)據(jù)的運算、對比生成各類生產(chǎn)和管理報表。

對于數(shù)據(jù)的查詢操作來說，可以使用SQL查詢語句實現(xiàn)，如：

4.4 維護(hù)檢修管理模塊

該模塊規(guī)范了員工在維護(hù)和檢修過程的任務(wù)分工和職責(zé)權(quán)限，首次將流程管理應(yīng)用到小組和員工的工作，形成了制定、審核、實施以及總結(jié)的規(guī)范流程。

4.5 檔案管理模塊

本次信息化建設(shè)將檔案管理的范圍進(jìn)行了一次拓展劃分：檔案按時間屬性主要劃分為建設(shè)期檔案、運營期檔案；按大類分為合同、技術(shù)文件、存檔資料；按資料類別劃分為工藝、設(shè)備、往來文檔、員工檔案、其它類別；按使用情況分為內(nèi)部檔案、通用檔案等；特別一提的是檔案管理還將電子文檔一同納入管理，且要求所有紙質(zhì)資料在條件許可時逐步轉(zhuǎn)為電子文檔進(jìn)行保存。

5.結(jié)束語

新型管理信息系統(tǒng)將該污水廠SCADA系統(tǒng)與M IS系統(tǒng)進(jìn)行了有效的結(jié)合。該項目實施后，各工藝指標(biāo)可由該系統(tǒng)進(jìn)行多種形式的匯總，為輔助評價工藝生產(chǎn)狀況提供了依據(jù)，不僅大大降低了工作量，而且使生產(chǎn)管理人員的效率大幅度提升；同時，該系統(tǒng)理順了各部門的業(yè)務(wù)流程，部門之間的交流通過文檔形式進(jìn)行記錄和交接，增強了員工的責(zé)任意識，減少了扯皮現(xiàn)象，使得各項工作都能有序進(jìn)行。由于使用了數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，使得海量存儲和分析運行數(shù)據(jù)成為可能，隨著運行時間的推移，企業(yè)不但建立起了豐富的運行數(shù)據(jù)，更為重要的是為下一步實現(xiàn)智能控制或模糊控制提供良好的基礎(chǔ)。

[1] 惠鴻忠.污水處理智能監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)研究[D].天津：天津科技大學(xué)，2005.

[2] 西門子（中國有限公司）自動化與驅(qū)動集團(tuán).深入淺出西門子WinCCV6[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[3] 林蔚，基于工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)實驗室的設(shè)計研究[D].福州：福州大學(xué)，2004.

[4] Shu Zhang，HeleiWu，Qun Lin，Shanan Zhu.Netlab-based Control Experiments for Control Engineering Education［A］.2004 8th International Conference on Control，Automation，Robotics and Vision[C].China：2004.2187-2192.