基于KingSCADA的污水處理遠程監(jiān)管系統(tǒng)

【摘要】本文以遼寧某排水處遠程監(jiān)管各污水處理廠系統(tǒng)項目為例，介紹了KingSCADA和KingHistorian及相關軟件如何實現(xiàn)排水處所轄全部污水廠在線數(shù)據(jù)采集和集中展現(xiàn)。實時掌握所轄污水廠的生產(chǎn)運行情況，實現(xiàn)一體化的運營管理。

【關鍵詞】遠程監(jiān)管、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、KingSCADA

前言：建設城市建設管理局污水處理廠遠程監(jiān)管系統(tǒng)， 實現(xiàn)排水處所轄全部污水廠在線數(shù)據(jù)采集和集中展現(xiàn)。實時掌握所轄污水廠的生產(chǎn)運行情況，實現(xiàn)一體化的運營管理。平臺建設目標如下：采集所轄污水廠供電、設備、儀表的運行數(shù)據(jù)和排污數(shù)據(jù)，為排水處日常生產(chǎn)管理提供支持。

一、整體遠程監(jiān)管系統(tǒng)主要由以下幾部分構成：

1、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集：由于每個污水處理廠的設備種類及處理工藝的不同，現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集方式也不盡相同。排水處總共需要監(jiān)測11個污水處理廠的數(shù)據(jù)。點數(shù)現(xiàn)場的各類設備儀表接入PLC控制柜，根據(jù)現(xiàn)場情況的不同，將通過增加拓展模塊（如：以太網(wǎng)模塊或串口模塊）或上位機接口軟件完成數(shù)據(jù)采集。每個污水廠通過無線傳輸?shù)姆绞脚c中心端系統(tǒng)進行遠程數(shù)據(jù)傳輸，污水廠端的數(shù)據(jù)采集上傳支持斷點續(xù)傳。

2、時間同步服務：為保證數(shù)據(jù)接收的可靠性和穩(wěn)定性，需建立全局的時間同步服務，保證各處泵站采集參數(shù)在時間上的完整性和一致性，要求污水廠端上傳的所有數(shù)據(jù)帶有時間戳。

3、數(shù)據(jù)中心建設：中心端通過數(shù)據(jù)采集軟件（根據(jù)現(xiàn)場采集方式，采用IO采集軟件或上位機數(shù)據(jù)接收軟件）實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)存入實時數(shù)據(jù)庫，全部歷史數(shù)據(jù)要求存入工業(yè)級實時歷史數(shù)據(jù)庫。中心端數(shù)據(jù)采集軟件和實時數(shù)據(jù)庫應集群冗余，能夠自動切換且切換時間小于2秒。

4、業(yè)務應用系統(tǒng)：建立中心端配置系統(tǒng)實現(xiàn)對污水廠設備的遠程監(jiān)視和配置，建立一個安全、穩(wěn)定的中心端平臺，完成實時數(shù)據(jù)的采集、存貯、管理、查詢等功能，并提供B/S和客戶端WEB發(fā)布方式，方便用戶異地實時查詢數(shù)據(jù)，并能夠進行權限控制。本系統(tǒng)應能夠為其它系統(tǒng)提供開放數(shù)據(jù)接口，便于其他系統(tǒng)調用以及數(shù)據(jù)利用。

二、KingSCADA監(jiān)控軟件

KingSCADA是亞控科技根據(jù)當前的自動化技術的發(fā)展趨勢，以實現(xiàn)企業(yè)一體化為目標，面向中高端客戶研發(fā)的一套產(chǎn)品。采用KingSCADA開發(fā)工業(yè)監(jiān)控工程，可以極大地增強用戶生產(chǎn)控制能力、提高工廠的生產(chǎn)力和效率、提高產(chǎn)品的質量、減少成本及原材料的消耗。該軟件適用于從單一設備的生產(chǎn)運營管理和故障診斷，到網(wǎng)絡結構分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)。

三、數(shù)據(jù)采集平臺

為了把現(xiàn)場的歷史數(shù)據(jù)通過低速網(wǎng)絡安全、準確、無丟失的傳往系統(tǒng)中心的工業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫KingHistorian，數(shù)據(jù)采集通過KingDataCollector和KingDataServer兩款產(chǎn)品實現(xiàn)。

KingDataCollector是一個部署到現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集器程序，可將現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以最小流量發(fā)給數(shù)據(jù)中心的KingDataServer，數(shù)據(jù)經(jīng)由KingDataServer被存儲到位于數(shù)據(jù)中心的工業(yè)庫或關系庫中。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，經(jīng)常出現(xiàn)網(wǎng)絡中斷，KingDataCollector可以在網(wǎng)絡斷線情況下完成數(shù)據(jù)緩存，網(wǎng)絡恢復后完成緩存的歷史數(shù)據(jù)完整傳輸KingDataCollector和KingDataServer支持通訊底層的數(shù)據(jù)傳輸壓縮。

KingDataServer是一個數(shù)據(jù)接收程序。一般位于數(shù)據(jù)中心，用來接收多個（并發(fā)數(shù)可達5000） 遠程KingDataCollecter發(fā)送的數(shù)據(jù)，并能夠完成向某個工業(yè)庫或某個關系庫的數(shù)據(jù)存儲。KingDataServer最大支持100萬點。

四、數(shù)據(jù)存儲平臺

工業(yè)現(xiàn)場存在著海量過程數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的并發(fā)存儲與查詢成為關系數(shù)據(jù)庫應用的瓶頸。工業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫的誕生，它將分散的海量過程數(shù)據(jù)采集并存儲下來，不僅解決了關系數(shù)據(jù)庫應用難題，還為企業(yè)將“數(shù)據(jù)轉化為信息”提供穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)支持平臺。

五、主要實現(xiàn)的工藝流程

首先，通過對于地理位置的展示可以監(jiān)視所有污水處理廠的數(shù)據(jù)。然后對于每個污水處理廠的進水流量、出水流量、COD消減量、PH值等數(shù)據(jù)進行曲線和報表分析 。可以實現(xiàn)按照查詢時間段調出每個污水處理廠的歷史曲線并進行對比分析。監(jiān)控畫面不僅可以進行整體的監(jiān)控，同時可以對每個污水處理廠的每個工藝進行監(jiān)控，按照流程圖、實時數(shù)據(jù)、歷史曲線、報警、報表、預處理、水解沉淀、生物處理、后續(xù)處理工藝順序進行。

六、實施效果與結論

迄今為止，本項目已穩(wěn)定運行一年多時間，工業(yè)庫中存儲的歷史數(shù)據(jù)已達幾億條記錄。查詢測試：使用歷史曲線控件查詢16個瞬時流量歷史數(shù)據(jù)，查詢時間范圍為半年，返回記錄條數(shù)為800多萬條，耗時不到兩分鐘（其中包括：數(shù)據(jù)庫響應時間+網(wǎng)絡傳輸時間+磁盤響應時間）。通過所存儲的歷史數(shù)據(jù)，可以方便的統(tǒng)計出生產(chǎn)運營中所消耗的電量、藥量成本，生成生產(chǎn)運營日、月、年報表。通過設備對啟停、累計運行時間、故障次數(shù)的分析，可以方便的進行設備維護和故障分析，提高了設備的工作效率和利用率。因此，一個能夠采集現(xiàn)場污水處理廠運行參數(shù)、可以在中心實時查看各個分散水廠運行狀況的遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)就具有非常大的實際應用意義。

參考文獻：

【1】張蕾、王趁義 “KingSCADA在天津北塘污水處理廠的應用”《科技創(chuàng)新與應用》2013年第21期

【2】謝輝“SCADA系統(tǒng)在污水處理廠的應用”《設備管理與維修》，2013年11期

【3】KingSCADA教程，北京亞控科技發(fā)展有限公司

【4】KingHistorian教程，北京亞控科技發(fā)展有限公司