和利時HOLLiSCADA系統在市政工程中的應用

★北京和利時智能技術有限公司 齊越

和利時HOLLiSCADA系統在市政工程中的應用

★北京和利時智能技術有限公司 齊越

1 引言

在“中國制造2025”的大背景下，市政工程行業將獲得更大的發展，政府財政未來將加大對城市公用事業投資比重，需要以更加高效的效率和優良的質量完成市政工程。利用控制技術、通信技術、信息技術相結合的新一代市政工程控制模式的應用將進入快車道，成為智慧城市建設發展不可缺少的一脈。

2 HOLLiSCADA系統的解決方案

某市作為國家智慧試點城市，二次供水改造是重點民生工程之一。和利時承接了該市水務集團所管轄的78個泵站、5個水廠、36個城市管網監測點的自控項目，負責為監控中心HOLLiSCADA平臺、設備管理系統、移動終端等工作提供解決方案。水務集團監控中心掌握大客戶用水規律，同時滿足節能、高效運營的需求，各泵站均實行無人值守，將水廠、泵站的視頻、監控信號匯總到監控中心集中控制管理。如圖1是該工程系統圖。

（1）通訊方案設計

監控中心與各泵站、水廠距離較遠，如果鋪設光纖進行傳輸成本支出較高，居民小區施工困難等問題，綜合實際情況考慮，監控中心與各泵站、水廠、管網在線裝置之間的通訊通過電信部門ADSL有線寬帶網絡、4G無線網絡等，并采用VPN技術實現無縫鏈接，泵站內部控制采用現場總線通訊形式實現。

VPN虛擬專用網絡提供三種隧道協議：PPTP、L2TP和IPSec。本項目中采用IPSec協議，IPSec VPN是基于IPSec協議的VPN技術，由IPSec協議提供隧道安全保障。IPSec是一種由IETF設計的端到端的確保基于IP通訊的數據安全性的機制。它為Internet上傳輸的數據提供了高質量的、可互操作的、基于密碼學的安全保證。利用VPN技術通過特殊的加密通訊協議將互聯網上位于不同地方的監控中心、泵站、水廠、管網在線裝置之間建立一條專有的通訊線路。除具備傳統VPN技術的安全性、可靠性、兼容性以外，還根據現場特性增加了外網配置、內網配置、智能限速（有效分配帶寬，使專用網絡更穩定）、地址轉換（將原有網絡地址轉換為專用網絡地址，使通訊更直接更有效）、專用地址分配等功能。在通訊方式上不僅支持有線，而且支持無線，使通訊鏈路更加完整。

泵站控制采用現場總線通訊形式與受控設備（變頻器、軟啟）、過程儀表、電力監控儀表等通訊，可以使控制系統從設計、安裝、調試、生產運行及日常維修維護效率成本大大降低。具體體現在：減少新增采集點信號分配、隔離模塊費用降低硬件配置成本，減少控制電纜數量降低安裝成本，降低設備維修維護成本，普遍采用標準接口增加系統通用性、安全性及可靠性。

（2）監控中心HOLLiSCADA平臺

圖1 某市二次供水控制工程系統圖

HOLLiSCADA平臺利用控制技術、通信技術、信息技術實現對各泵站供水設備、電力設備及在線、分析儀表的遠程監控，系統支持視頻、安防、管網、設備管理、通訊、GIS等多業務系統集成，最終為監控中心、管理人員形成綜合性的監控平臺。

采用三層系統設計框架，各層工作產品具有各自不同的生命周期，每一層都使用下一層提供的接口、工具或程序庫進行開發、定制、組態。

利用完整的歷史數據和報警事件數據，系統進行分析統計、事故分析和追憶，實現了泵站的自動化、信息化管理，解決了自動化水平低、設備運行安全問題突出、運行管理和技術分析受地域條件限制較大的問題，保證泵站更安全、可靠、經濟的運行。圖2是部分泵站的HOLLiSCADA平臺監控圖。

圖2 泵站的HOLLiSCADA平臺監控圖

（3）泵站系統

泵站系統完全采用和利時產品，選用模塊化的分布式控制系統并充分考慮其可靠性、先進性、可擴充性，能滿足中高級控制性能的要求。

按管網調控程序對所屬泵站的工藝過程、電氣設備進行自動控制，同時采集工藝參數、電氣參數、安防及電氣設備運行狀態。通過通信網絡與中央控制室的HOLLiSCADA系統進行通信。向HOLLiSCADA系統傳送數據，并接受HOLLiSCADA系統發出的開停機命令。柜體設計觸摸屏可實現本地控制各設備的啟停控制、狀態監視，極大地方便了系統調試、巡檢或檢修時的需要。

3 項目的主要特點

本項目集合基于地理定位的GIS綜合監測功能、控制操作的智能終端授權登錄功能、報警聯動的反饋功能、分析統計的趨勢報表功能、系統冗余的切換功能、人機交互的大屏幕功能及時鐘同步、事件記錄、WEB發布、短信通知等于一體，主要特點有：

（1）冗余網絡

為減少泵站、水廠等受控站點因意外而中斷通訊的風險，通過即時響應保證監控數據連續性，從而降低關鍵數據流上任意一點失效所帶來的影響，確定在有線網絡基礎上，受控站點增加無線通訊設備，網絡架構實行冗余部署，系統軟硬件配置按冗余解決方案完成，進一步提高安全可靠性。

（2）設備管理

設備管理主要功能有：設備臺賬管理、維修提示設定、設備維修工作票管理、WEMS移動維修告警、自動派單功能、分級接單處理等。采用移動運營商進行無線維修告警，自動發生現場設備的故障報警信息，自動發送現場設備的預防性維修提示信息，根據設備編碼，實時查詢設備臺賬信息等。

（3）能源管理

利用電力設備采集電能計量各參數，通過對供水特點有效的技術分析，采用動態監控技術、參數智能控制等技術，通過建立數學模型，準確計算設備能源消耗情況，從而實現有效監控，進一步提升供水系統智能化控制水平。通過能源管理解決方案，可實現降低能源系統運行成本，提高能源管理效率。

（4）管網調度

利用管網在線監測設備采集到的參數以及管網調度系統中提供的歷史歸檔數據做數據分析，生成實時數據模型，可以反映管道異常工作情況，分析用水高峰、低谷、平段時段管網壓力分布，并對當前及未來需求流量、壓力等指標進行預測，為系統是否滿足需要提供決策支持。

4 小結

通過使用和利時HOLLiSCADA系統對該泵站進行改造后，泵站逐步實現由供水企業統一規范化管理，產權清晰，權責明確，供水安全得到了保障，不僅實現24小時供水全覆蓋，而且供水水質得到全面提升，真正實現了由源頭到居民用戶終端的“一條龍”供水服務，企業經濟效益和社會效益成效顯著。衛生監督部門對本項目泵站進行水樣檢驗評估，各項水質指標均符合國家標準，水質綜合合格率達100%。改造后，管網漏失現象得到控制，以改造前的6個泵站為例，日供水總量在11,000噸～13,000噸，改造后日供水量3800噸至4300噸，減少水的流失在60%以上。