污水處理廠生產(chǎn)集約化管理系統(tǒng)的研究探索

陳棟珩

（江門市碧源污水治理有限責(zé)任公司 廣東江門 529000）

摘 要：通過(guò)組建一個(gè)以計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)為核心，以互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)為手段的集中生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)，將大型水務(wù)公司屬下分散經(jīng)營(yíng)的污水處理廠統(tǒng)一整合管理，以提高人員的綜合利用率、加強(qiáng)生產(chǎn)管控，達(dá)到降低人工成本和生產(chǎn)成本的目的。

關(guān)鍵詞：污水處理；污水廠；水務(wù)集團(tuán)；集約化管理；計(jì)算機(jī)技術(shù)

污水處理問(wèn)題是一個(gè)人類生存和發(fā)展必須面對(duì)的問(wèn)題，也是一個(gè)世界性的難題。目前，建設(shè)污水處理廠（下簡(jiǎn)稱污水廠）是防止水污染的重要措施。隨著我國(guó)政府對(duì)節(jié)能減排工作越來(lái)越重視，污水廠數(shù)量如雨后春筍一樣不斷增長(zhǎng)，通過(guò)并購(gòu)或傳統(tǒng)模式建設(shè)的污水廠逐漸集中在一些大型的水務(wù)集團(tuán)屬下。然而污水廠具有分布散，數(shù)量多的特點(diǎn)，這造成了水務(wù)集團(tuán)對(duì)屬下污水廠管理困難的局面，如何解決運(yùn)營(yíng)監(jiān)控困難，管理效率低，運(yùn)營(yíng)成本過(guò)高等問(wèn)題，成了這些水務(wù)集團(tuán)繼續(xù)解決的問(wèn)題。

1 綜述

1.1 新管理模式探索

根據(jù)傳統(tǒng)管理模式，污水廠的運(yùn)行、維修及技術(shù)管理人員均以廠為單元配制，生產(chǎn)監(jiān)控、自控管理系統(tǒng)各自獨(dú)立，造成人員配制重復(fù)、綜合利用率低，以及生產(chǎn)管控困難。

為解決上述難題，擬成立運(yùn)營(yíng)調(diào)度中心統(tǒng)一管理各污水廠的生產(chǎn)業(yè)務(wù)，設(shè)立中心廠，將技術(shù)管理、維修人員統(tǒng)一配置在中心調(diào)度室，分廠只保留必要的現(xiàn)場(chǎng)操作人員，通過(guò)現(xiàn)代通信技術(shù)對(duì)分廠生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，以達(dá)到精簡(jiǎn)人員的目的。

1.2 項(xiàng)目系統(tǒng)構(gòu)成

本項(xiàng)目主要有兩大部分組成：分別是信息系統(tǒng)部分和硬件輔助配套部分。

1、信息系統(tǒng)部分是項(xiàng)目的核心，項(xiàng)目工作都是圍繞該中心展開。該部分包括以下內(nèi)容：1）SCADA中心系統(tǒng)；2）生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

2、硬件輔助配套是項(xiàng)目的基礎(chǔ)，項(xiàng)目需要依托這些基礎(chǔ)才能確保運(yùn)行。該部分包括以下內(nèi)容：1）視頻監(jiān)控系統(tǒng)；

2）電話錄音系統(tǒng)

2 各子系統(tǒng)實(shí)施目標(biāo)

2.1 SCADA中心系統(tǒng)

以各分廠原SCADA工控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)）為基礎(chǔ)，建立集成的SCADA中心系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱中心系統(tǒng)），形成統(tǒng)一的實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)，全方位監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況，工藝參數(shù)，記錄設(shè)備開庭、故障等時(shí)間，重要設(shè)備運(yùn)行時(shí)間記錄，工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)及歷史曲線。其設(shè)計(jì)原則如下：

1）各分廠原系統(tǒng)采用不同品牌的PLC及不同的組態(tài)軟件，各分廠現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)維持原狀，中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)從底層PLC采集，通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)匯總至中心廠的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，采用SQL Server作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器平臺(tái)，操作系統(tǒng)采用windows 2008 server，采用RockwellSoftware的RSView SE組建中心系統(tǒng)。

2）采用“集中管理、可切換監(jiān)控”的方式，將控制權(quán)限分為三級(jí)：

中心調(diào)度級(jí)：中心調(diào)度室通過(guò)中心系統(tǒng)對(duì)各分廠所有設(shè)備進(jìn)行控制，可對(duì)特定某一分廠進(jìn)行控制；

現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)對(duì)所屬分廠所有設(shè)備進(jìn)行控制；

現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)級(jí)：通過(guò)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)LCU或操作裝置實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作，用于應(yīng)急處理。

控制權(quán)限的優(yōu)先級(jí)為：現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)級(jí)》中心調(diào)度級(jí)》現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)，權(quán)限可通過(guò)軟件系統(tǒng)的安全機(jī)制授權(quán)監(jiān)控下實(shí)現(xiàn)相互切換和閉鎖，杜絕同時(shí)控制的情況發(fā)生。

2.2 生產(chǎn)管理系統(tǒng)

生產(chǎn)管理系統(tǒng)是將生產(chǎn)管理工作和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合的管理方式，其功能涵蓋了運(yùn)行數(shù)據(jù)、值班記錄、化驗(yàn)中心、設(shè)備管理、管理分析、外聯(lián)報(bào)表、個(gè)人工具、系統(tǒng)管理等必須的生產(chǎn)管理功能，其功能模塊圖如下：

1、生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)類型分類：

1）SCADA：設(shè)備實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，從底層PLC采集，匯總至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器；

2）統(tǒng)計(jì)報(bào)表數(shù)據(jù)：各種監(jiān)測(cè)量值的分類匯總；

3）調(diào)度業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)：警報(bào)、指令、日志、設(shè)備信息等數(shù)據(jù)。

2、B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server）三級(jí)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)基于B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server）三級(jí)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)流為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器》生產(chǎn)管理系統(tǒng)》WEB發(fā)布服務(wù)器，辦公電腦無(wú)需安裝客戶端軟件，只需打開瀏覽器即可登錄使用該系統(tǒng)。

2.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

利用先進(jìn)的視頻監(jiān)控技術(shù)，在中心調(diào)度室建立視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄必要觀察點(diǎn)的真實(shí)影像，主要目標(biāo)實(shí)現(xiàn)以下有效監(jiān)控功能：

1）對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的視頻監(jiān)控：包括各分廠和提升泵站的主要生產(chǎn)設(shè)備和工藝單元、易發(fā)運(yùn)行故障/事故生產(chǎn)區(qū)域、維護(hù)或巡檢人員操作監(jiān)護(hù)盲點(diǎn)等；

2）對(duì)綜合安保的視頻監(jiān)控：包括各分廠和廠外提升泵站的圍墻、門衛(wèi)、道路、倉(cāng)庫(kù)和綜合樓等。

2.4 電話錄音系統(tǒng)

利用電話錄音系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)營(yíng)調(diào)度中心負(fù)責(zé)人與中心調(diào)度室操作人員（含調(diào)度人員）、調(diào)度人員與各分廠操作人員間的生產(chǎn)性工作溝通實(shí)時(shí)記錄，包括如：生產(chǎn)指令下達(dá)、運(yùn)行故障通報(bào)、巡檢工作提示等。

3 系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)

3.1 系統(tǒng)框架簡(jiǎn)述

按功能使用要求將構(gòu)成系統(tǒng)總體框架的子網(wǎng)歸納劃分為“生產(chǎn)子網(wǎng)、辦公子網(wǎng)和視頻子網(wǎng)”三部分。子網(wǎng)的劃分是按照網(wǎng)絡(luò)規(guī)則來(lái)劃分，IP地址和子網(wǎng)掩碼都有嚴(yán)格的規(guī)則劃分。子網(wǎng)劃分可以初步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分類、分流，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性。

1）生產(chǎn)子網(wǎng)：主要包括下屬各分廠的PLC站點(diǎn)、各分廠生產(chǎn)監(jiān)控電腦、SCADA服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用多網(wǎng)卡方式分別連接生產(chǎn)子網(wǎng)和辦公子網(wǎng)，服務(wù)器安裝軟件防火墻提高安全性。

2）辦公子網(wǎng)：主要包括各分廠生產(chǎn)報(bào)表電腦、生產(chǎn)管理系統(tǒng)服務(wù)器、WEB發(fā)布服務(wù)器、電話語(yǔ)音系統(tǒng)服務(wù)器、其他辦公系統(tǒng)服務(wù)器。WEB發(fā)布服務(wù)器，采用專用的Internet，不與辦公混用。

（注：視頻子網(wǎng)：主要包括各分廠視頻監(jiān)控電腦、各分廠攝像設(shè)備和視頻監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器。視頻子網(wǎng)和辦公子網(wǎng)之間，增加一個(gè)路由器，采用規(guī)則隔離，提高安全性。）

3.2 可靠性分析

系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)把可靠性放在首位。只有確保數(shù)據(jù)安全，領(lǐng)導(dǎo)人員才能正確的決策。

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用雙機(jī)冗余，確保單一服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，另一設(shè)備可以馬上進(jìn)行服務(wù)對(duì)接，另設(shè)置一異地服務(wù)器進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，避免不可抗力破壞中心廠機(jī)房導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

生產(chǎn)監(jiān)控電腦作為人機(jī)對(duì)話界面，采用熱備冗余方式；雙機(jī)可用率≥99.8%，可做到無(wú)故障連續(xù)工作。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著大批污水廠被大型水務(wù)集團(tuán)收購(gòu)或建設(shè)運(yùn)營(yíng)，利用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)及計(jì)算機(jī)科技實(shí)現(xiàn)技術(shù)人員區(qū)域集約化，能夠有效地提升水務(wù)集團(tuán)運(yùn)營(yíng)管理水平，節(jié)約運(yùn)行能耗，降低運(yùn)營(yíng)成本。但這也僅僅是污水廠運(yùn)營(yíng)與現(xiàn)代科學(xué)結(jié)合的初步探索，未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)必定是通過(guò)更加智能的自動(dòng)化工控程序，最終實(shí)現(xiàn)污水處理廠少人值守甚至無(wú)人值守。

參考文獻(xiàn)：

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