智能化控制在排水上的应用

董浩 李素花 赵利敏 于洪杰 马文缤

摘要：濮阳市排水管理处通过建立监控系统平台，安装在线污水管道水质分析仪表和污水管道液位计，污水泵站污水泵安装变频器的改造。能合理调配污水处理厂处理污水量，根据污水管道液位，使泵站相互协调运行。有效解决了城市道路时常冒水问题。

关键词：监控系统;通信协议;在线水质检测

1 监控系统平台概述

监控系统平台是我公司根据当前SCADA技术的发展趋势，面向高端市场及应用，以实现企业管控一体化为目标开发的一套高端SCADA软件产品。该产品以搭建战略型工业应用服务平台为目标，可以为企业提供一个工业数据采集、智能分析及综合应用集成的有效调度、管理平台，使企业能够及时有效地获取生产信息，及时地做出反应，以获得最优化运营管理的结果。

2 监控系统平台的架构

监控系统平台是大型SCADA及监控系统设计的应用软件，它基于模块化设计，具备大量的配置选项，提供友好高效的组态配置工具以便最终用户和系统集成人员进行工程和维护，并且在此基础上构建其自己的应用系统，系统采用B/C/S架构。

监控系统平台 提供模块之间的透明访问，即同一台机器或者网络上不同的机器上运行的模块之间都能够通过监控系统平台进行无缝通讯。基于TCP/IP的监控系统平台网络通讯使得在同类或异类环境中模块之间高性能无缝集成成为可能。

监控系统平台组成：二台电脑监控5个污水处理厂和2个泵站，一台电脑统计数据和打印报表。各污水处理厂数据和污水泵站数据通过通讯协议模块传到监控中心监控平台。

3 系统技术特点

3.1 开放的驱动接口

监控系统平台软件各部分软件接口和通信协议规范性，通过开放的标准协议（如Modbus 、TCP/IP 、Profibus 等）的使用，实现系统与外部设备和外部系统之间的接口，并提供统一的开发模板和应用接口以支持专用通讯接口。

3.2 灵活的数据库结构和分布式系统

通过安装新的监控系统平台 模块和专用的功能应用，用户对于新功能的需求能够获得迅速满足，系统的扩展包括两种方式：在已有系统上增加新的软件模块，以扩展系统的功能，或者增加硬件的数量，以扩展系统的规模。这些扩展都由监控系统平台进行管理。

3.3 支持远程部署和在線下载

系统软件提供强大的在线监视、管理和维护工具，支持数据库远程管理和组态，支持在线无扰下装。

3.4 监控系统平台模块提供了强大的监控功能，用户可以利用这个功能所呈现的丰富的系统性能统计信息进行系统微调或者错误定位，此外，授权用户可以截取、修改和重新定向信息。 这项功能也可以远程使用，并且系统维护和执行可以在支持中心集中完成。

3.5 高安全性

监控系统平台软件提供基于数据的安全机制和设计完整的数据安全访问机制和网络系统安全机制。SCADA各节点之间的网络通讯必须足够可靠，并且进行优化以获得最高的性能。因此监控系统平台使用队列和压缩这些技术对网络通讯进行了优化。监控系统平台利用安全传输协议，保证了数据的安全传输。若网络连接出现故障，监控系统平台 进行快速切换，使用其他备用的网络路由。

3.6 支持脚本编程和ActiveX控件

监控系统平台软件内嵌脚本进行特性处理逻辑的高效运算，通过将各类图形对象封装为对象，可方便地通过脚本来控制和操作图形对象。

操作站是SCADA系统的监视和控制终端，监控人员通过操作站完成对各远程监测监控站点的远程、集中监视和控制。操作站具体实现以下功能：

3.7 显示功能（流程图、测量值、报警、趋势图）

流程图：根据排水要求，独立显示各阀门的开关（或开度）状态;

测量值显示：对各采集的仪表参数，如水位、流量、COD、PH值等信号，实现动态显示。

报警显示：水质检测或运转设备出现越限或故障时，流程图上相应的图例红光闪动，并发出报警声响或语音加以提示。

趋势图：支持实时动态趋势图、历史趋势图查看，以供分析。

3.8 控制功能

正常情况下，阀门设备可以通过现场电气控制箱来打开、关闭或调整开度，也可通过PLC控制柜进行打开、关闭或调整开度，监控和调度中心的操作员站也可通过键盘来启动和停止监测监控站点控制范围内现场的设备。现场电气控制箱有“手动/自动”转换开关，转换开关在“手动”时，该设备将从自控系统退出。

报表查看

主要包括班、日、月、年报表。

3.9 报表打印机

报表打印机与SCADA平台操作站连接，用于实时打印。

3.10 在线式水质检测仪器仪表

监测监控站点根据实际需求选用不同的仪表，如COD、氨氮、PH值计、总磷等，各仪表通过标准数据接口将数据传送至数传单元，通过数据传送单元实现与监控调度中心数据交互和远程控制功能。

3.11 报警功能

系统操作站具备完善的报警功能，可将报警信息进行分级，筛选重组。当出现报警事件时，对调度员进行声音报警，并能根据事件严重性以不同形式分类报警。

对重要报警可通过手机短信形式发送到相关人员，系统提供对发送内容、接收组成员的管理。

3.12 趋势分析功能

趋势分析是对存储在工业数据库中的相关设备或系统的历史数据，采用趋势曲线的方式进行分析，趋势分析的作用主要是观察相关设备或系统在一定时间段内，某一或多个数据的变化情况。

趋势分析可方便的设定需要分析的时间段，并能方便的进行放大、缩小、平移等操作。

支持多条曲线的同画面显示，并能分别设置纵轴坐标，以方便对有关联的数据进行对比分析。不同曲线应用不同的颜色加以区分。

3.13 报表统计功能

系统提供符合生产要求的、可二次开发的中文格式报表功能，并具有强大的报表管理、生成和打印功能，常用报表有报警报表，事件报表、数据统计报表、各种日志报表等，同时授权用户可以定制所需的报表及定制报表格式。

3.14 监控系统平台运行情况

监控系统平台经过安装调试运行，对污水处理厂的数据传输快速、准确。使排水管理处对各污水处理厂能可视化、有效、快速的监督。根据污水管道在线污水水质检测，能及时调配污水处理厂的进水量，使污水处理厂能平稳运行。根据污水管道的液位检测，能合理的启动污水泵站的污水泵的台数及污水泵站之间的污水泵运行配合，有效的控制了城市污水管道污水外溢的问题。解决了我单位车辆不足的问题，节省大量人力和物力，为我市的环境事业发挥了社会和经济效益。

4 结语

使用智能监控系统可以改善各单位独立运行，污水处理厂之间，污水泵站之间，以及污水泵站与污水处理厂之间无人协调的现状，让排水系统更加智能化。

参考文献：

[1]张典秀.基于PLC的楼宇给排水智能化控制[J].智能建筑与智慧城市，2019（02）：44-45+48.