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摘要：国家在最近几年加大了对水环境治理的投资，不断努力提高污水的处理率，污水处理厂及管网泵站数量在不断增加，同时配备的值班人员及管理队伍也在不断壮大；随着计算机技术、网络技术及控制技术的进步，污水处理自动化得到很大程度的提高，广域网也得到了扩容及完善，开始进入了IT时代，这为广域监控系统的建设提供了条件。
关键词：广域监控；市政管网；污水处理；污水泵站
中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）31-0034-03
近几年广州经济的不断发展和城市人口的不断增加，城市工业污水和生活污水的排放量也随之逐年增加，日常污水排水任务十分繁重。其污水排水调度管理尚缺乏可靠的自动化手段，而且管网泵站一般分布广泛、站点分散，其中绝大多数泵站还是采取人工测报水位、流量等运行参数及人工开停机等相对落后的方式进行运行和管理，这就使得污水排水调度管理工作比较被动。随着科学技术网络化、信息化的发展，这种落后的运行管理方式越来越不能满足现今社会及科技发展的需要。
为了能准确及时地掌握各管网泵站的信息，并有效地调度各泵站设施来应对污水排水需求，建立完善的污水排水调度管理网络系统，对加快实现城市排水泵站的自动化、提高市政设施管理水平、节约成本等方面都有着深远意义。
1 广域监控系统构成
本次由广州东芝白云自动化系统有限公司实施承建的广域监控系统工程为沥滘污水处理系统改造，沥滘污水处理厂位于广州市海珠区南洲路，占地面积14.5公顷，设计总处理能力为50万吨/日，负责处理海珠区、长洲岛和大学城的污水，服务面积125平方公里，服务人口约135万人。该厂分两期建设完成，目前污水处理能力为50万吨/日，建成厂外配套提升泵站10座，分别为马涌1#泵站、马涌2#泵站、东晓南4#泵站、广州大桥5#泵站、大学城1#泵站、大学城2#泵站、大学城3#泵站、大学城4#泵站、新滘南8#泵站和琶洲7#泵站。
广域监控系统改造范围包括：沥滘污水处理厂中控室改造及数据整合，污水处理厂各泵站的自控系统数据和视频图像数据上传，新建的VPN虚拟传输网络等。监控中心由实时冗余服务器SVS1/SVS2、历史服务器、工程师站ES、操作员站OS1/OS2、GIS服务器、大屏幕及打印机PRT等组成，最终实现沥滘污水处理系统的整体广域监控。
通讯网络使用基于VPN虚拟专用网，该网络能为客户提供快速、安全、易用的移动远程接入及网络与业务系统安全加固，同时保证数据明文传输的安全性，实现对各个现场泵站监测数据进行24小时在线式连续监测和收集。
各个污水泵站现场配置数据处理管理软件DTM-C（客户端），实现数据就地保存和联系上传。
广域监控系统架构图如图1所示：
广域监控系统的数据库包含I/O实时数据库和历史数据库，由它们组成的综合数据库是各应用系统的数据基础。因此必须按照“统一规划”、“规范标准”、“多方参与”和“及时更新”的原则进行建设。逐步形成切实可行的数据维护和更新机制，实现各应用系统的资源整合、集成和共享，有效支撑维修服务管理、数据报表、实时监控、辅助调度、设备管理、历史查询等多个方面、不同层次的应用，起到一源多用、功能复用的作用。
数据流向结构图如图2所示。
2 广域监控系统特点
2.1 基于大规模网络设计
采用先进的通信机制，自主研发的通信软件，具有高效的数据采集能力和强大的数据压缩能力，满足规模较大的广域监控系统数据传输和处理要求，最大I/O处理量为3万点。
2.2 丰富的管理分析功能
适用于中国水处理行业的管理系统，提供多种实用可靠的管理分析功能，实现广域监控的统一管理和调度；利用丰富的行业经验，提供水处理广域监控最优解决方案。
2.3 人性化的设计理念
系统内部的配置和调整灵活，构建弹性化，可根据不同要求和用户需求进行优化；从用户的使用习惯角度，做最细致入微的设计；应对网络型的系统，使在宽广范围的管理变得简单。
2.4 稳定、可靠、安全的系统
智能的数据补足功能，保证数据完整性；基于VPN静态隧道的组网设计，确保数据在广域网中传输的安全性；完全基于数据库，以其为核心，实现数据的高效管理。
2.5 良好的开放性、兼容性和扩展性
可应用不同品牌的软件及控制器进行整合，容易实现网络的扩展，可无缝地把分期建设的系统融为一体；开放性接口，通过标准的协议规范，第三方软件可以轻松地实现和监控软件的数据交互；工业数据库与关系数据库结合，更优的数据处理能力。
3 广域监控系统功能实现
3.1 监控界面功能
工程采用流行的组态软件图形用户界面，使画面的可操作性和信息量得以大大提高，同时加强屏幕的美观程度，监控应用功能丰富，具体功能需求如表1所示。
3.2 数据采集和处理功能
监控系统可实时采集各泵站和水厂的电气量和非电气量，包括模拟量、开关量和脉冲量。其中开关量包括各种状态量、故障量和事故量；各类顺序操作和事故下的事件动作顺序记录及重要模拟量的历史和实时信息量，进行变化趋势分析并形成曲线表示。可兼容日后建立的市区排水信息管理系统，实现对市区排水信息管理系统的储存、分析、更新以及其他综合信息管理。
监控系统对采集到的信息进行分析、处理，误码判断和数据传输的差错控制，形成全系统调度所需的各种监控管理、分析和指导数据，更新实时数据库，修改CRT画面的前景数据和画面中的设备状态，并对数据予以存入实时和历史数据库，并进行统计和记录打印，也可通过可读写光盘设备实现数据的外存储。
3.3 运行监控功能
监控系统可以实现对所有泵站、水厂的工艺设备的运行数据进行监控。运行监控分为状态监控、趋势和越限监控、过程监控、计算机监控系统内部运行及设备的故障
监控。
监控系统实时监测各泵站的运行情况，一旦运行设备发生事故、故障，立即报警。操作员站可自动推出相应的报警画面，画面中的相应故障设备或事故产生处闪烁提示，当故障或事故被确认后，将以颜色改变等方式给予标记，并区分故障和事故。当故障消失后，会自动恢复；当事故处理完毕后，可手动恢复，同时系统将对事故和故障信息，进行自动采集、显示、打印和存储。
监控系统与各泵站级的监控系统和LCU层监控系统进行协调和配合，使整个控制系统体现合理、实用和高效。
中控室操作人员通过控制台上的计算机键盘、鼠标向各泵站LCU下达控制命令，实现对工艺设备和配电设备的控制。控制内容包括：泵站高低压配电设备的断路器进行正常的合闸和关闸，事故报警和跳闸的控制；泵站水泵电机（机组）进行正常开机和停机、事故急停的控制；泵站根据水位变化的要求进行自动控制，满足排灌要求等。
4 结语
作为广州市城市污水排水调度管理改造项目，自2012年完成改造以来，广域监控系统可靠运行，实时监视水厂和泵站进水、出水等重要水质参数及超标报警，让管理人员及时了解现场工况并处理故障，并采用图表、趋势、归类等方式对数据进行分析处理，生成报表，帮助管理人员制定最佳的运营解决方案。
通过构造广域监控系统，实现了对水厂、泵站、管网的重要设备及参数的监控，并完成对远程泵站的调度工作，有效降低了泵站劳动力成本。
参考文献
[1] 工业自动化仪表工程施工及验收规范（GBJ93-86）[S].
[2] 环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范（试行）[S].
[3] 广东省环境保护局.广东省自动监控信息交换技术规范[S].
关键词：广域监控；市政管网；污水处理；污水泵站
中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）31-0034-03
近几年广州经济的不断发展和城市人口的不断增加，城市工业污水和生活污水的排放量也随之逐年增加，日常污水排水任务十分繁重。其污水排水调度管理尚缺乏可靠的自动化手段，而且管网泵站一般分布广泛、站点分散，其中绝大多数泵站还是采取人工测报水位、流量等运行参数及人工开停机等相对落后的方式进行运行和管理，这就使得污水排水调度管理工作比较被动。随着科学技术网络化、信息化的发展，这种落后的运行管理方式越来越不能满足现今社会及科技发展的需要。
为了能准确及时地掌握各管网泵站的信息，并有效地调度各泵站设施来应对污水排水需求，建立完善的污水排水调度管理网络系统，对加快实现城市排水泵站的自动化、提高市政设施管理水平、节约成本等方面都有着深远意义。
1 广域监控系统构成
本次由广州东芝白云自动化系统有限公司实施承建的广域监控系统工程为沥滘污水处理系统改造，沥滘污水处理厂位于广州市海珠区南洲路，占地面积14.5公顷，设计总处理能力为50万吨/日，负责处理海珠区、长洲岛和大学城的污水，服务面积125平方公里，服务人口约135万人。该厂分两期建设完成，目前污水处理能力为50万吨/日，建成厂外配套提升泵站10座，分别为马涌1#泵站、马涌2#泵站、东晓南4#泵站、广州大桥5#泵站、大学城1#泵站、大学城2#泵站、大学城3#泵站、大学城4#泵站、新滘南8#泵站和琶洲7#泵站。
广域监控系统改造范围包括：沥滘污水处理厂中控室改造及数据整合，污水处理厂各泵站的自控系统数据和视频图像数据上传，新建的VPN虚拟传输网络等。监控中心由实时冗余服务器SVS1/SVS2、历史服务器、工程师站ES、操作员站OS1/OS2、GIS服务器、大屏幕及打印机PRT等组成，最终实现沥滘污水处理系统的整体广域监控。
通讯网络使用基于VPN虚拟专用网，该网络能为客户提供快速、安全、易用的移动远程接入及网络与业务系统安全加固，同时保证数据明文传输的安全性，实现对各个现场泵站监测数据进行24小时在线式连续监测和收集。
各个污水泵站现场配置数据处理管理软件DTM-C（客户端），实现数据就地保存和联系上传。
广域监控系统架构图如图1所示：
广域监控系统的数据库包含I/O实时数据库和历史数据库，由它们组成的综合数据库是各应用系统的数据基础。因此必须按照“统一规划”、“规范标准”、“多方参与”和“及时更新”的原则进行建设。逐步形成切实可行的数据维护和更新机制，实现各应用系统的资源整合、集成和共享，有效支撑维修服务管理、数据报表、实时监控、辅助调度、设备管理、历史查询等多个方面、不同层次的应用，起到一源多用、功能复用的作用。
数据流向结构图如图2所示。
2 广域监控系统特点
2.1 基于大规模网络设计
采用先进的通信机制，自主研发的通信软件，具有高效的数据采集能力和强大的数据压缩能力，满足规模较大的广域监控系统数据传输和处理要求，最大I/O处理量为3万点。
2.2 丰富的管理分析功能
适用于中国水处理行业的管理系统，提供多种实用可靠的管理分析功能，实现广域监控的统一管理和调度；利用丰富的行业经验，提供水处理广域监控最优解决方案。
2.3 人性化的设计理念
系统内部的配置和调整灵活，构建弹性化，可根据不同要求和用户需求进行优化；从用户的使用习惯角度，做最细致入微的设计；应对网络型的系统，使在宽广范围的管理变得简单。
2.4 稳定、可靠、安全的系统
智能的数据补足功能，保证数据完整性；基于VPN静态隧道的组网设计，确保数据在广域网中传输的安全性；完全基于数据库，以其为核心，实现数据的高效管理。
2.5 良好的开放性、兼容性和扩展性
可应用不同品牌的软件及控制器进行整合，容易实现网络的扩展，可无缝地把分期建设的系统融为一体；开放性接口，通过标准的协议规范，第三方软件可以轻松地实现和监控软件的数据交互；工业数据库与关系数据库结合，更优的数据处理能力。
3 广域监控系统功能实现
3.1 监控界面功能
工程采用流行的组态软件图形用户界面，使画面的可操作性和信息量得以大大提高，同时加强屏幕的美观程度，监控应用功能丰富，具体功能需求如表1所示。
3.2 数据采集和处理功能
监控系统可实时采集各泵站和水厂的电气量和非电气量，包括模拟量、开关量和脉冲量。其中开关量包括各种状态量、故障量和事故量；各类顺序操作和事故下的事件动作顺序记录及重要模拟量的历史和实时信息量，进行变化趋势分析并形成曲线表示。可兼容日后建立的市区排水信息管理系统，实现对市区排水信息管理系统的储存、分析、更新以及其他综合信息管理。
监控系统对采集到的信息进行分析、处理，误码判断和数据传输的差错控制，形成全系统调度所需的各种监控管理、分析和指导数据，更新实时数据库，修改CRT画面的前景数据和画面中的设备状态，并对数据予以存入实时和历史数据库，并进行统计和记录打印，也可通过可读写光盘设备实现数据的外存储。
3.3 运行监控功能
监控系统可以实现对所有泵站、水厂的工艺设备的运行数据进行监控。运行监控分为状态监控、趋势和越限监控、过程监控、计算机监控系统内部运行及设备的故障
监控。
监控系统实时监测各泵站的运行情况，一旦运行设备发生事故、故障，立即报警。操作员站可自动推出相应的报警画面，画面中的相应故障设备或事故产生处闪烁提示，当故障或事故被确认后，将以颜色改变等方式给予标记，并区分故障和事故。当故障消失后，会自动恢复；当事故处理完毕后，可手动恢复，同时系统将对事故和故障信息，进行自动采集、显示、打印和存储。
监控系统与各泵站级的监控系统和LCU层监控系统进行协调和配合，使整个控制系统体现合理、实用和高效。
中控室操作人员通过控制台上的计算机键盘、鼠标向各泵站LCU下达控制命令，实现对工艺设备和配电设备的控制。控制内容包括：泵站高低压配电设备的断路器进行正常的合闸和关闸，事故报警和跳闸的控制；泵站水泵电机（机组）进行正常开机和停机、事故急停的控制；泵站根据水位变化的要求进行自动控制，满足排灌要求等。
4 结语
作为广州市城市污水排水调度管理改造项目，自2012年完成改造以来，广域监控系统可靠运行，实时监视水厂和泵站进水、出水等重要水质参数及超标报警，让管理人员及时了解现场工况并处理故障，并采用图表、趋势、归类等方式对数据进行分析处理，生成报表，帮助管理人员制定最佳的运营解决方案。
通过构造广域监控系统，实现了对水厂、泵站、管网的重要设备及参数的监控，并完成对远程泵站的调度工作，有效降低了泵站劳动力成本。
参考文献
[1] 工业自动化仪表工程施工及验收规范（GBJ93-86）[S].
[2] 环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范（试行）[S].
[3] 广东省环境保护局.广东省自动监控信息交换技术规范[S].