• 關(guān)鍵詞：                                                                數(shù)字化信息管理平臺(tái)                                                                排水泵站                                                                無(wú)人值守

• 摘要：結(jié)合保定市排水總公司數(shù)字化信息管理平臺(tái)的工程示例，對(duì)排水信息化系統(tǒng)的建設(shè)目的、實(shí)現(xiàn)功能、管理方式、平臺(tái)結(jié)構(gòu)和建設(shè)成果等多方面進(jìn)行了深入剖析，該平臺(tái)的建設(shè)為其它城市的排水信息化管理工作提供了借鑒思路和可參觀的成功案例。

一、項(xiàng)目背景 

   保定市排水總公司負(fù)責(zé)整個(gè)保定市區(qū)的污水、雨水排放及水處理工作，共管轄15個(gè)排水泵站和3個(gè)污水處理廠。其中，排水泵站又分為污水泵站和雨水泵站兩 種，污水泵站主要負(fù)責(zé)市區(qū)居民生活污水的收集和排放；雨水泵站主要負(fù)責(zé)汛期雨水的收集和排放（雨水泵站多建設(shè)在地道橋附近，目的是為了快速排除積水，保障 道路暢通）。3個(gè)污水處理廠分別將多個(gè)排水泵站輸送來(lái)的雨、污水進(jìn)行集中凈化處理。
   長(zhǎng)期以來(lái)各泵站和污水處理廠自成體系、獨(dú)立運(yùn)行，形成了一座座信息孤島。以往，由于完全依賴人工、信息傳遞不及時(shí)，經(jīng)常造成各種運(yùn)維故障，如雨水泵站設(shè)備故 障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，地道橋積水嚴(yán)重，經(jīng)常斷交；污水處理廠來(lái)水超過(guò)其污水處理能力；污水處理廠滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，排水泵站內(nèi)的積水卻無(wú)法及時(shí)排出等狀況。傳統(tǒng)管 理方式不僅效率低、管理難度大、而且社會(huì)影響差、人工管理成本高，因此催生了保定市排水總公司數(shù)字化信息管理平臺(tái)的建設(shè)。
 
二、建設(shè)思路
   數(shù)字化信息管理平臺(tái)是基于物聯(lián)網(wǎng)的雨、污水排放處置管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)排水總公司對(duì)下屬泵站、污水處理廠和其它排水設(shè)施的信息化管理，實(shí)現(xiàn)雨/污水處理過(guò)程數(shù)字化、虛擬化、集約化和智能化的目標(biāo)。
   數(shù)字化信息管理平臺(tái)可對(duì)雨/污水處理關(guān)鍵生產(chǎn)指標(biāo)（水池水位、進(jìn)出水量、進(jìn)出水質(zhì)）、生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)（設(shè)備開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電流、電壓等）和現(xiàn)場(chǎng)視頻等信息進(jìn)行自動(dòng)采集、并可實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警和設(shè)備自動(dòng)控制。
   各級(jí)管理人員通過(guò)對(duì)排水泵站、污水處理廠、地道橋等的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控可了解市區(qū)排水系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀況；通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種運(yùn)行數(shù)據(jù)的智能分析和深入挖掘，為各泵 站、污水處理廠的運(yùn)營(yíng)管理提供工藝運(yùn)行模擬、設(shè)備異常預(yù)警、生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化、輔助運(yùn)行決策等服務(wù)；并具備為排水總公司整體綜合運(yùn)營(yíng)決策提供能耗分析、成本分 析、風(fēng)險(xiǎn)分析等能力。
 
三、平臺(tái)建設(shè)
   保定市排水總公司數(shù)字化信息管理平臺(tái)按系統(tǒng)功能可劃分為3層，即數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層和系統(tǒng)應(yīng)用層。
   系統(tǒng)拓?fù)鋱D如下：

1、數(shù)據(jù)采集層 

現(xiàn)場(chǎng)傳感器均采用帶有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳接口的傳感器，標(biāo)準(zhǔn)接口為0-20mA、4-20mA、0-5V、0-10V、開(kāi)關(guān)量接口、脈沖接口、串口（總線帶協(xié)議）等。 水泵狀態(tài)的采集和控制通過(guò)對(duì)原有水泵啟動(dòng)柜進(jìn)行改造得以實(shí)現(xiàn)，以適應(yīng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的需要。水泵控制部分的改造要防止遠(yuǎn)程、就地同時(shí)具有控泵權(quán)限，以避免系統(tǒng)不 能正確執(zhí)行自動(dòng)控泵邏輯（泵閥聯(lián)動(dòng)邏輯、水位控泵邏輯、故障輪泵邏輯等）的運(yùn)行。 

雨/污水泵站的數(shù)據(jù)采集：雨/污水泵站安裝數(shù)據(jù)監(jiān)控柜，通過(guò)各種接口（開(kāi)關(guān)量DI、模擬量AI、串口COM）與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行對(duì)接，最終泵站所有數(shù)據(jù)通過(guò)RJ45網(wǎng)口轉(zhuǎn)至光纖網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸至排水總公司的監(jiān)控中心服務(wù)器。泵站內(nèi)設(shè)置本地二級(jí)中心，方便維護(hù)人員本地管理泵站內(nèi)的設(shè)備。 

數(shù)據(jù)監(jiān)控柜內(nèi)采用先進(jìn)的CAN總線結(jié)構(gòu)，將各采集、控制模塊統(tǒng)一連接起來(lái)，一個(gè)模塊的故障不會(huì)影響其它模塊的正常運(yùn)行。采用模塊化結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)監(jiān)控柜，便于系統(tǒng)擴(kuò)展，減少了后期的運(yùn)行維護(hù)工作。

污水處理廠的數(shù)據(jù)采集：由于部分污水處理廠已建有DCS系統(tǒng)，其硬件為PLC，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)本地的運(yùn)行管理。針對(duì)這種情況，數(shù)字化信息管理平臺(tái)采用軟件對(duì)接的方式（OPC對(duì)接、 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)接等）獲取此類(lèi)污水處理廠的現(xiàn)有數(shù)據(jù)。對(duì)于沒(méi)有DCS系統(tǒng)的污水處理廠，則采用與雨/污水泵站一樣的數(shù)據(jù)采集方式。
2、數(shù)據(jù)傳輸層 

考慮到泵站、污水處理廠等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性以及視頻傳輸數(shù)據(jù)量很大等因素，現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備一律采用了支持千兆傳輸?shù)慕粨Q機(jī)，并采用鋪設(shè)光纖的方式將數(shù)據(jù)傳輸至排水總公司監(jiān)控中心。
3、系統(tǒng)應(yīng)用層 

保定市排水總公司數(shù)字化信息管理平臺(tái)軟件采用組態(tài)工具二次開(kāi)發(fā)而成，可實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的顯示泵站、污水處理廠的運(yùn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，以及地道橋和泵站/污水處理廠的生 產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)視頻信息。軟件采用C/S結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計(jì)，各功能模塊相對(duì)獨(dú)立，方便功能擴(kuò)展。軟件部署環(huán)境采用Windows Server2008操作平臺(tái)和SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。服務(wù)器采用主、從運(yùn)行模式，支持雙機(jī)熱備份和自動(dòng)備份功能，保證了平臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行。
 
四、建設(shè)成果 

保定市排水總公司數(shù)字化信息管理平臺(tái)建成以后，各級(jí)管理人員可遠(yuǎn)程查看各泵站、污水處理廠、地道橋的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像，并可與現(xiàn)場(chǎng) 維護(hù)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)講。平臺(tái)軟件可集中顯示所有報(bào)警信息并能夠以聲、光和短信等多種形式通知值班人員，以便故障得到及時(shí)處理。軟件還可自動(dòng)生成各種分析曲 線和統(tǒng)計(jì)報(bào)表并支持按照時(shí)間、類(lèi)型、監(jiān)測(cè)點(diǎn)等多種形式查詢歷史信息，大大減輕了管理人員的工作量。 

設(shè)備維護(hù)人員還可以利用該平臺(tái)進(jìn)行設(shè)備管理，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備建立電子檔案并實(shí)現(xiàn)保修時(shí)間、維護(hù)時(shí)間、檢定時(shí)間的自動(dòng)提示功能，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備資料的查詢、統(tǒng)計(jì)提供了便利。
   中心服務(wù)器自動(dòng)存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳送回的各類(lèi)信息，如監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、操作記錄、視頻圖像、音頻記錄等并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)備份，定時(shí)將備份數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于專(zhuān)用的災(zāi)難服務(wù)器（配置磁盤(pán)陣列）上，從硬件上最大限度保證數(shù)據(jù)的可靠性。
 
   設(shè)備安裝現(xiàn)場(chǎng)及平臺(tái)軟件界面（部分）：

   保定市排水公司數(shù)字化信息管理平臺(tái)自2012年建設(shè)至今，已安全運(yùn)行了900多天，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)3年多的實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，完全達(dá)到甚至超出了設(shè)計(jì)之初的各項(xiàng)性能指標(biāo)。
   數(shù)字化信息管理平臺(tái)不僅大幅度提升了保定市排水總公司的經(jīng)營(yíng)管理水平，增強(qiáng)了排水總公司對(duì)市區(qū)排水系統(tǒng)的總體調(diào)度和掌控能力，而且及時(shí)預(yù)警、發(fā)現(xiàn)了多起排水 泵運(yùn)行故障，使管理人員得以及時(shí)做出正確決策，減少了因設(shè)備故障導(dǎo)致的生產(chǎn)事故。同時(shí)，該平臺(tái)的建成大大縮減了現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員的數(shù)量，雨/污水泵站由以前三 班倒的管理模式改變?yōu)橥耆珶o(wú)人值守的管理模式，節(jié)省了大量的人員開(kāi)支，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收。
 
注：本文已刊登在《信息化建設(shè)》雜志，2016年5期，如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)標(biāo)注轉(zhuǎn)載來(lái)源、作者單位、作者姓名等信息，否則視為侵權(quán)。