1 項目概述
1.1 項目背景
● 地理環(huán)境背景
大連地處歐亞大陸東岸，中國遼東半島最南端，西北瀕臨渤海，東南面向黃海。渤海是一個近似封閉的內(nèi)海，平均水深只有25米，其灣口狹窄，內(nèi)徑較大，渤海的海水與外海海水之間的交換并不順暢。海洋專家測算，渤海海水與外海海水交換一次大約需要幾十年甚至上百年的時間，由于海水交換的時間長，自凈能力較差，因此，看上去遼闊無邊的渤海，實際上對環(huán)境污染的容量是極其有限的。 與渤海相連的黃海，海水的污染情況也相當嚴重，它的污染使黃海不僅不能向渤海提供清潔的海水促使其自凈，反而加劇了整個黃海渤海海域的水質(zhì)惡化。
● 大連市污水處理發(fā)展概況
大連市科學地處理城市污水的總體工程開始于上世紀80年代。市政府根據(jù)大連市總體規(guī)劃，先后建成傅家莊污水廠、老虎灘污水廠、旅順污水廠、開發(fā)區(qū)污水一廠、開發(fā)區(qū)污水二廠、瓦房店污水廠等城市污水處理廠，增強了城市污水的處理能力，這些污水處理廠每日能凈化污水58萬噸，有效地遏制了城市污水排放對大連近海海域的污染。
隨著城市的不斷擴大，人口的不斷增加，人們?nèi)粘Ｉ钣盟康牟粩嗵嵘?，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，城市污水處理的工作量也在不斷加大。這對我們這座城市的污水排放治理提出了更高的要求。已有的污水處理工程已經(jīng)不能滿足治污需要，于是我市又新建成和正在建設下列污水處理廠：
泉水污水處理廠，2003年8月開工、2006年底投入運行，占地2.2公頃，日處理能力3.5萬噸。工程總投資6500萬元。
凌水污水處理廠，2004年開工，2006年10月投入運行，占地3.5公頃，日處理能力6萬噸，工程總投資7600萬元。
馬欄河污水處理廠二期，2006年8月開工，2007年投入運行，占地4公頃，日處理能力8萬噸，工程總投資1億元。
春柳河污水處理廠二期，2006年8月開工，2007年底投入運行，占地5.5公頃，日處理能力12萬噸，工程總投資2.25億元。
夏家河污水處理廠，2006年8月開工，2007年底投入運行，日處理能力3萬噸，工程總投資4841萬元?！?
面對如此龐大的污水處理系統(tǒng)，如果全靠人工來進行監(jiān)測、控制、記錄水質(zhì)、水量的話，將浪費大量的人力物力。所以為了加強對建成及即將建成污水處理廠的運行監(jiān)管，為保證污水處理廠滿負荷運行，所有污水處理廠將全部安裝在線監(jiān)測裝置，實現(xiàn)水質(zhì)、水量實時在線監(jiān)控，以便于發(fā)現(xiàn)問題及時進行處理。
1.2 建設內(nèi)容
本項目主體包括在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件和相關(guān)檢測設備。其中，軟件采用北京碩人時代科技有限公司的HOMS5.0系統(tǒng)（HOMS全稱Hyper-Operation & Management System，即超級運行管理在線監(jiān)測系統(tǒng)），以下簡稱在線監(jiān)測系統(tǒng)；相關(guān)檢測設備為采樣器和電磁流量計，在采樣器和電磁流量部分擬采用國際知名品牌美國哈希公司的采樣器和德國e+h公司的電磁流量計以及北京碩人時代科技有限公司的自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)據(jù)采集與控制模塊。
1.3 軟件設計原則
大連市某污水處理廠在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計要充分考慮實用性及擴展性，要考慮未來業(yè)務發(fā)展以及與環(huán)保等部門的數(shù)據(jù)共享需求，設計原則如下：
（1）滿足現(xiàn)有業(yè)務需求并充分考慮未來業(yè)務發(fā)展需求與其他部門數(shù)據(jù)共享，軟件系統(tǒng)具有良好的可擴展性。
（2）保證系統(tǒng)技術(shù)上的規(guī)范性。
（3）保證系統(tǒng)的實用性和易用性。
（4）從軟、硬兩方面考慮系統(tǒng)的安全性。
（5）保證系統(tǒng)管理的方便性。
1.4技術(shù)路線
大連市某污水處理廠在線監(jiān)測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、處理、應用和顯示等技術(shù)組成，充分利用網(wǎng)絡技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、模型技術(shù)、顯示技術(shù)實現(xiàn)污水水質(zhì)水量信息的接收處理、存儲管理和綜合利用，所采用的主要技術(shù)路線有：
（1）采用層次化的設計方法，將系統(tǒng)劃分為硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應用系統(tǒng)。
（2）硬件系統(tǒng)采用安全、可靠、穩(wěn)定的設備，為監(jiān)控系統(tǒng)運行提供有力的保障。
（3）數(shù)據(jù)采集站點布設做到合理布局，一點多用，信息源統(tǒng)一，充分利用現(xiàn)有站點，避免重復利用。
2 系統(tǒng)總體設計方案
2.1總體設計思路
根據(jù)本項目的總體要求，本次建設的大連市某污水處理廠在線監(jiān)測系統(tǒng)不僅要完成標書要求的基本功能，還能夠預留接口完成未來新增業(yè)務需求以及與環(huán)保等部門相關(guān)系統(tǒng)進行相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)同步，因此只有充分考慮系統(tǒng)的擴展能力并配置相應模塊才能滿足未來業(yè)務范圍發(fā)展的需求。
2.2系統(tǒng)架構(gòu)設計
根據(jù)項目的總體需求和總計建設內(nèi)容，系統(tǒng)的總體構(gòu)架分為 五個層次，即采集層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應用服務層和客戶服務層。
采集層是指水廠流量、氨氮等水質(zhì)信息等信息采集。
傳輸層是這些信息的傳輸，主要指骨干網(wǎng)、二級通訊網(wǎng)及計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)
數(shù)據(jù)層指水廠數(shù)據(jù)、報警信息、指令信息、空間數(shù)據(jù)等專業(yè)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、編碼分類。
應用服務層是系統(tǒng)的核心，提供水廠流量信息及各種檢測數(shù)據(jù)的管理。
客戶服務層是用戶最終使用的界面，用戶對整個在線監(jiān)測系統(tǒng)功能的調(diào)用都在此進行?？蛻舴諏訕?gòu)架一個人機交互平臺，提供給用戶一個自然的、人性化的圖形用戶界面來發(fā)出請求、輸入信息和查看結(jié)果。
2.3在線監(jiān)測軟件總體設計
根據(jù)本項目的總體要求和大連市排水處相關(guān)污水處理廠的實際情況，本系統(tǒng)是在大連市排水處內(nèi)，通過單點登錄訪問在線監(jiān)測系統(tǒng)，用戶可通過本地局域網(wǎng)或遠程internet上的授權(quán)訪問。功能滿足如下：
1. 軟件為B/S結(jié)構(gòu)，僅需要在監(jiān)控中心安裝一套軟件，通過普通IE網(wǎng)頁瀏覽器就可以實現(xiàn)在本地局域網(wǎng)、或遠程Intetnet上的授權(quán)訪問；
2. 監(jiān)控點與監(jiān)測控制中心的通訊采用GPRS無線通訊。
3. 調(diào)度中心上位機對各監(jiān)測點運行數(shù)據(jù)進行手動或自動采集，采集完成后對數(shù)據(jù)進行保存形成歷史數(shù)據(jù)庫，并能形成打印報表。
4. 軟件以地圖方式直觀顯示各監(jiān)測點的位置，使用圖形化操作的方式， 具有方便實用的人機界面，能夠?qū)崟r檢測與顯示水質(zhì)參數(shù)，保證查詢方便靈活。
5. 監(jiān)控中心實時采集測控數(shù)據(jù)及運行狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)加工處理后以數(shù)據(jù)文件形式存儲在實時數(shù)據(jù)庫里面，各類不同的數(shù)據(jù)可以有不同的存儲時間間隔。數(shù)據(jù)采集存儲周期最小為1秒鐘，可以自己設定?？梢詫崟r數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)進行定期歸檔或手動歸檔，形成歷史數(shù)據(jù)，儲存5年以上的歷史數(shù)據(jù)。
6. 軟件能形成多種實時和歷史曲線，各種運行記錄的日報表、周報表、月報表等；
7. 針對不同的用戶設置不同的操作權(quán)限，只有賦予權(quán)限的用戶才能進行允許的操作。
8. 針對不同的用戶設置不同的操作權(quán)限，手機或掌上電腦上可以訪問環(huán)境在線監(jiān)控中心，顯示水質(zhì)參數(shù)，同時監(jiān)控中心軟件可以自動向各有關(guān)人員發(fā)送短信，告知相應監(jiān)控點的水質(zhì)參數(shù)，以便相關(guān)管理人員及時了解水質(zhì)參數(shù)。
9. 軟件系統(tǒng)全部為中文顯示；
10. 調(diào)度中心服務器通過專線方式連接通訊網(wǎng)絡，具有固定的IP地址。
11. 只有當進行數(shù)據(jù)傳輸時，現(xiàn)場采集控制器才自動連接到網(wǎng)上。
12. 可以根據(jù)實際情況靈活設置采集和傳輸時間。
13. 系統(tǒng)具有精確的時鐘校對功能。
14. 應能提供遠程系統(tǒng)診斷和修復功能。
系統(tǒng)開發(fā)采用微軟的vb.net作為開發(fā)工具。
在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝在作為監(jiān)控中心的服務器上，該服務器將采集現(xiàn)場采集控制器所連接的自動采樣器和流量計實時數(shù)據(jù)，監(jiān)測現(xiàn)場設備的運行情況。服務器定期從現(xiàn)場采集控制機采集數(shù)據(jù)以保證其數(shù)據(jù)庫不斷更新。服務器還可向現(xiàn)場采集控制機發(fā)送控制和參數(shù)設置指令。操作員從控制中心通過該系統(tǒng)能夠方便地得到監(jiān)測點運行的數(shù)據(jù)?；竟δ苋缦拢?
圖：軟件功能結(jié)構(gòu)
3 項目特點及關(guān)鍵技術(shù)問題措施方案
根據(jù)本項目的總體要求，本次建設的大連市某污水處理廠在線監(jiān)測系統(tǒng)不僅要完成標書要求的基本功能，還能夠預留接口完成未來新增業(yè)務需求以及與環(huán)保等部門相關(guān)系統(tǒng)進行相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)同步，因此只有充分考慮系統(tǒng)的擴展能力并配置相應模塊才能滿足未來業(yè)務范圍發(fā)展的需求。
3.1 在線監(jiān)測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及措施方案
我公司是從事監(jiān)控信息系統(tǒng)軟硬件開發(fā)與生產(chǎn)的專業(yè)化公司。自1999年來相繼開發(fā)出HOMS1.0、HOMS2.0等監(jiān)控系統(tǒng)軟件和與其配套的STEC系列、ARKA系列嵌入式多功能控制器。
HOMS5.0是碩人時代在多年監(jiān)控軟件系統(tǒng)平臺開發(fā)經(jīng)驗的基礎上推出的新一代監(jiān)控系統(tǒng)中心平臺軟件。該平臺通過組態(tài)可定制為大連市污水處理在線監(jiān)測系統(tǒng)。
圖：在線監(jiān)測系統(tǒng)
系統(tǒng)是構(gòu)建于世界先進的.NET技術(shù)平臺上，全面支持XML技術(shù)，純粹B/S結(jié)構(gòu)，基于Internet和無線網(wǎng)絡技術(shù)，支持從工作站到掌上電腦等本地、遠程和無線終端設備；具有高度的穩(wěn)定、可靠、安全性，同時具有極大的系統(tǒng)伸縮性；對從以太網(wǎng)、電話撥號、無線電臺，到ADSL、GPRS、光纖、電力載波等多種通訊方式廣泛支持；支持海量數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)挖掘和分析的功能的全面的監(jiān)控系統(tǒng)平臺。
3.1.1 軟件功能結(jié)構(gòu)
● 數(shù)據(jù)中心
在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心基于大型數(shù)據(jù)庫，支持海量的數(shù)據(jù)存儲。數(shù)據(jù)中心可記錄整個監(jiān)控系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄間隔可小于1秒。在記錄數(shù)據(jù)的同時，系統(tǒng)內(nèi)置了數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，可以按不同的時間段統(tǒng)計數(shù)據(jù)的最高、最低、平均值等。同時支持各種專業(yè)的統(tǒng)計與分析功能，并提供自定制的統(tǒng)計與分析接口。
在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心與其它監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比的一大優(yōu)勢是支持后補歷史數(shù)據(jù)。對于非實時在線的系統(tǒng)，如基于電話輪詢方式的SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))系統(tǒng)，一次通訊采到的數(shù)據(jù)往往不僅是當前的數(shù)據(jù)，對于很多應用場合，還會采回下位站存儲的歷史數(shù)據(jù)；或者在SCADA系統(tǒng)的運行過程中，有時會有一些站的通訊暫時中斷，恢復通訊后，中央站可以從下位站采回下位站存儲的歷史數(shù)據(jù)。在線監(jiān)測系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)支持這一應用模式，相對于其它SCADA系統(tǒng)平臺獨具優(yōu)勢。
● 運行決策系統(tǒng)
① 監(jiān)控畫面
軟件以地圖方式直觀顯示各監(jiān)測點的位置，使用圖形化操作的方式， 具有方便實用的人機界面，能夠?qū)崟r檢測與顯示流量與其他水質(zhì)監(jiān)測參數(shù)，保證查詢方便靈活。
② 歷史數(shù)據(jù)
歷史數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫中，用戶可以隨時查看以往數(shù)據(jù)，進行查詢，或者定制、生成、打印報表。
③ 實時數(shù)據(jù)
實時數(shù)據(jù)提供實時的查詢，數(shù)據(jù)報表則通過選擇的刷新頻率進行實時同步。
④ 圖表曲線
在線監(jiān)測系統(tǒng)表界面大多為矢量化界面，圖表和曲線的表現(xiàn)更是美觀明快、表現(xiàn)豐富。由于使用VML矢量技術(shù)，在很小的流量情況下，用戶即可看到實時變化的圖表和曲線。
網(wǎng)絡發(fā)布服務的自動識別功能使得圖表曲線不僅在一般圖絡終端－－-PC上表現(xiàn)良好，在掌上電腦、投影儀上均有出色的表現(xiàn)。
⑤ 報警管理
實時接收各監(jiān)測點的報警信息，提示操作人員進行報警處理，可以實行語音報警；記錄報警信息，形成報警日志。
● 專業(yè)分析工具
在線監(jiān)測系統(tǒng)提供一體化的實時和歷史數(shù)據(jù)接口。面向不同的行業(yè)應用，可以在在線監(jiān)測系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)接口的基礎上開發(fā)統(tǒng)計和分析軟件。并且，在線監(jiān)測系統(tǒng)提供了這些軟件的計算結(jié)果的回寫接口，使得分析軟件的分析結(jié)果可以統(tǒng)一集成到監(jiān)控管理系統(tǒng)中。同時，在線監(jiān)測系統(tǒng)提供了豐富的基于B/S網(wǎng)絡化和VML方式的統(tǒng)計分析結(jié)果表現(xiàn)模塊。使得行業(yè)工程師非常容易的實現(xiàn)統(tǒng)計結(jié)果的直觀、網(wǎng)絡上、矢量化地表達。
在線監(jiān)測系統(tǒng)本身有基本的分時間區(qū)段的最大值、最小值、平均值的統(tǒng)計分析功能。這一種類的統(tǒng)計分析可以直接組態(tài)生成，無需編程。
● 通訊系統(tǒng)
在線監(jiān)測系統(tǒng)支持的通訊方式有：以太網(wǎng)、ADSL、GPRS、APN、VPDN、電話撥號、ModBus、TCP/IP、HTTP、XML、電力載波、無線局域網(wǎng)等。在線監(jiān)測系統(tǒng)采用多線程并發(fā)技術(shù)，通訊資源得到最大限度的利用，性能得到最大的優(yōu)化。同時，通訊任務分配、調(diào)度、執(zhí)行與記錄機制使得通訊資源的利用可以自由配置組態(tài)，通訊成本得到很好的控制，通訊制造情況得到管理，大大方便通訊系統(tǒng)的調(diào)試與維護。
● 組態(tài)工具
在線監(jiān)測系統(tǒng)的大部分組態(tài)功能為B/S結(jié)構(gòu)軟件，即用戶可以在任何可以連接到在線監(jiān)測系統(tǒng)服務器的地方進行組態(tài)工作。并且，有一部分組態(tài)工作甚至可以在掌上電腦上完成。
在線監(jiān)測系統(tǒng)的可組態(tài)范圍不僅僅是在監(jiān)控畫面上，更包含通訊方式、通訊的調(diào)度、曲線、報表、用戶設定、分組等等方面。
● STEC系列控制器
在線監(jiān)測系統(tǒng)與STEC系列控制器組成系統(tǒng)時。在線監(jiān)測系統(tǒng)可以自動將組網(wǎng)控制器中的配置讀入到系統(tǒng)中，自動進行系統(tǒng)的組態(tài)，大大簡化了工程實施過程。在線監(jiān)測系統(tǒng)還面向一些典型的行業(yè)應用提供了工程自動生成工具，自動地形成監(jiān)控中心的組態(tài)信息。
● 權(quán)限管理系統(tǒng)
在線監(jiān)測系統(tǒng)的權(quán)限管理增加了對數(shù)據(jù)分組分片管理的能力。針對不同的用戶設置不同的操作權(quán)限，只有賦予權(quán)限的用戶才能進行允許的操作。針對不同的用戶設置不同的操作權(quán)限，手機或掌上電腦上可以訪問環(huán)境在線監(jiān)控中心，顯示水質(zhì)參數(shù)，同時監(jiān)控中心軟件可以自動向各有關(guān)人員發(fā)送短信，告知相應監(jiān)控點的水質(zhì)參數(shù)，以便相關(guān)管理人員及時了解水質(zhì)參數(shù)。
● 網(wǎng)絡化人機界面
軟件為B/S結(jié)構(gòu)，僅需要在監(jiān)控中心安裝一套軟件，局域網(wǎng)內(nèi)的計算機就可以通過IE瀏覽器進行瀏覽和相關(guān)控制的操作。
● 第三方軟硬件
基于XML數(shù)據(jù)交換格式，開放，易于其它系統(tǒng)集成。待系統(tǒng)運行成熟后，可按照實際需求與第三方軟、硬件整合，使系統(tǒng)功能更加完善。
3.1.2 軟件應用結(jié)構(gòu)
圖：在線監(jiān)測系統(tǒng)應用結(jié)構(gòu)圖
污水處理廠在線監(jiān)測系統(tǒng)應用結(jié)構(gòu)圖如上圖所示，本期工程監(jiān)控中心實現(xiàn)后可管理30個遠程終端站，且系統(tǒng)可以進行二次開發(fā)，具有強大的擴展能力，未來可以滿足用戶后期擴展到100個監(jiān)測點的要求。
● 極高的系統(tǒng)伸縮性，大到數(shù)據(jù)點超過十萬，下位通訊站上千的大型SCADA系統(tǒng)，小到只有一臺計算機的簡單本地控制系統(tǒng)，均能勝任。
● 隨著業(yè)務的發(fā)展和業(yè)務需求的深入，通過配置和權(quán)限管理可以靈活的定制系統(tǒng)的功能模塊，使系統(tǒng)具有較高的靈活性和可擴展性。
● 全面支持遠程組態(tài)和維護，極大降低實施和維護成本。
● 支持手持無線設備，使用手持無線設備同樣可以訪問和操作系統(tǒng)。
聯(lián)系人：趙海燕 電話：1312 1312 416
