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一、工藝系統(tǒng)圖

二、行業(yè)背景

       未來中國供水和污水市場的需求巨大。供水方面，隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的提高，城鎮(zhèn)用水人口呈增長趨勢，我國“十一五”期間（2006年～2010 年），全國城市供水將新增 4000 萬立方米/ 日的能力；污水處理方面，根據(jù)國家環(huán)?？偩值囊?guī)劃，全國同期需要建設(shè)污水廠677 座，將有 3000 億元左右資金投向污水處理設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域。國有產(chǎn)權(quán)改革和水務(wù)市場化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展帶來的合資、并購發(fā)展機(jī)會。目前，中國有城市 661 個，基本上每個城市都擁有自己的自來水公司，共有水廠 2000 多個，資產(chǎn)總額達(dá) 5000 億，各自來水公司的供水能力普遍較小，所占份額也以當(dāng)?shù)匦杷繛橄蕖Ｖ袊F(xiàn)有供水企業(yè)區(qū)域經(jīng)營分散特性，將為各類水務(wù)投資公司的購并發(fā)展帶來巨大的潛在市場機(jī)遇。水價形成機(jī)制的合理化和改革，水務(wù)項目運(yùn)營的改善、管理水平的提升和人力資源的合理配置，通過應(yīng)用新技術(shù)、新工藝與設(shè)備運(yùn)營的優(yōu)化降低運(yùn)營成本，都將給專業(yè)化的投資運(yùn)營商帶來較大的投資收益和管理收益。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
      監(jiān)控子系統(tǒng)采用全開放分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)由廣域以太網(wǎng)絡(luò)及其上分布的各節(jié)點計算機(jī)、機(jī)組 LCU 和分水點 RTU 組成。整個監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)由兩個獨(dú)立傳輸系統(tǒng)組成：一個以粵港調(diào)度中心為全線調(diào)度中心的專用的 SCADA 網(wǎng)絡(luò)，另一個是金湖泵站為備用調(diào)度中心采用綜合通信網(wǎng)（OTN 系統(tǒng)）作為監(jiān)控系統(tǒng)的備用的 SCADA 網(wǎng)絡(luò)。主要由四個層次構(gòu)成：

1. 調(diào)度中心層
• 采 用兩個冗余的核心路由交換機(jī) Cisco 4503，組成冗余的 100/1000M 以太網(wǎng)絡(luò)，通過長距離光纖媒體轉(zhuǎn)換器　實現(xiàn)與主干泵站組成骨干網(wǎng)（雙星型100M 以太網(wǎng)），并具有路由功能，實現(xiàn)各個泵站VLAN 之間的數(shù)據(jù)交換。

• 通過綜合通信網(wǎng)（OTN 系統(tǒng)）與二期、三期電站相連，實現(xiàn)調(diào)度中心與各個站VLAN之間的數(shù)據(jù)交換。
• 　 提供一套 LCU（GE Fanuc 系列 90-30 PLC）用于在模擬屏上顯示過程數(shù)據(jù)。泵站和調(diào)度中心模擬屏上顯示的 LCU　數(shù)據(jù)，其采集通過 LCU 間的直接通訊來完成。

2、緊急備用調(diào)度中心層

      采用路由交換機(jī) Cisco 2621，通過綜合通信網(wǎng)（OTN 系統(tǒng)）與主干泵站組成數(shù)據(jù)備用網(wǎng)（10M以太網(wǎng)）實現(xiàn)金湖泵站備用調(diào)度中心各個站 VLAN 之間的數(shù)據(jù)交換。

3. 泵站層
• 四個泵站都是由兩臺 Cisco2950 交　換機(jī)并利用虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（VLAN）組成自身冗余的、獨(dú)　立的 10/100M 子網(wǎng)絡(luò)。同時，它還通過綜合通信網(wǎng)?。∣TN 系統(tǒng)）與各自的分水點 RTU 相連，實現(xiàn)各個站對
　相應(yīng)分水點的監(jiān)控。
• 每個新建泵站的每個機(jī)組配備有一套 LCU，用于機(jī)組數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。為達(dá)到 LCU 和 SCADA 系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)　 交換，所有的 LCU 都與泵站的每個交換機(jī)相連，每套LCU 有兩個以太網(wǎng)控制器。

4. 現(xiàn)場層
• 現(xiàn)場是連接分布式現(xiàn)地控制裝置及各種智能設(shè)備的 Genius、Modbus 和 Profibus_DP 現(xiàn)場總線。
• 為監(jiān)控輸水沿線的各分水點，每個分水點都配有現(xiàn)地控制裝置 RTU，用于分水點數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制，分水點　RTU 通過綜合通信網(wǎng)（OTN 系統(tǒng)）與各自新建泵站的B交換機(jī)相連，接入泵站 SCADA 系統(tǒng)。

四、系統(tǒng)功能
       計算機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)由 SCADA（監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集）和 PLC 部件（LCU、RTU）構(gòu)成，并通過以太網(wǎng)通訊系統(tǒng)相連。控制系統(tǒng)有三個控制層，分別是調(diào)度中心的 SCADA 系統(tǒng)、泵站的 SCADA 系統(tǒng)和 PLC（LCU 和 RTU）。

在泵站 SCADA 系統(tǒng)上實現(xiàn)的功能，在調(diào)度中心和備用調(diào)度中心上均能遠(yuǎn)程查看。
1. 數(shù)據(jù)采集和處理
• 生產(chǎn)過程運(yùn)行參數(shù)的采集和處理
• 主要設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視及事件順序記錄
• 相關(guān)量追憶記錄
2. 生產(chǎn)過程的控制
       監(jiān)控子系統(tǒng)具有對輸水沿線主要機(jī)電設(shè)備、輔助設(shè)備、廠用電系統(tǒng)、閘門系統(tǒng)的全面監(jiān)視和控制功能。

      操作對象包括：輸水沿線機(jī)組、開關(guān)、刀閘、廠用電、閘門、調(diào)節(jié)閥等。操作類型有：機(jī)組開、停機(jī)、流量增減、無功增減等操作；開關(guān)、刀閘單項合分操作；閘門和調(diào)節(jié)閥的開啟、關(guān)閉等操作等。
       運(yùn)行人員既可以在調(diào)度中心或泵站中控室操作員工作站也可以在現(xiàn)地控制單元工控機(jī)上操作命令。當(dāng)系統(tǒng) APC 功能投入時，就可以通過 APC 軟件自動實現(xiàn)機(jī)組開機(jī)、停機(jī)操作及流量負(fù)荷調(diào)節(jié)。 3. 畫面功能
       畫面召喚方式。整個畫面顯示清晰穩(wěn)定，在畫面上可按設(shè)備進(jìn)行操作，每個設(shè)備可生成設(shè)備控制操作菜單，可用三維動畫形象動態(tài)地反映現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)。畫面可屏幕拷貝輸出。
4. 輔助運(yùn)行管理
• 事故記錄和追憶
       當(dāng)輸水沿線發(fā)生事故時，監(jiān)控系統(tǒng)立即以中斷方式響應(yīng)，并自動顯示記錄事故名稱及時間；記錄、顯示和打印相關(guān)設(shè)備的動作情況；自動啟動事入處理流程；自動記錄前一分鐘和后一分鐘相關(guān)模擬量數(shù)據(jù)變化。事故后，監(jiān)控系統(tǒng)提供了事故追憶，可用表格形式表示。 • 報表系統(tǒng)
[1] 全廠運(yùn)行日志、各種一覽表（包括事故一覽表、故障一覽表、狀態(tài)一覽表、操作一覽表等）的自動統(tǒng)計
[2] 設(shè)備運(yùn)行工況、事故與操作次數(shù)的統(tǒng)計
[3] 記錄輸水沿線抽水流量、耗電量、抽水效率等 • 用戶管理
       監(jiān)控子系統(tǒng)根據(jù)需要設(shè)置用戶權(quán)限和規(guī)定不同的用戶組，通過對來訪者的不同身份進(jìn)行不同的授權(quán)和活動區(qū)限制，
實現(xiàn)系統(tǒng)的安全運(yùn)行和系統(tǒng)維護(hù)。
• 語言報警
        監(jiān)控系統(tǒng)提供了語音報警功能，對所有 SOE 量均能語音報警。并報出事故類型，以便值班員能迅速做出判斷，并采取相應(yīng)措施。
5. 泵站 APC 功能
• 過程數(shù)值檢查和計算（包括邊界條件的計算、檢查和監(jiān)視）
• 按照泵組的起/停順序，控制泵組的起/停 • 水位和流量控制（閉環(huán)控制）
• 流量控制及各泵組的流量分布
• 泵站的 SAC（安全分析）功能（自動抽水控制）
6. 全線平衡和優(yōu)化調(diào)度
      全線流量平衡與控制是整個供水安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，是調(diào)度系統(tǒng)的重要任務(wù)和功能。全線流量變化的影響因素主要為總供水流量的變化、沿線 36 個分水點分水量的流量的變化以及各泵站水泵機(jī)組運(yùn)行工況的偏差以及水庫蓄水庫容的影響。
全線平衡和優(yōu)化調(diào)度主要完成以下功能：
• 防止溢洪
• 保持進(jìn)水/出水池水位
• 全線流量均分
• 最少數(shù)量的泵啟/停
• 為水庫供應(yīng)所需的流量（體積）
• 短期目標(biāo)：達(dá)到最低能源消耗
長遠(yuǎn)目標(biāo)：達(dá)到最低能源成本
7. 通訊功能
監(jiān)控子系統(tǒng)具有與綜合通信網(wǎng)絡(luò)通訊，并預(yù)留與MIS系統(tǒng)接口。 8. 在線自診斷和冗余管理
       監(jiān)控子系統(tǒng)具有完善的系統(tǒng)自檢、診斷和自恢復(fù)、自起動功能，包括系統(tǒng)硬件設(shè)備故障診斷和軟件故障診斷。