隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市雨、污水的排放壓力也日益增大。在各大城市均分散部署著數(shù)量眾多的雨、污水排放泵站。由于各個(gè)泵站分散廣泛，傳統(tǒng)上排水管理中心只能是派人到現(xiàn)場(chǎng)才能夠了解各個(gè)泵站的運(yùn)營情況。這種簡(jiǎn)單的監(jiān)管方式不但耗費(fèi)大量的人力物力，也不能做到整體的集中管理。因此，一個(gè)能夠采集現(xiàn)場(chǎng)泵站運(yùn)行參數(shù)、可以在中心實(shí)時(shí)查看各個(gè)分散泵站的運(yùn)行狀況的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就具有非常大的實(shí)際應(yīng)用意義。
天津保稅區(qū)于
一、系統(tǒng)概述
天津保稅區(qū)雨污水泵站遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括三個(gè)層次：生產(chǎn)調(diào)度中心監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(中心站)、無線通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、泵站計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（分控站），系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示。
二、泵站計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（分控站）
泵站計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（分控站）：以工業(yè)PLC為控制核心，控制各個(gè)泵站的電氣設(shè)備，每個(gè)泵站配置一臺(tái)工控機(jī)并安裝組態(tài)王軟件KingView與泵站PLC通訊，負(fù)責(zé)采集泵站PLC上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。針對(duì)每一個(gè)泵站設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際點(diǎn)數(shù)的不同安裝KingView軟件，具有權(quán)限的操作員可在本地計(jì)算機(jī)上修改與之相連的PLC控制參數(shù)，監(jiān)控該區(qū)域泵站的運(yùn)行狀態(tài)，并且可以定時(shí)生成記錄泵站運(yùn)行狀況的Excel報(bào)表文件。
分控站主要實(shí)現(xiàn)以下功能：
a) 顯示功能： 泵站區(qū)域布置圖，工藝流程圖等圖形化操作界面，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示供電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、水泵工作電流、水泵工作狀態(tài)、格柵運(yùn)行狀態(tài)、閘門開關(guān)狀態(tài)、格柵前后液位差等參數(shù)，顯示相關(guān)趨勢(shì)圖，歷史數(shù)據(jù)及歷史記錄；
b) 報(bào)警功能：依據(jù)泵站運(yùn)行設(shè)備工作參數(shù)、實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)報(bào)警并顯示，區(qū)分報(bào)警級(jí)別；
c) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：具有運(yùn)行參數(shù)歷史數(shù)據(jù)庫、歷史報(bào)警數(shù)據(jù)庫、查詢顯示和打印功能；
d) 報(bào)表：系統(tǒng)自動(dòng)依據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，編制日、月、季度、年運(yùn)行報(bào)表；
e) 控制功能：通過泵站監(jiān)控計(jì)算機(jī)可對(duì)各設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制；
f) 參數(shù)修改：可對(duì)各設(shè)備自動(dòng)控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改；
三、無線通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
分控站與中心站之間的數(shù)據(jù)傳輸采用TD-SCDMA無線方式進(jìn)行通訊；并采用VPN技術(shù)和防火墻技術(shù)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?；各分控站將采集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與設(shè)備狀態(tài)信號(hào)等通過無線方式發(fā)送至中心站。中心站設(shè)置通訊服務(wù)器安裝OPC Server（數(shù)據(jù)中心）與各分控站設(shè)備通訊，實(shí)時(shí)采集各分控站數(shù)據(jù)。該無線通信系統(tǒng)具有較強(qiáng)的信號(hào)抗衰弱能力，具有向下平滑兼容能力。
四、生產(chǎn)調(diào)度中心監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（中心站）
中心站包括數(shù)據(jù)信息層和管理層。中心站具有系統(tǒng)擴(kuò)展能力并能滿足遠(yuǎn)期升級(jí)和泵站不斷增加的要求。
數(shù)據(jù)信息層位于中心站底層，配備兩臺(tái)服務(wù)器，安裝KingHistorian工業(yè)數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯總與存儲(chǔ)功能，為管理人員提供數(shù)據(jù)平臺(tái)；其中一臺(tái)工控機(jī)上安裝KingView無限點(diǎn)運(yùn)行軟件與OPC Server進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)視及其控制。另外一臺(tái)工控機(jī)上安裝KingView無限點(diǎn)運(yùn)行軟件和WebServer與OPC Server進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)Web發(fā)布功能，使管理層人員通過IE就可以監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與查看相關(guān)生產(chǎn)報(bào)表。
中心站各計(jì)算機(jī)采用以太網(wǎng)方式通訊，通過以太網(wǎng)與數(shù)據(jù)通訊服務(wù)器OPC Server相連，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)各泵站遠(yuǎn)程設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，KingView組態(tài)軟件具有OPC客戶端功能，可從通訊服務(wù)器OPC Server上獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。各分控站上的數(shù)據(jù)信息均保存到KingHistorian數(shù)據(jù)服務(wù)器上，該服務(wù)器作為企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)中心，為其它的管理計(jì)算機(jī)提供可靠數(shù)據(jù)。
管理層位于中心站頂層，該層所有具有權(quán)限的計(jì)算機(jī)均可以通過Web方式訪問現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)趨勢(shì)、報(bào)表、歷史趨勢(shì)等，對(duì)于具有較高權(quán)限的計(jì)算機(jī)在必要時(shí)可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。
本系統(tǒng)管理層支持在家辦公功能，對(duì)于具有一定權(quán)限的計(jì)算機(jī)只要擁有系統(tǒng)VPN密碼，均可以通過VPN撥號(hào)的方式連入本系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在家通過Web方式瀏覽現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與相關(guān)的管理報(bào)表。
五、 系統(tǒng)特點(diǎn)
本系統(tǒng)管理控制級(jí)位于中心站，該層平常不參與各站點(diǎn)的實(shí)際控制，只在總體上協(xié)調(diào)各站工作情況；同時(shí)對(duì)特別重要參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，統(tǒng)計(jì)各站點(diǎn)設(shè)備、參數(shù)數(shù)據(jù)；在發(fā)生特殊情況下，可通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)下層站點(diǎn)進(jìn)行直接控制。
操作員級(jí)位于分控站，由區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行控制，其等級(jí)可對(duì)設(shè)備直接進(jìn)行控制，并可修改一定的參數(shù)，同時(shí)對(duì)該站站點(diǎn)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行控制設(shè)置，該類動(dòng)作也可在網(wǎng)絡(luò)或是分控站直接進(jìn)行。
本系統(tǒng)具有極高的穩(wěn)定性和可靠性，中心站兩臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)具備雙機(jī)熱備功能，雙機(jī)熱備是為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行而增加的功能。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，主、從機(jī)都啟動(dòng)，但從機(jī)不采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而是通過網(wǎng)絡(luò)從主機(jī)獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)負(fù)責(zé)對(duì)主機(jī)的監(jiān)聽。當(dāng)主機(jī)停機(jī)后，從機(jī)采集數(shù)據(jù)并完全取代主機(jī)的功能，主機(jī)恢復(fù)運(yùn)行后，從機(jī)停止數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀況。
在中心站與現(xiàn)場(chǎng)通訊發(fā)生故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)分控站能連續(xù)獨(dú)立地控制和其有關(guān)的設(shè)備（各分站都處于各分站PLC自控狀態(tài)下）；同時(shí)故障區(qū)域的分控站通過其自身的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立工作；當(dāng)分控站發(fā)生通訊故障時(shí)，不影響其它站點(diǎn)的通訊，通過其自動(dòng)控制系統(tǒng)獨(dú)立控制，并且根據(jù)控制方式不同分為管理控制級(jí)和操作員級(jí)。
六、監(jiān)控畫面效果及WEB發(fā)布
6.1 組態(tài)畫面展示
泵站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組態(tài)王畫面效果如圖2、3所示。
6.2 WEB發(fā)布
本項(xiàng)目采用北京亞控公司的組態(tài)王WEB 發(fā)布功能包WebServer，組態(tài)王的WEB發(fā)布包括：畫面的發(fā)布和數(shù)據(jù)的發(fā)布。管理和生產(chǎn)人員可以通過IE瀏覽器，實(shí)現(xiàn)工廠信息可視化，并根據(jù)一定的權(quán)限進(jìn)行不同的查詢和操作。
圖4 WEB發(fā)布效果
a) 畫面發(fā)布
b) 數(shù)據(jù)發(fā)布
WEB數(shù)據(jù)發(fā)布包括：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，WEB數(shù)據(jù)發(fā)布效果如圖4所示。
七、結(jié)語
天津保稅區(qū)雨污水泵站遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于2009年11月正式通過驗(yàn)收投入運(yùn)行，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與無線3G網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的應(yīng)用把地理位置分散的泵站推向集中化、信息化管理，極大的節(jié)省了泵站運(yùn)營維護(hù)耗費(fèi)的人力、物力資源。