SCADA系统在城市分散式污水处理设施管理中的应用

高丹+祝云+韩雪凌

摘要介绍SCADA系统在城市分散式污水处理设施管理中的建设背景、意义，结合现时特点分析SCADA系统建设需求，提出SCADA系统建设方案以及系统功能。

关键词分散式污水处理设施；SCADA；需求分析；建设方案

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）12-0080-01

SCADA系统对现场运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。

近年来随着城市化建设的迅猛发展，城市不断长高长大，由于城市空间跨度较大，部分排水主干管的升级改造相对滞后，造成城市排水管网运行负荷不断增加，下游集中式污水处理厂运行几近满负荷甚至超负荷运行。为应对这一难题，根据城市特点建设分散式污水处理设施——中水处理站。同时一些大型小区、学校等也自建了小规模的中水处理站。

济南市一方面探索建设分散式污水处理设施，以缓解排水系统压力，另一方面加强管理，建设中水站远程监控SCADA系统实现对分散式污水处理设施的集中管理。到目前为止已经建设9座中水站，减排能力6万吨/日。再加上社会众多配套自建中水处理设施，有效缓解了排水系统运行压力。

1建设需求分析

建设中水站SCADA系统平台，对分散式污水处理设施进行集中监督、管理、调度，一方面实现对水质、运行设备参数以及安防等日常运营数据的采集，为日常生产安排提供数据决策支持。另一方面，有效应对突发事件，做到快速、准确指挥调度。

通过建设中水站SCADA系统要求实现四方面功能：

1）实现集约化管理，通过网络连接，将分散的污水处理设施SCADA监控系统进行集合统一管理。根据工艺运行情况、设备维护保养要求以及环保等监管部门的要求，集中管理先进、技术过硬、经验丰富的管理团队合理安排生产、养护、维修工作，及时发现、分析、解决生产隐患。

2）实现生产过程的动态监控，通过动态采集实时（COD、氨氮等）进出水水质、设备（电流、电压）等过程运行数据、（溶解氧等）工艺运行过程水质变化数据和工艺控制动作指令等，实现运行过程的动态监控。

3）实现先进、快捷的数据管理，通过统一的管理平台进行中水站运行管理数据查询、统计报表、打印输出的办公自动化。实现对系统基本信息和分析数据交换、汇总、分析、加工。提高了工作效率及对突发事故的应对速度。

4）实现高效指挥调度，充分利用视频监控、数据查询系统，对突发安全事故、生产故障等实现远程监控、指挥调度，以及查询历史数据，追朔事故原因，准确判断决策。

2系统建设方案

系统由三大部分组成，分别是分散独立的中水处理站SCADA子系统、系统通信网络和集中管理平台三部分。

1）系统结构。集中管理平台通过组建智能管理SCADA子系统、视频监控子系统、信息化管理子系统将分散独立的中水处理站集中整合，对安全防护、生产计划、养护维修进行统一分析安排和调度，VPN专网使信息通讯更加安全、高速、稳定，从而实现集约化、规范化、高效化管理。

2）子系统功能。中水站SCADA子系统实现对中水站的实时数据集成；具有高度可扩展性，全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、ActiveX、DNA标准；通过组态实现图形显示、累积计算、历史数据保存、曲线调用，权限管理等；实现多类型报表功能；实现报警功能，短信报警等。

视频监控子系统可以对任意一个监控点的信息进行实时监控、查询、回放，还可以实现统一的用户管理、设备管理、故障管理、存储管理等功能。系统支持软件方式完成的“虚拟矩阵”（Virtual Matrix）功能。支持通过解码器（或解码卡）将来自远端的网络视频信号还原为模拟视频信号，可以实现任何一路图象到任何一路解码输出的矩阵控制功能，可以画面切换、轮巡。利用模拟显示终端来显示所有的远端摄像机的画面。支持使用软件代替模拟硬件矩阵，完成图像的矩阵切换功能。

信息化管理子系统可以实现中水站运行管理数据的数据入库统一管理，方便快捷的进行数据查询、数据对比分析、统计报表、打印输出的办公自动化，实现对SCADA子系统数据处理的集中展现应用。

3）网络设计。针对不同主体我们分别采用有线专网和GPRS无线网络两种方式。

有线专网针对直属中水站设计，传输数据为视频监控数据、中水站监测数据。视频监控数据为三路监控视频，每路传输占带宽500-600K，合计为1.5-1.8M；中水站监测数据传输占带宽<5K。系统整合后，除去网络传输协议开销，要求单点总带宽≥2M。监测管理系统使用VPN专用网络，与互联网做物理隔离，以期达到传输数据的安全性，配置为≥2M链路。

针对多个社会中水站的系统接入，计划采用GPRS无线网络进行传输。考虑到中水站监测数据传输占带宽非常低，GPRS无线网络可提供高达115kbit/s的传输速率（最高值为171.2kbit/s），完全满足需求。

4）数据库设计。实时数据库系统完成对实时数据处理的同时，能够对历史数据完成大量的存储，历史数据以数据变化和定时存储两种方式进行历史数据保存、过程归档处理；采用功能强大的压缩算法，按高压缩格式保存数据，增加数据的保存时间，数据保存时间为1年以上，数据保存更新周期最少为1秒。

历史数据查询通过提供的历史趋势和历史报表等工具可以在线查看历史数据，完成历史数据查询。

事故分析通过实时数据库能够在线对历史数据回读，同时也有将外部数据插入到历史数据库的功能，通过这些历史数据结合提供的工具能够完成对事故的分析。

实时数据库提供标准OLE控件接口，可以将数据库中的实时数据和历史数据读出，方便与其他系统建模工具的接口，同时通过这个接口也可以实现与其他先进控制软件、优化控制软件进行数据交换，方便扩展先进控制和优化控制。

3结束语

通过有限专网将分散的多主体中水处理站进行远距离连接，将分散的SCADA子系统进行发散式串联，实现了分散的中水处理站集约化管理，有效的降低了管理成本，更加充分的发挥了管理团队的能量。通过将现代信息化技术引进公用事业管理，济南市逐渐探索出了一条污水分散式处理设施的管理思路。、

参考文献

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