和利时HOLLiSCADA系统在市政工程中的应用

★北京和利时智能技术有限公司 齐越

和利时HOLLiSCADA系统在市政工程中的应用

★北京和利时智能技术有限公司 齐越

1 引言

在“中国制造2025”的大背景下，市政工程行业将获得更大的发展，政府财政未来将加大对城市公用事业投资比重，需要以更加高效的效率和优良的质量完成市政工程。利用控制技术、通信技术、信息技术相结合的新一代市政工程控制模式的应用将进入快车道，成为智慧城市建设发展不可缺少的一脉。

2 HOLLiSCADA系统的解决方案

某市作为国家智慧试点城市，二次供水改造是重点民生工程之一。和利时承接了该市水务集团所管辖的78个泵站、5个水厂、36个城市管网监测点的自控项目，负责为监控中心HOLLiSCADA平台、设备管理系统、移动终端等工作提供解决方案。水务集团监控中心掌握大客户用水规律，同时满足节能、高效运营的需求，各泵站均实行无人值守，将水厂、泵站的视频、监控信号汇总到监控中心集中控制管理。如图1是该工程系统图。

（1）通讯方案设计

监控中心与各泵站、水厂距离较远，如果铺设光纤进行传输成本支出较高，居民小区施工困难等问题，综合实际情况考虑，监控中心与各泵站、水厂、管网在线装置之间的通讯通过电信部门ADSL有线宽带网络、4G无线网络等，并采用VPN技术实现无缝链接，泵站内部控制采用现场总线通讯形式实现。

VPN虚拟专用网络提供三种隧道协议：PPTP、L2TP和IPSec。本项目中采用IPSec协议，IPSec VPN是基于IPSec协议的VPN技术，由IPSec协议提供隧道安全保障。IPSec是一种由IETF设计的端到端的确保基于IP通讯的数据安全性的机制。它为Internet上传输的数据提供了高质量的、可互操作的、基于密码学的安全保证。利用VPN技术通过特殊的加密通讯协议将互联网上位于不同地方的监控中心、泵站、水厂、管网在线装置之间建立一条专有的通讯线路。除具备传统VPN技术的安全性、可靠性、兼容性以外，还根据现场特性增加了外网配置、内网配置、智能限速（有效分配带宽，使专用网络更稳定）、地址转换（将原有网络地址转换为专用网络地址，使通讯更直接更有效）、专用地址分配等功能。在通讯方式上不仅支持有线，而且支持无线，使通讯链路更加完整。

泵站控制采用现场总线通讯形式与受控设备（变频器、软启）、过程仪表、电力监控仪表等通讯，可以使控制系统从设计、安装、调试、生产运行及日常维修维护效率成本大大降低。具体体现在：减少新增采集点信号分配、隔离模块费用降低硬件配置成本，减少控制电缆数量降低安装成本，降低设备维修维护成本，普遍采用标准接口增加系统通用性、安全性及可靠性。

（2）监控中心HOLLiSCADA平台

图1 某市二次供水控制工程系统图

HOLLiSCADA平台利用控制技术、通信技术、信息技术实现对各泵站供水设备、电力设备及在线、分析仪表的远程监控，系统支持视频、安防、管网、设备管理、通讯、GIS等多业务系统集成，最终为监控中心、管理人员形成综合性的监控平台。

采用三层系统设计框架，各层工作产品具有各自不同的生命周期，每一层都使用下一层提供的接口、工具或程序库进行开发、定制、组态。

利用完整的历史数据和报警事件数据，系统进行分析统计、事故分析和追忆，实现了泵站的自动化、信息化管理，解决了自动化水平低、设备运行安全问题突出、运行管理和技术分析受地域条件限制较大的问题，保证泵站更安全、可靠、经济的运行。图2是部分泵站的HOLLiSCADA平台监控图。

图2 泵站的HOLLiSCADA平台监控图

（3）泵站系统

泵站系统完全采用和利时产品，选用模块化的分布式控制系统并充分考虑其可靠性、先进性、可扩充性，能满足中高级控制性能的要求。

按管网调控程序对所属泵站的工艺过程、电气设备进行自动控制，同时采集工艺参数、电气参数、安防及电气设备运行状态。通过通信网络与中央控制室的HOLLiSCADA系统进行通信。向HOLLiSCADA系统传送数据，并接受HOLLiSCADA系统发出的开停机命令。柜体设计触摸屏可实现本地控制各设备的启停控制、状态监视，极大地方便了系统调试、巡检或检修时的需要。

3 项目的主要特点

本项目集合基于地理定位的GIS综合监测功能、控制操作的智能终端授权登录功能、报警联动的反馈功能、分析统计的趋势报表功能、系统冗余的切换功能、人机交互的大屏幕功能及时钟同步、事件记录、WEB发布、短信通知等于一体，主要特点有：

（1）冗余网络

为减少泵站、水厂等受控站点因意外而中断通讯的风险，通过即时响应保证监控数据连续性，从而降低关键数据流上任意一点失效所带来的影响，确定在有线网络基础上，受控站点增加无线通讯设备，网络架构实行冗余部署，系统软硬件配置按冗余解决方案完成，进一步提高安全可靠性。

（2）设备管理

设备管理主要功能有：设备台账管理、维修提示设定、设备维修工作票管理、WEMS移动维修告警、自动派单功能、分级接单处理等。采用移动运营商进行无线维修告警，自动发生现场设备的故障报警信息，自动发送现场设备的预防性维修提示信息，根据设备编码，实时查询设备台账信息等。

（3）能源管理

利用电力设备采集电能计量各参数，通过对供水特点有效的技术分析，采用动态监控技术、参数智能控制等技术，通过建立数学模型，准确计算设备能源消耗情况，从而实现有效监控，进一步提升供水系统智能化控制水平。通过能源管理解决方案，可实现降低能源系统运行成本，提高能源管理效率。

（4）管网调度

利用管网在线监测设备采集到的参数以及管网调度系统中提供的历史归档数据做数据分析，生成实时数据模型，可以反映管道异常工作情况，分析用水高峰、低谷、平段时段管网压力分布，并对当前及未来需求流量、压力等指标进行预测，为系统是否满足需要提供决策支持。

4 小结

通过使用和利时HOLLiSCADA系统对该泵站进行改造后，泵站逐步实现由供水企业统一规范化管理，产权清晰，权责明确，供水安全得到了保障，不仅实现24小时供水全覆盖，而且供水水质得到全面提升，真正实现了由源头到居民用户终端的“一条龙”供水服务，企业经济效益和社会效益成效显著。卫生监督部门对本项目泵站进行水样检验评估，各项水质指标均符合国家标准，水质综合合格率达100%。改造后，管网漏失现象得到控制，以改造前的6个泵站为例，日供水总量在11,000吨～13,000吨，改造后日供水量3800吨至4300吨，减少水的流失在60%以上。