一、項目背景
保定市排水總公司負責(zé)整個保定市區(qū)的污水、雨水排放及水處理工作，共管轄15個排水泵站和3個污水處理廠。其中，排水泵站又分為污水泵站和雨水泵站兩 種，污水泵站主要負責(zé)市區(qū)居民生活污水的收集和排放；雨水泵站主要負責(zé)汛期雨水的收集和排放（雨水泵站多建設(shè)在地道橋附近，目的是為了快速排除積水，保障 道路暢通）。3個污水處理廠分別將多個排水泵站輸送來的雨、污水進行集中凈化處理。
長期以來各泵站和污水處理廠自成體系、獨立運行，形成了一座座信息孤島。以往，由于完全依賴人工、信息傳遞不及時，經(jīng)常造成各種運維故障，如雨水泵站設(shè)備故 障不能及時發(fā)現(xiàn)，地道橋積水嚴重，經(jīng)常斷交；污水處理廠來水超過其污水處理能力；污水處理廠滿負荷運行時，排水泵站內(nèi)的積水卻無法及時排出等狀況。傳統(tǒng)管 理方式不僅效率低、管理難度大、而且社會影響差、人工管理成本高，因此催生了保定市排水總公司數(shù)字化信息管理平臺的建設(shè)。
二、建設(shè)思路
數(shù)字化信息管理平臺是基于物聯(lián)網(wǎng)的雨、污水排放處置管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)排水總公司對下屬泵站、污水處理廠和其它排水設(shè)施的信息化管理，實現(xiàn)雨/污水處理過程數(shù)字化、虛擬化、集約化和智能化的目標。
數(shù)字化信息管理平臺可對雨/污水處理關(guān)鍵生產(chǎn)指標（水池水位、進出水量、進出水質(zhì)）、生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)（設(shè)備開關(guān)狀態(tài)、電流、電壓等）和現(xiàn)場視頻等信息進行自動采集、并可實現(xiàn)智能預(yù)警和設(shè)備自動控制。
各級管理人員通過對排水泵站、污水處理廠、地道橋等的遠程實時監(jiān)控可了解市區(qū)排水系統(tǒng)的整體運行狀況；通過對現(xiàn)場各種運行數(shù)據(jù)的智能分析和深入挖掘，為各泵 站、污水處理廠的運營管理提供工藝運行模擬、設(shè)備異常預(yù)警、生產(chǎn)過程優(yōu)化、輔助運行決策等服務(wù)；并具備為排水總公司整體綜合運營決策提供能耗分析、成本分 析、風(fēng)險分析等能力。
三、平臺建設(shè)
保定市排水總公司數(shù)字化信息管理平臺按系統(tǒng)功能可劃分為3層，即數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層和系統(tǒng)應(yīng)用層。
系統(tǒng)拓撲圖如下：
1、數(shù)據(jù)采集層
現(xiàn)場傳感器均采用帶有數(shù)據(jù)遠傳接口的傳感器，標準接口為0-20mA、4-20mA、0-5V、0-10V、開關(guān)量接口、脈沖接口、串口（總線帶協(xié)議）等。 水泵狀態(tài)的采集和控制通過對原有水泵啟動柜進行改造得以實現(xiàn)，以適應(yīng)遠程監(jiān)控的需要。水泵控制部分的改造要防止遠程、就地同時具有控泵權(quán)限，以避免系統(tǒng)不 能正確執(zhí)行自動控泵邏輯（泵閥聯(lián)動邏輯、水位控泵邏輯、故障輪泵邏輯等）的運行。
雨/污水泵站的數(shù)據(jù)采集：雨/污水泵站安裝數(shù)據(jù)監(jiān)控柜，通過各種接口（開關(guān)量DI、模擬量AI、串口COM）與現(xiàn)場設(shè)備進行對接，最終泵站所有數(shù)據(jù)通過RJ45網(wǎng)口轉(zhuǎn)至光纖網(wǎng)絡(luò)遠程傳輸至排水總公司的監(jiān)控中心服務(wù)器。泵站內(nèi)設(shè)置本地二級中心，方便維護人員本地管理泵站內(nèi)的設(shè)備。
數(shù)據(jù)監(jiān)控柜內(nèi)采用先進的CAN總線結(jié)構(gòu)，將各采集、控制模塊統(tǒng)一連接起來，一個模塊的故障不會影響其它模塊的正常運行。采用模塊化結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)監(jiān)控柜，便于系統(tǒng)擴展，減少了后期的運行維護工作。
污水處理廠的數(shù)據(jù)采集：由于部分污水處理廠已建有DCS系統(tǒng)，其硬件為PLC，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)本地的運行管理。針對這種情況，數(shù)字化信息管理平臺采用軟件對接的方式（OPC對接、 數(shù)據(jù)庫對接等）獲取此類污水處理廠的現(xiàn)有數(shù)據(jù)。對于沒有DCS系統(tǒng)的污水處理廠，則采用與雨/污水泵站一樣的數(shù)據(jù)采集方式。
2、數(shù)據(jù)傳輸層
考慮到泵站、污水處理廠等監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時性以及視頻傳輸數(shù)據(jù)量很大等因素，現(xiàn)場終端設(shè)備一律采用了支持千兆傳輸?shù)慕粨Q機，并采用鋪設(shè)光纖的方式將數(shù)據(jù)傳輸至排水總公司監(jiān)控中心。
3、系統(tǒng)應(yīng)用層
保定市排水總公司數(shù)字化信息管理平臺軟件采用組態(tài)工具二次開發(fā)而成，可實時、動態(tài)的顯示泵站、污水處理廠的運行監(jiān)控數(shù)據(jù)，以及地道橋和泵站/污水處理廠的生 產(chǎn)現(xiàn)場視頻信息。軟件采用C/S結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計，各功能模塊相對獨立，方便功能擴展。軟件部署環(huán)境采用Windows Server2008操作平臺和SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫引擎。服務(wù)器采用主、從運行模式，支持雙機熱備份和自動備份功能，保證了平臺的穩(wěn)定運行。
四、建設(shè)成果
保定市排水總公司數(shù)字化信息管理平臺建成以后，各級管理人員可遠程查看各泵站、污水處理廠、地道橋的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、設(shè)備運行狀態(tài)和現(xiàn)場視頻圖像，并可與現(xiàn)場 維護人員進行實時對講。平臺軟件可集中顯示所有報警信息并能夠以聲、光和短信等多種形式通知值班人員，以便故障得到及時處理。軟件還可自動生成各種分析曲 線和統(tǒng)計報表并支持按照時間、類型、監(jiān)測點等多種形式查詢歷史信息，大大減輕了管理人員的工作量。
設(shè)備維護人員還可以利用該平臺進行設(shè)備管理，為現(xiàn)場設(shè)備建立電子檔案并實現(xiàn)保修時間、維護時間、檢定時間的自動提示功能，為現(xiàn)場設(shè)備資料的查詢、統(tǒng)計提供了便利。
中心服務(wù)器自動存儲現(xiàn)場設(shè)備傳送回的各類信息，如監(jiān)測數(shù)據(jù)、報警信息、操作記錄、視頻圖像、音頻記錄等并實現(xiàn)自動備份，定時將備份數(shù)據(jù)存儲于專用的災(zāi)難服務(wù)器（配置磁盤陣列）上，從硬件上最大限度保證數(shù)據(jù)的可靠性。
設(shè)備安裝現(xiàn)場及平臺軟件界面（部分）：
保定市排水公司數(shù)字化信息管理平臺自2012年建設(shè)至今，已安全運行了900多天，系統(tǒng)經(jīng)過3年多的實際運行檢驗，完全達到甚至超出了設(shè)計之初的各項性能指標。
數(shù)字化信息管理平臺不僅大幅度提升了保定市排水總公司的經(jīng)營管理水平，增強了排水總公司對市區(qū)排水系統(tǒng)的總體調(diào)度和掌控能力，而且及時預(yù)警、發(fā)現(xiàn)了多起排水 泵運行故障，使管理人員得以及時做出正確決策，減少了因設(shè)備故障導(dǎo)致的生產(chǎn)事故。同時，該平臺的建成大大縮減了現(xiàn)場維護人員的數(shù)量，雨/污水泵站由以前三 班倒的管理模式改變?yōu)橥耆珶o人值守的管理模式，節(jié)省了大量的人員開支，實現(xiàn)了社會效益和經(jīng)濟效益的雙豐收。
注：本文已刊登在《信息化建設(shè)》雜志，2016年5期，如需轉(zhuǎn)載，請標注轉(zhuǎn)載來源、作者單位、作者姓名等信息，否則視為侵權(quán)。
