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保定市排水總公司數字化信息管理平臺建設
更新時間:2018-06-28 來源:信息化建設 作者:唐偉 王思宇 姚妍彬 盧成偉

  一、項目背景

  保定市排水總公司負責整個保定市區的污水、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,污水泵站主要負責市區居民生活污水的收集和排放;雨水泵站主要負責汛期雨水的收集和排放(雨水泵站多建設在地道橋附近,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,經常造成各種運維故障,如雨水泵站設備故障不能及時發現,地道橋積水嚴重,經常斷交;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,排水泵站內的積水卻無法及時排出等狀況。傳統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字化信息管理平臺的建設。

  二、建設思路

  數字化信息管理平臺是基于物聯網的雨、污水排放處置管理系統,可實現排水總公司對下屬泵站、污水處理廠和其它排水設施的信息化管理,實現雨/污水處理過程數字化、虛擬化、集約化和智能化的目標。

  數字化信息管理平臺可對雨/污水處理關鍵生產指標(水池水位、進出水量、進出水質)、生產設備運行狀態(設備開關狀態、電流、電壓等)和現場視頻等信息進行自動采集、并可實現智能預警和設備自動控制。

  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控可了解市區排水系統的整體運行狀況;通過對現場各種運行數據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、設備異常預警、生產過程優化、輔助運行決策等服務;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、風險分析等能力。

  三、平臺建設

  保定市排水總公司數字化信息管理平臺按系統功能可劃分為3層,即數據采集層、數據傳輸層和系統應用層。

系統拓撲圖如下:

170825 保定市排水總公司數字化信息管理平臺建設 (1).png

  1、數據采集層

  現場傳感器均采用帶有數據遠傳接口的傳感器,標準接口為0-20mA、4-20mA、0-5V、0-10V、開關量接口、脈沖接口、串口(總線帶協議)等。水泵狀態的采集和控制通過對原有水泵啟動柜進行改造得以實現,以適應遠程監控的需要。水泵控制部分的改造要防止遠程、就地同時具有控泵權限,以避免系統不能正確執行自動控泵邏輯(泵閥聯動邏輯、水位控泵邏輯、故障輪泵邏輯等)的運行。

  雨/污水泵站的數據采集:雨/污水泵站安裝數據監控柜,通過各種接口(開關量DI、模擬量AI、串口COM)與現場設備進行對接,最終泵站所有數據通過RJ45網口轉至光纖網絡遠程傳輸至排水總公司的監控中心服務器。泵站內設置本地二級中心,方便維護人員本地管理泵站內的設備。

  數據監控柜內采用先進的CAN總線結構,將各采集、控制模塊統一連接起來,一個模塊的故障不會影響其它模塊的正常運行。采用模塊化結構的數據監控柜,便于系統擴展,減少了后期的運行維護工作。

170825 保定市排水總公司數字化信息管理平臺建設 (2).png

  污水處理廠的數據采集:由于部分污水處理廠已建有DCS系統,其硬件為PLC,已經能夠實現本地的運行管理。針對這種情況,數字化信息管理平臺采用軟件對接的方式(OPC對接、數據庫對接等)獲取此類污水處理廠的現有數據。對于沒有DCS系統的污水處理廠,則采用與雨/污水泵站一樣的數據采集方式。

  2、數據傳輸層

  考慮到泵站、污水處理廠等監控數據的實時性以及視頻傳輸數據量很大等因素,現場終端設備一律采用了支持千兆傳輸的交換機,并采用鋪設光纖的方式將數據傳輸至排水總公司監控中心。

  3、系統應用層

  保定市排水總公司數字化信息管理平臺軟件采用組態工具二次開發而成,可實時、動態的顯示泵站、污水處理廠的運行監控數據,以及地道橋和泵站/污水處理廠的生產現場視頻信息。軟件采用C/S結構、模塊化設計,各功能模塊相對獨立,方便功能擴展。軟件部署環境采用Windows

  Server2008操作平臺和SQLServer2008數據庫引擎。服務器采用主、從運行模式,支持雙機熱備份和自動備份功能,保證了平臺的穩定運行。

  四、建設成果

  保定市排水總公司數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、地道橋的實時監測數據、設備運行狀態和現場視頻圖像,并可與現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計報表并支持按照時間、類型、監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。

  設備維護人員還可以利用該平臺進行設備管理,為現場設備建立電子檔案并實現保修時間、維護時間、檢定時間的自動提示功能,為現場設備資料的查詢、統計提供了便利。

  中心服務器自動存儲現場設備傳送回的各類信息,如監測數據、報警信息、操作記錄、視頻圖像、音頻記錄等并實現自動備份,定時將備份數據存儲于專用的災難服務器(配置磁盤陣列)上,從硬件上最大限度保證數據的可靠性。

設備安裝現場及平臺軟件界面(部分):

170825 保定市排水總公司數字化信息管理平臺建設 (3).png

  保定市排水公司數字化信息管理平臺自2012年建設至今,已安全運行了900多天,系統經過3年多的實際運行檢驗,完全達到甚至超出了設計之初的各項性能指標。

  數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營管理水平,增強了排水總公司對市區排水系統的總體調度和掌控能力,而且及時預警、發現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,減少了因設備故障導致的生產事故。同時,該平臺的建成大大縮減了現場維護人員的數量,雨/污水泵站由以前三班倒的管理模式改變為完全無人值守的管理模式,節省了大量的人員開支,實現了社會效益和經濟效益的雙豐收。

來源:信息化建設  

編輯:王文靜、于存杰

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