• 关键词：                                                                数字化信息管理平台                                                                排水泵站                                                                无人值守

• 摘要：结合保定市排水总公司数字化信息管理平台的工程示例，对排水信息化系统的建设目的、实现功能、管理方式、平台结构和建设成果等多方面进行了深入剖析，该平台的建设为其它城市的排水信息化管理工作提供了借鉴思路和可参观的成功案例。

一、项目背景 

   保定市排水总公司负责整个保定市区的污水、雨水排放及水处理工作，共管辖15个排水泵站和3个污水处理厂。其中，排水泵站又分为污水泵站和雨水泵站两 种，污水泵站主要负责市区居民生活污水的收集和排放；雨水泵站主要负责汛期雨水的收集和排放（雨水泵站多建设在地道桥附近，目的是为了快速排除积水，保障 道路畅通）。3个污水处理厂分别将多个排水泵站输送来的雨、污水进行集中净化处理。
   长期以来各泵站和污水处理厂自成体系、独立运行，形成了一座座信息孤岛。以往，由于完全依赖人工、信息传递不及时，经常造成各种运维故障，如雨水泵站设备故 障不能及时发现，地道桥积水严重，经常断交；污水处理厂来水超过其污水处理能力；污水处理厂满负荷运行时，排水泵站内的积水却无法及时排出等状况。传统管 理方式不仅效率低、管理难度大、而且社会影响差、人工管理成本高，因此催生了保定市排水总公司数字化信息管理平台的建设。
 
二、建设思路
   数字化信息管理平台是基于物联网的雨、污水排放处置管理系统，可实现排水总公司对下属泵站、污水处理厂和其它排水设施的信息化管理，实现雨/污水处理过程数字化、虚拟化、集约化和智能化的目标。
   数字化信息管理平台可对雨/污水处理关键生产指标（水池水位、进出水量、进出水质）、生产设备运行状态（设备开关状态、电流、电压等）和现场视频等信息进行自动采集、并可实现智能预警和设备自动控制。
   各级管理人员通过对排水泵站、污水处理厂、地道桥等的远程实时监控可了解市区排水系统的整体运行状况；通过对现场各种运行数据的智能分析和深入挖掘，为各泵 站、污水处理厂的运营管理提供工艺运行模拟、设备异常预警、生产过程优化、辅助运行决策等服务；并具备为排水总公司整体综合运营决策提供能耗分析、成本分 析、风险分析等能力。
 
三、平台建设
   保定市排水总公司数字化信息管理平台按系统功能可划分为3层，即数据采集层、数据传输层和系统应用层。
   系统拓扑图如下：

1、数据采集层 

现场传感器均采用带有数据远传接口的传感器，标准接口为0-20mA、4-20mA、0-5V、0-10V、开关量接口、脉冲接口、串口（总线带协议）等。 水泵状态的采集和控制通过对原有水泵启动柜进行改造得以实现，以适应远程监控的需要。水泵控制部分的改造要防止远程、就地同时具有控泵权限，以避免系统不 能正确执行自动控泵逻辑（泵阀联动逻辑、水位控泵逻辑、故障轮泵逻辑等）的运行。 

雨/污水泵站的数据采集：雨/污水泵站安装数据监控柜，通过各种接口（开关量DI、模拟量AI、串口COM）与现场设备进行对接，最终泵站所有数据通过RJ45网口转至光纤网络远程传输至排水总公司的监控中心服务器。泵站内设置本地二级中心，方便维护人员本地管理泵站内的设备。 

数据监控柜内采用先进的CAN总线结构，将各采集、控制模块统一连接起来，一个模块的故障不会影响其它模块的正常运行。采用模块化结构的数据监控柜，便于系统扩展，减少了后期的运行维护工作。

污水处理厂的数据采集：由于部分污水处理厂已建有DCS系统，其硬件为PLC，已经能够实现本地的运行管理。针对这种情况，数字化信息管理平台采用软件对接的方式（OPC对接、 数据库对接等）获取此类污水处理厂的现有数据。对于没有DCS系统的污水处理厂，则采用与雨/污水泵站一样的数据采集方式。
2、数据传输层 

考虑到泵站、污水处理厂等监控数据的实时性以及视频传输数据量很大等因素，现场终端设备一律采用了支持千兆传输的交换机，并采用铺设光纤的方式将数据传输至排水总公司监控中心。
3、系统应用层 

保定市排水总公司数字化信息管理平台软件采用组态工具二次开发而成，可实时、动态的显示泵站、污水处理厂的运行监控数据，以及地道桥和泵站/污水处理厂的生 产现场视频信息。软件采用C/S结构、模块化设计，各功能模块相对独立，方便功能扩展。软件部署环境采用Windows Server2008操作平台和SQL Server 2008数据库引擎。服务器采用主、从运行模式，支持双机热备份和自动备份功能，保证了平台的稳定运行。
 
四、建设成果 

保定市排水总公司数字化信息管理平台建成以后，各级管理人员可远程查看各泵站、污水处理厂、地道桥的实时监测数据、设备运行状态和现场视频图像，并可与现场 维护人员进行实时对讲。平台软件可集中显示所有报警信息并能够以声、光和短信等多种形式通知值班人员，以便故障得到及时处理。软件还可自动生成各种分析曲 线和统计报表并支持按照时间、类型、监测点等多种形式查询历史信息，大大减轻了管理人员的工作量。 

设备维护人员还可以利用该平台进行设备管理，为现场设备建立电子档案并实现保修时间、维护时间、检定时间的自动提示功能，为现场设备资料的查询、统计提供了便利。
   中心服务器自动存储现场设备传送回的各类信息，如监测数据、报警信息、操作记录、视频图像、音频记录等并实现自动备份，定时将备份数据存储于专用的灾难服务器（配置磁盘阵列）上，从硬件上最大限度保证数据的可靠性。
 
   设备安装现场及平台软件界面（部分）：

   保定市排水公司数字化信息管理平台自2012年建设至今，已安全运行了900多天，系统经过3年多的实际运行检验，完全达到甚至超出了设计之初的各项性能指标。
   数字化信息管理平台不仅大幅度提升了保定市排水总公司的经营管理水平，增强了排水总公司对市区排水系统的总体调度和掌控能力，而且及时预警、发现了多起排水 泵运行故障，使管理人员得以及时做出正确决策，减少了因设备故障导致的生产事故。同时，该平台的建成大大缩减了现场维护人员的数量，雨/污水泵站由以前三 班倒的管理模式改变为完全无人值守的管理模式，节省了大量的人员开支，实现了社会效益和经济效益的双丰收。
 
注：本文已刊登在《信息化建设》杂志，2016年5期，如需转载，请标注转载来源、作者单位、作者姓名等信息，否则视为侵权。