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一、項(xiàng)目背景

人類的活動(dòng)已造成大量的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活廢棄物排入水中，導(dǎo)致水資源受到污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全世界每年約有4200多億立方米的污水排入江河湖海，污染了5.5萬(wàn)億立方米的淡水，這相當(dāng)于全球徑流總量的14%以上。而且，隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，污水的種類和數(shù)量也在迅猛增加，對(duì)水體的污染也日趨廣泛和嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅著人類的健康和安全。環(huán)保專家認(rèn)為對(duì)于保護(hù)環(huán)境來(lái)說(shuō)，工業(yè)污水管理比城市污水管理更為重要。

隨著工業(yè)園區(qū)的大規(guī)模興起，工業(yè)污水的排放也變得相對(duì)集中，管理需求也更為急迫。工業(yè)園區(qū)的企業(yè)所帶來(lái)的水污染往往是直接的，生產(chǎn)過(guò)程中的污染物與產(chǎn)生的污水，若不經(jīng)妥善處理就排放，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，嚴(yán)重破壞園區(qū)周邊水質(zhì)，并可能帶給用水人員一定的健康威脅。此外，哪怕在對(duì)污水進(jìn)行治理之后，由于其過(guò)程難以管理，也會(huì)導(dǎo)致真實(shí)的處理情況不明確，無(wú)法采取針對(duì)性強(qiáng)的措施去解決相關(guān)問(wèn)題。針對(duì)這一現(xiàn)象，工業(yè)園區(qū)就急需建立一套污水信息化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)污水治理的全方位、多角度、跨區(qū)域的管理，確保污染物的零排放，為實(shí)現(xiàn)祖國(guó)的“綠水青山就是金山銀山”的目標(biāo)做貢獻(xiàn)。

二、項(xiàng)目概述

該解決方案所涉及的內(nèi)容包括：現(xiàn)地級(jí)設(shè)備的改造和數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)、通用組態(tài)軟件ForceControl/SCADA平臺(tái)軟件eForceCon、實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)pSpace、信息化平臺(tái)FinforWorx的搭建，項(xiàng)目的主體是FinforWorx信息化平臺(tái)。

在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，首先需要對(duì)工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)的廢水排放情況以及水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中的監(jiān)測(cè)，并及時(shí)的根據(jù)實(shí)時(shí)信息提供相應(yīng)的報(bào)警以及預(yù)警，幫助管理人員發(fā)現(xiàn)并處理水質(zhì)問(wèn)題，確保污水排放達(dá)標(biāo)和安全。在此之上，還需要針對(duì)相應(yīng)的重點(diǎn)污水設(shè)備進(jìn)行一定的管理，幫助園區(qū)企業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的污水合格排放。最后，對(duì)于處理過(guò)程中已發(fā)生的事故/事件，該信息化系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)追溯，幫助管理人員定位問(wèn)題發(fā)生的根本原因以及時(shí)間、所屬單位，便于事件定位以及追責(zé)，以此來(lái)提高污水管理的可控性，同時(shí)提升園區(qū)污水運(yùn)營(yíng)管理的整體信息化水平。

三、方案價(jià)值

3.1. 方案亮點(diǎn)

• 方案所采用的FinforWorx、ForceControl、eForcecon、pSpace均為力控自主研發(fā)的產(chǎn)品，并充分延續(xù)了力控產(chǎn)品系列的可組態(tài)思想，并且產(chǎn)品間能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，在大幅縮短項(xiàng)目建設(shè)周期的同時(shí)，也降低了二次開(kāi)發(fā)難度；

• 系統(tǒng)平臺(tái)采用C/S以及B/S結(jié)合的系統(tǒng)架構(gòu)，能夠滿足多并發(fā)訪問(wèn)的需求，從而實(shí)現(xiàn)靈活管理的作用；

• 所建設(shè)的系統(tǒng)具有豐富的二次開(kāi)發(fā)接口，能夠支持與第三方平臺(tái)的無(wú)縫對(duì)接；

• 支持多達(dá)3000種工業(yè)驅(qū)動(dòng)協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)與設(shè)備層的快速對(duì)接，達(dá)到節(jié)省驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)費(fèi)用和縮短工期的作用；

• FinforWorx具備豐富的監(jiān)控管理組件模塊，在經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單配置后，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)污水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行全方位、多維度的分析，簡(jiǎn)單易用且性能優(yōu)異。

3.2. 方案價(jià)值

該系統(tǒng)平臺(tái)能夠試下自動(dòng)對(duì)工業(yè)園區(qū)內(nèi)的涉水企業(yè)以及槽車的水量水質(zhì)等信息進(jìn)行分析處理，并以直觀方式反饋給管理者最有效的監(jiān)控管理數(shù)據(jù)，管理者也能夠依次為依據(jù)進(jìn)行有針對(duì)性的生產(chǎn)工藝調(diào)整，最終得以有效提高園區(qū)污水治理水平，并確保環(huán)境以及周邊居民的生活安全，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的安全生產(chǎn)。

四、設(shè)計(jì)概述

本解決方案由力控自主研發(fā)產(chǎn)品“工業(yè)采集網(wǎng)關(guān)+通用組態(tài)軟件ForceControl+監(jiān)控組態(tài)軟件eForceCon+實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)pSpace +信息化系統(tǒng)FinforWorx”進(jìn)行聯(lián)合部署，包括三個(gè)層次，即：數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層、監(jiān)控調(diào)度層、數(shù)據(jù)中心層、管理分析層。

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層：采用工業(yè)采集網(wǎng)關(guān)，將各區(qū)域子站現(xiàn)場(chǎng)大量分散的設(shè)備連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了不同控制設(shè)備、智能儀表的數(shù)據(jù)集中監(jiān)控管理，也為各區(qū)域的站控調(diào)度層解決了通訊協(xié)議不統(tǒng)一、協(xié)議管理混亂、物理鏈路通訊不穩(wěn)定導(dǎo)致上層系統(tǒng)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的問(wèn)題。

監(jiān)控調(diào)度層：采用通用監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl或監(jiān)控組態(tài)軟件eForceCon分別在各子站建設(shè)一套監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，保證了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度的高效性和獨(dú)立性，也為數(shù)據(jù)中心層減少數(shù)據(jù)負(fù)荷。經(jīng)過(guò)監(jiān)控調(diào)度層保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，再通過(guò)力控自主研發(fā)的COMMSERVER協(xié)議或者OPC、MODBUS TCP等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議傳輸至數(shù)據(jù)中心層進(jìn)行匯總。

數(shù)據(jù)中心層：采用實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)pSpace，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從監(jiān)控調(diào)度層獲取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和控制，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析、統(tǒng)計(jì)等處理。此處會(huì)部署兩臺(tái)互為冗余的實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、視頻流服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，同時(shí)把數(shù)據(jù)上傳至平臺(tái)應(yīng)用層。

管理分析層：數(shù)據(jù)中心層系統(tǒng)通過(guò)應(yīng)用力控內(nèi)部接口，將污水處理相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至信息化系統(tǒng)FinforWorx中，系統(tǒng)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸集、整理，同時(shí)還應(yīng)用科學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析方法，實(shí)現(xiàn)異常分析、工藝優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)整等。系統(tǒng)采用B/S管理模式，管理人員可直接通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)，隨時(shí)隨地掌握關(guān)鍵信息。

五、系統(tǒng)框架

系統(tǒng)整體采用三級(jí)架構(gòu)，第一級(jí)為現(xiàn)地級(jí)，主要由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、儀表以及底層監(jiān)控SCADA系統(tǒng)等構(gòu)成；第二級(jí)為數(shù)據(jù)中心，通過(guò)部署Finforworx服務(wù)器，pSpace實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、視頻流服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的綜合處理，應(yīng)用的完整部署；第三層為應(yīng)用層級(jí)，包括了操作站、客戶端、訪問(wèn)接入等應(yīng)用場(chǎng)景。

六、系統(tǒng)功能

6.1. 污水排水在線監(jiān)測(cè)

• 系統(tǒng)支持對(duì)工業(yè)園區(qū)各企業(yè)排放的污水的水質(zhì)水量進(jìn)行管理，管理的內(nèi)容包括：水質(zhì)成分、含量，排水量，報(bào)警預(yù)警，可能性分析等。管理者能夠?qū)崟r(shí)了解污水處理信息，便于對(duì)排污進(jìn)行統(tǒng)一管理以及對(duì)異常情況進(jìn)行快速響應(yīng)和處理。

• 系統(tǒng)支持對(duì)污水處理設(shè)備進(jìn)行管理，管理內(nèi)容包括：設(shè)備基礎(chǔ)信息管理、設(shè)備點(diǎn)檢管理、設(shè)備故障管理、設(shè)備維修保養(yǎng)管理、備品備件管理、設(shè)備狀態(tài)分析等。實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理設(shè)備的全生命周期的科學(xué)管理，有效提高設(shè)備運(yùn)行效率。

• 系統(tǒng)支持對(duì)污水站點(diǎn)工藝進(jìn)行統(tǒng)一管理，管理內(nèi)容包括：藥劑的用量，相關(guān)的反應(yīng)時(shí)間等。通過(guò)對(duì)于相關(guān)工藝的管理，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)處理的實(shí)際情況，當(dāng)問(wèn)題產(chǎn)生時(shí)，就能夠從該維度上進(jìn)行分析以及定位，實(shí)現(xiàn)工藝的改善。
  

6.2. 視頻聯(lián)動(dòng)

• 支持對(duì)各個(gè)重點(diǎn)站以及管網(wǎng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視，可實(shí)現(xiàn)無(wú)延時(shí)連續(xù)監(jiān)控、錄像和傳輸，視頻圖像信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)路徑傳輸至系統(tǒng)平臺(tái)，并能在統(tǒng)一的監(jiān)控平臺(tái)下顯示；

• 支持異常點(diǎn)視頻信息回放，便于相關(guān)人員高效的了解問(wèn)題位置的實(shí)際畫(huà)面。

6.3. GIS系統(tǒng)與槽車監(jiān)控

• 系統(tǒng)支持根據(jù)槽車的實(shí)時(shí)位置進(jìn)行設(shè)備的GIS顯示，并且能夠通過(guò)點(diǎn)擊設(shè)備標(biāo)簽來(lái)顯示該位置設(shè)備的重要基礎(chǔ)信息，設(shè)備異常信息也支持進(jìn)行報(bào)警提示。

• 實(shí)時(shí)監(jiān)視功能是對(duì)生產(chǎn)實(shí)時(shí)上報(bào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及存儲(chǔ)，管理人員通過(guò)查詢方式立刻找到需要查詢的槽車的工藝和運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)間歇式和連續(xù)式處理過(guò)程中每個(gè)工藝過(guò)程的狀態(tài)及工藝數(shù)據(jù)了如指掌。

6.4. 污水處理報(bào)表

• 支持對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以圖形和表格的方式反應(yīng)統(tǒng)計(jì)期內(nèi)（年、月、日）各污水處理廠水質(zhì)、水量及各類在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)、電耗指標(biāo)等。便于管理人員和調(diào)度人員及時(shí)、準(zhǔn)確、全面的了解和掌握污水生產(chǎn)的歷史數(shù)據(jù)；

• 支持對(duì)生產(chǎn)績(jī)效記性統(tǒng)計(jì)分析，主要是對(duì)生產(chǎn)的關(guān)鍵績(jī)效數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)圖形和表格的方式將數(shù)據(jù)分類排序，顯示各數(shù)據(jù)的最值、均值、累計(jì)值、對(duì)比值等。

• 支持將一周期（月、周、日）的數(shù)據(jù)整理顯示在同一表格中，并繪制在一張圖里，可以非常直觀地通過(guò)對(duì)比，了解生產(chǎn)的現(xiàn)狀和趨勢(shì)，找到生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題。

6.5. 追溯分析

支持對(duì)生產(chǎn)相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行追溯分析，實(shí)現(xiàn)多維度的數(shù)據(jù)信息的對(duì)比以及展示，方便管理人員對(duì)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向縱向的分析，從而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中相關(guān)企業(yè)的排污情況進(jìn)行整體的優(yōu)化和管理。

6.6. 人員管理

員工也是企業(yè)不可分割的一部分，本系統(tǒng)中主要關(guān)注的是對(duì)重點(diǎn)崗位人員的管理。

• 人員信息的錄入：針對(duì)重點(diǎn)工作崗位，以崗位為檢索基礎(chǔ)，進(jìn)行相關(guān)人員的信息登記，信息錄入系統(tǒng)后將會(huì)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)，并支持與其它系統(tǒng)互通。

• 崗位登錄的校驗(yàn)：具有相關(guān)要求的工作崗位上當(dāng)有人員上崗時(shí)，利用射頻識(shí)別或者掃碼進(jìn)行登陸操作，匹配系統(tǒng)信息之后才確定該登陸人員是否可以進(jìn)行相關(guān)操作。

• 用戶安全：每一用戶都可定義其獨(dú)立的操作安全區(qū)及賬戶密碼，該操作一般交由管理員使用，管理員擁有高級(jí)權(quán)限。

• 用戶編輯：擁有用戶管理權(quán)限的高級(jí)管理員，可以新增、編輯、以及刪除用戶的信息。

6.7. 拓展分析

平臺(tái)還需要具備一些可擴(kuò)展的開(kāi)放性功能，便于今后的移動(dòng)化需求升級(jí)和靈活的應(yīng)對(duì)一些功能的變更。

• 可升級(jí)性：現(xiàn)階段所實(shí)現(xiàn)的功能只能說(shuō)對(duì)于現(xiàn)階段是合適的，但對(duì)于未來(lái)的生產(chǎn)未必也能適合，所以，系統(tǒng)應(yīng)能應(yīng)對(duì)需求的升級(jí)。

• 互聯(lián)網(wǎng)可視化：互聯(lián)網(wǎng)化是支持在PC機(jī)、手機(jī)、平板電腦等設(shè)備上實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控與管理，支持采用多種瀏覽器作為客戶端，也可以將開(kāi)發(fā)的HTML頁(yè)面打包成手機(jī)APP作為客戶端。

• 拓展接口：平臺(tái)在滿足所有功能的同時(shí)，還會(huì)提供相應(yīng)的接口程序。

七、技術(shù)提取

• 采用B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，支持Web瀏覽器不需要安裝任何客戶端軟件；

• 提供多樣化數(shù)據(jù)分析圖表，同比環(huán)比工藝數(shù)據(jù)分析；

• 平臺(tái)兼容多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，支持市面上主流的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)如SQLServer、Oracle等；

• 擁有豐富的圖表分析模塊包括報(bào)表、報(bào)警、趨勢(shì)、柱狀圖、餅圖等；

• 采用開(kāi)放式接口設(shè)計(jì)，支持OPC、OPC UA、ODBC/SQL、ActiveX、WebService的訪問(wèn)；

• 擁有可靠的工業(yè)通訊設(shè)計(jì)，工業(yè)協(xié)議多達(dá)3000種驅(qū)動(dòng)協(xié)議；

• 具備強(qiáng)大的編譯及運(yùn)算引擎，應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)改變、條件、自定義函數(shù)等多事件腳本；

• 采用冗余設(shè)計(jì)，支持設(shè)備冗余、控制網(wǎng)絡(luò)冗余、服務(wù)器冗余等工作方式；

• 擁有極高的容錯(cuò)能力，程序進(jìn)程之間采用分離的服務(wù)技術(shù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸斷線重連與恢復(fù)機(jī)制。