1 項目概述
1.1 項目背景
● 地理環(huán)境背景
大連地處歐亞大陸東岸，中國遼東半島最南端，西北瀕臨渤海，東南面向黃海。渤海是一個近似封閉的內(nèi)海，平均水深只有25米，其灣口狹窄，內(nèi)徑較大，渤海的海水與外海海水之間的交換并不順暢。海洋專家測算，渤海海水與外海海水交換一次大約需要幾十年甚至上百年的時間，由于海水交換的時間長，自凈能力較差，因此，看上去遼闊無邊的渤海，實際上對環(huán)境污染的容量是極其有限的。 與渤海相連的黃海，海水的污染情況也相當(dāng)嚴(yán)重，它的污染使黃海不僅不能向渤海提供清潔的海水促使其自凈，反而加劇了整個黃海渤海海域的水質(zhì)惡化。
● 大連市污水處理發(fā)展概況
大連市科學(xué)地處理城市污水的總體工程開始于上世紀(jì)80年代。市政府根據(jù)大連市總體規(guī)劃，先后建成傅家莊污水廠、老虎灘污水廠、旅順污水廠、開發(fā)區(qū)污水一廠、開發(fā)區(qū)污水二廠、瓦房店污水廠等城市污水處理廠，增強(qiáng)了城市污水的處理能力，這些污水處理廠每日能凈化污水58萬噸，有效地遏制了城市污水排放對大連近海海域的污染。
隨著城市的不斷擴(kuò)大，人口的不斷增加，人們?nèi)粘Ｉ钣盟康牟粩嗵嵘?，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，城市污水處理的工作量也在不斷加大。這對我們這座城市的污水排放治理提出了更高的要求。已有的污水處理工程已經(jīng)不能滿足治污需要，于是我市又新建成和正在建設(shè)下列污水處理廠：
泉水污水處理廠，2003年8月開工、2006年底投入運(yùn)行，占地2.2公頃，日處理能力3.5萬噸。工程總投資6500萬元。
凌水污水處理廠，2004年開工，2006年10月投入運(yùn)行，占地3.5公頃，日處理能力6萬噸，工程總投資7600萬元。
馬欄河污水處理廠二期，2006年8月開工，2007年投入運(yùn)行，占地4公頃，日處理能力8萬噸，工程總投資1億元。
春柳河污水處理廠二期，2006年8月開工，2007年底投入運(yùn)行，占地5.5公頃，日處理能力12萬噸，工程總投資2.25億元。
夏家河污水處理廠，2006年8月開工，2007年底投入運(yùn)行，日處理能力3萬噸，工程總投資4841萬元?！?
面對如此龐大的污水處理系統(tǒng)，如果全靠人工來進(jìn)行監(jiān)測、控制、記錄水質(zhì)、水量的話，將浪費(fèi)大量的人力物力。所以為了加強(qiáng)對建成及即將建成污水處理廠的運(yùn)行監(jiān)管，為保證污水處理廠滿負(fù)荷運(yùn)行，所有污水處理廠將全部安裝在線監(jiān)測裝置，實現(xiàn)水質(zhì)、水量實時在線監(jiān)控，以便于發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行處理。
1.2 建設(shè)內(nèi)容
本項目主體包括在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件和相關(guān)檢測設(shè)備。其中，軟件采用北京碩人時代科技有限公司的HOMS5.0系統(tǒng)（HOMS全稱Hyper-Operation & Management System，即超級運(yùn)行管理在線監(jiān)測系統(tǒng)），以下簡稱在線監(jiān)測系統(tǒng)；相關(guān)檢測設(shè)備為采樣器和電磁流量計，在采樣器和電磁流量部分?jǐn)M采用國際知名品牌美國哈希公司的采樣器和德國e+h公司的電磁流量計以及北京碩人時代科技有限公司的自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)據(jù)采集與控制模塊。
1.3 軟件設(shè)計原則
大連市某污水處理廠在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計要充分考慮實用性及擴(kuò)展性，要考慮未來業(yè)務(wù)發(fā)展以及與環(huán)保等部門的數(shù)據(jù)共享需求，設(shè)計原則如下：
（1）滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)需求并充分考慮未來業(yè)務(wù)發(fā)展需求與其他部門數(shù)據(jù)共享，軟件系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性。
（2）保證系統(tǒng)技術(shù)上的規(guī)范性。
（3）保證系統(tǒng)的實用性和易用性。
（4）從軟、硬兩方面考慮系統(tǒng)的安全性。
（5）保證系統(tǒng)管理的方便性。
1.4技術(shù)路線
大連市某污水處理廠在線監(jiān)測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、處理、應(yīng)用和顯示等技術(shù)組成，充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、模型技術(shù)、顯示技術(shù)實現(xiàn)污水水質(zhì)水量信息的接收處理、存儲管理和綜合利用，所采用的主要技術(shù)路線有：
（1）采用層次化的設(shè)計方法，將系統(tǒng)劃分為硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)。
（2）硬件系統(tǒng)采用安全、可靠、穩(wěn)定的設(shè)備，為監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行提供有力的保障。
（3）數(shù)據(jù)采集站點布設(shè)做到合理布局，一點多用，信息源統(tǒng)一，充分利用現(xiàn)有站點，避免重復(fù)利用。
2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案
2.1總體設(shè)計思路
根據(jù)本項目的總體要求，本次建設(shè)的大連市某污水處理廠在線監(jiān)測系統(tǒng)不僅要完成標(biāo)書要求的基本功能，還能夠預(yù)留接口完成未來新增業(yè)務(wù)需求以及與環(huán)保等部門相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)同步，因此只有充分考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展能力并配置相應(yīng)模塊才能滿足未來業(yè)務(wù)范圍發(fā)展的需求。
2.2系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計
根據(jù)項目的總體需求和總計建設(shè)內(nèi)容，系統(tǒng)的總體構(gòu)架分為 五個層次，即采集層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用服務(wù)層和客戶服務(wù)層。
采集層是指水廠流量、氨氮等水質(zhì)信息等信息采集。
傳輸層是這些信息的傳輸，主要指骨干網(wǎng)、二級通訊網(wǎng)及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
數(shù)據(jù)層指水廠數(shù)據(jù)、報警信息、指令信息、空間數(shù)據(jù)等專業(yè)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、編碼分類。
應(yīng)用服務(wù)層是系統(tǒng)的核心，提供水廠流量信息及各種檢測數(shù)據(jù)的管理。
客戶服務(wù)層是用戶最終使用的界面，用戶對整個在線監(jiān)測系統(tǒng)功能的調(diào)用都在此進(jìn)行?？蛻舴?wù)層構(gòu)架一個人機(jī)交互平臺，提供給用戶一個自然的、人性化的圖形用戶界面來發(fā)出請求、輸入信息和查看結(jié)果。
2.3在線監(jiān)測軟件總體設(shè)計
根據(jù)本項目的總體要求和大連市排水處相關(guān)污水處理廠的實際情況，本系統(tǒng)是在大連市排水處內(nèi)，通過單點登錄訪問在線監(jiān)測系統(tǒng)，用戶可通過本地局域網(wǎng)或遠(yuǎn)程internet上的授權(quán)訪問。功能滿足如下：
1. 軟件為B/S結(jié)構(gòu)，僅需要在監(jiān)控中心安裝一套軟件，通過普通IE網(wǎng)頁瀏覽器就可以實現(xiàn)在本地局域網(wǎng)、或遠(yuǎn)程Intetnet上的授權(quán)訪問；
2. 監(jiān)控點與監(jiān)測控制中心的通訊采用GPRS無線通訊。
3. 調(diào)度中心上位機(jī)對各監(jiān)測點運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行手動或自動采集，采集完成后對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存形成歷史數(shù)據(jù)庫，并能形成打印報表。
4. 軟件以地圖方式直觀顯示各監(jiān)測點的位置，使用圖形化操作的方式， 具有方便實用的人機(jī)界面，能夠?qū)崟r檢測與顯示水質(zhì)參數(shù)，保證查詢方便靈活。
5. 監(jiān)控中心實時采集測控數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)加工處理后以數(shù)據(jù)文件形式存儲在實時數(shù)據(jù)庫里面，各類不同的數(shù)據(jù)可以有不同的存儲時間間隔。數(shù)據(jù)采集存儲周期最小為1秒鐘，可以自己設(shè)定?？梢詫崟r數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行定期歸檔或手動歸檔，形成歷史數(shù)據(jù)，儲存5年以上的歷史數(shù)據(jù)。
6. 軟件能形成多種實時和歷史曲線，各種運(yùn)行記錄的日報表、周報表、月報表等；
7. 針對不同的用戶設(shè)置不同的操作權(quán)限，只有賦予權(quán)限的用戶才能進(jìn)行允許的操作。
8. 針對不同的用戶設(shè)置不同的操作權(quán)限，手機(jī)或掌上電腦上可以訪問環(huán)境在線監(jiān)控中心，顯示水質(zhì)參數(shù)，同時監(jiān)控中心軟件可以自動向各有關(guān)人員發(fā)送短信，告知相應(yīng)監(jiān)控點的水質(zhì)參數(shù)，以便相關(guān)管理人員及時了解水質(zhì)參數(shù)。
9. 軟件系統(tǒng)全部為中文顯示；
10. 調(diào)度中心服務(wù)器通過專線方式連接通訊網(wǎng)絡(luò)，具有固定的IP地址。
11. 只有當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，現(xiàn)場采集控制器才自動連接到網(wǎng)上。
12. 可以根據(jù)實際情況靈活設(shè)置采集和傳輸時間。
13. 系統(tǒng)具有精確的時鐘校對功能。
14. 應(yīng)能提供遠(yuǎn)程系統(tǒng)診斷和修復(fù)功能。
系統(tǒng)開發(fā)采用微軟的vb.net作為開發(fā)工具。
在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝在作為監(jiān)控中心的服務(wù)器上，該服務(wù)器將采集現(xiàn)場采集控制器所連接的自動采樣器和流量計實時數(shù)據(jù)，監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行情況。服務(wù)器定期從現(xiàn)場采集控制機(jī)采集數(shù)據(jù)以保證其數(shù)據(jù)庫不斷更新。服務(wù)器還可向現(xiàn)場采集控制機(jī)發(fā)送控制和參數(shù)設(shè)置指令。操作員從控制中心通過該系統(tǒng)能夠方便地得到監(jiān)測點運(yùn)行的數(shù)據(jù)?；竟δ苋缦拢?
圖：軟件功能結(jié)構(gòu)
3 項目特點及關(guān)鍵技術(shù)問題措施方案
根據(jù)本項目的總體要求，本次建設(shè)的大連市某污水處理廠在線監(jiān)測系統(tǒng)不僅要完成標(biāo)書要求的基本功能，還能夠預(yù)留接口完成未來新增業(yè)務(wù)需求以及與環(huán)保等部門相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)同步，因此只有充分考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展能力并配置相應(yīng)模塊才能滿足未來業(yè)務(wù)范圍發(fā)展的需求。
3.1 在線監(jiān)測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及措施方案
我公司是從事監(jiān)控信息系統(tǒng)軟硬件開發(fā)與生產(chǎn)的專業(yè)化公司。自1999年來相繼開發(fā)出HOMS1.0、HOMS2.0等監(jiān)控系統(tǒng)軟件和與其配套的STEC系列、ARKA系列嵌入式多功能控制器。
HOMS5.0是碩人時代在多年監(jiān)控軟件系統(tǒng)平臺開發(fā)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上推出的新一代監(jiān)控系統(tǒng)中心平臺軟件。該平臺通過組態(tài)可定制為大連市污水處理在線監(jiān)測系統(tǒng)。
圖：在線監(jiān)測系統(tǒng)
系統(tǒng)是構(gòu)建于世界先進(jìn)的.NET技術(shù)平臺上，全面支持XML技術(shù)，純粹B/S結(jié)構(gòu)，基于Internet和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支持從工作站到掌上電腦等本地、遠(yuǎn)程和無線終端設(shè)備；具有高度的穩(wěn)定、可靠、安全性，同時具有極大的系統(tǒng)伸縮性；對從以太網(wǎng)、電話撥號、無線電臺，到ADSL、GPRS、光纖、電力載波等多種通訊方式廣泛支持；支持海量數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)挖掘和分析的功能的全面的監(jiān)控系統(tǒng)平臺。
3.1.1 軟件功能結(jié)構(gòu)
● 數(shù)據(jù)中心
在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心基于大型數(shù)據(jù)庫，支持海量的數(shù)據(jù)存儲。數(shù)據(jù)中心可記錄整個監(jiān)控系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄間隔可小于1秒。在記錄數(shù)據(jù)的同時，系統(tǒng)內(nèi)置了數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，可以按不同的時間段統(tǒng)計數(shù)據(jù)的最高、最低、平均值等。同時支持各種專業(yè)的統(tǒng)計與分析功能，并提供自定制的統(tǒng)計與分析接口。
在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心與其它監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比的一大優(yōu)勢是支持后補(bǔ)歷史數(shù)據(jù)。對于非實時在線的系統(tǒng)，如基于電話輪詢方式的SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))系統(tǒng)，一次通訊采到的數(shù)據(jù)往往不僅是當(dāng)前的數(shù)據(jù)，對于很多應(yīng)用場合，還會采回下位站存儲的歷史數(shù)據(jù)；或者在SCADA系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，有時會有一些站的通訊暫時中斷，恢復(fù)通訊后，中央站可以從下位站采回下位站存儲的歷史數(shù)據(jù)。在線監(jiān)測系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)支持這一應(yīng)用模式，相對于其它SCADA系統(tǒng)平臺獨具優(yōu)勢。
● 運(yùn)行決策系統(tǒng)
① 監(jiān)控畫面
軟件以地圖方式直觀顯示各監(jiān)測點的位置，使用圖形化操作的方式， 具有方便實用的人機(jī)界面，能夠?qū)崟r檢測與顯示流量與其他水質(zhì)監(jiān)測參數(shù)，保證查詢方便靈活。
② 歷史數(shù)據(jù)
歷史數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫中，用戶可以隨時查看以往數(shù)據(jù)，進(jìn)行查詢，或者定制、生成、打印報表。
③ 實時數(shù)據(jù)
實時數(shù)據(jù)提供實時的查詢，數(shù)據(jù)報表則通過選擇的刷新頻率進(jìn)行實時同步。
④ 圖表曲線
在線監(jiān)測系統(tǒng)表界面大多為矢量化界面，圖表和曲線的表現(xiàn)更是美觀明快、表現(xiàn)豐富。由于使用VML矢量技術(shù)，在很小的流量情況下，用戶即可看到實時變化的圖表和曲線。
網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)的自動識別功能使得圖表曲線不僅在一般圖絡(luò)終端－－-PC上表現(xiàn)良好，在掌上電腦、投影儀上均有出色的表現(xiàn)。
⑤ 報警管理
實時接收各監(jiān)測點的報警信息，提示操作人員進(jìn)行報警處理，可以實行語音報警；記錄報警信息，形成報警日志。
● 專業(yè)分析工具
在線監(jiān)測系統(tǒng)提供一體化的實時和歷史數(shù)據(jù)接口。面向不同的行業(yè)應(yīng)用，可以在在線監(jiān)測系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)接口的基礎(chǔ)上開發(fā)統(tǒng)計和分析軟件。并且，在線監(jiān)測系統(tǒng)提供了這些軟件的計算結(jié)果的回寫接口，使得分析軟件的分析結(jié)果可以統(tǒng)一集成到監(jiān)控管理系統(tǒng)中。同時，在線監(jiān)測系統(tǒng)提供了豐富的基于B/S網(wǎng)絡(luò)化和VML方式的統(tǒng)計分析結(jié)果表現(xiàn)模塊。使得行業(yè)工程師非常容易的實現(xiàn)統(tǒng)計結(jié)果的直觀、網(wǎng)絡(luò)上、矢量化地表達(dá)。
在線監(jiān)測系統(tǒng)本身有基本的分時間區(qū)段的最大值、最小值、平均值的統(tǒng)計分析功能。這一種類的統(tǒng)計分析可以直接組態(tài)生成，無需編程。
● 通訊系統(tǒng)
在線監(jiān)測系統(tǒng)支持的通訊方式有：以太網(wǎng)、ADSL、GPRS、APN、VPDN、電話撥號、ModBus、TCP/IP、HTTP、XML、電力載波、無線局域網(wǎng)等。在線監(jiān)測系統(tǒng)采用多線程并發(fā)技術(shù)，通訊資源得到最大限度的利用，性能得到最大的優(yōu)化。同時，通訊任務(wù)分配、調(diào)度、執(zhí)行與記錄機(jī)制使得通訊資源的利用可以自由配置組態(tài)，通訊成本得到很好的控制，通訊制造情況得到管理，大大方便通訊系統(tǒng)的調(diào)試與維護(hù)。
● 組態(tài)工具
在線監(jiān)測系統(tǒng)的大部分組態(tài)功能為B/S結(jié)構(gòu)軟件，即用戶可以在任何可以連接到在線監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器的地方進(jìn)行組態(tài)工作。并且，有一部分組態(tài)工作甚至可以在掌上電腦上完成。
在線監(jiān)測系統(tǒng)的可組態(tài)范圍不僅僅是在監(jiān)控畫面上，更包含通訊方式、通訊的調(diào)度、曲線、報表、用戶設(shè)定、分組等等方面。
● STEC系列控制器
在線監(jiān)測系統(tǒng)與STEC系列控制器組成系統(tǒng)時。在線監(jiān)測系統(tǒng)可以自動將組網(wǎng)控制器中的配置讀入到系統(tǒng)中，自動進(jìn)行系統(tǒng)的組態(tài)，大大簡化了工程實施過程。在線監(jiān)測系統(tǒng)還面向一些典型的行業(yè)應(yīng)用提供了工程自動生成工具，自動地形成監(jiān)控中心的組態(tài)信息。
● 權(quán)限管理系統(tǒng)
在線監(jiān)測系統(tǒng)的權(quán)限管理增加了對數(shù)據(jù)分組分片管理的能力。針對不同的用戶設(shè)置不同的操作權(quán)限，只有賦予權(quán)限的用戶才能進(jìn)行允許的操作。針對不同的用戶設(shè)置不同的操作權(quán)限，手機(jī)或掌上電腦上可以訪問環(huán)境在線監(jiān)控中心，顯示水質(zhì)參數(shù)，同時監(jiān)控中心軟件可以自動向各有關(guān)人員發(fā)送短信，告知相應(yīng)監(jiān)控點的水質(zhì)參數(shù)，以便相關(guān)管理人員及時了解水質(zhì)參數(shù)。
● 網(wǎng)絡(luò)化人機(jī)界面
軟件為B/S結(jié)構(gòu)，僅需要在監(jiān)控中心安裝一套軟件，局域網(wǎng)內(nèi)的計算機(jī)就可以通過IE瀏覽器進(jìn)行瀏覽和相關(guān)控制的操作。
● 第三方軟硬件
基于XML數(shù)據(jù)交換格式，開放，易于其它系統(tǒng)集成。待系統(tǒng)運(yùn)行成熟后，可按照實際需求與第三方軟、硬件整合，使系統(tǒng)功能更加完善。
3.1.2 軟件應(yīng)用結(jié)構(gòu)
圖：在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖
污水處理廠在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖如上圖所示，本期工程監(jiān)控中心實現(xiàn)后可管理30個遠(yuǎn)程終端站，且系統(tǒng)可以進(jìn)行二次開發(fā)，具有強(qiáng)大的擴(kuò)展能力，未來可以滿足用戶后期擴(kuò)展到100個監(jiān)測點的要求。
● 極高的系統(tǒng)伸縮性，大到數(shù)據(jù)點超過十萬，下位通訊站上千的大型SCADA系統(tǒng)，小到只有一臺計算機(jī)的簡單本地控制系統(tǒng)，均能勝任。
● 隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展和業(yè)務(wù)需求的深入，通過配置和權(quán)限管理可以靈活的定制系統(tǒng)的功能模塊，使系統(tǒng)具有較高的靈活性和可擴(kuò)展性。
● 全面支持遠(yuǎn)程組態(tài)和維護(hù)，極大降低實施和維護(hù)成本。
● 支持手持無線設(shè)備，使用手持無線設(shè)備同樣可以訪問和操作系統(tǒng)。
聯(lián)系人：趙海燕 電話：1312 1312 416
