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一、工藝系統(tǒng)圖

二、行業(yè)背景

       未來(lái)中國(guó)供水和污水市場(chǎng)的需求巨大。供水方面，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的提高，城鎮(zhèn)用水人口呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，我國(guó)“十一五”期間（2006年～2010 年），全國(guó)城市供水將新增 4000 萬(wàn)立方米/ 日的能力；污水處理方面，根據(jù)國(guó)家環(huán)保總局的規(guī)劃，全國(guó)同期需要建設(shè)污水廠677 座，將有 3000 億元左右資金投向污水處理設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域。國(guó)有產(chǎn)權(quán)改革和水務(wù)市場(chǎng)化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展帶來(lái)的合資、并購(gòu)發(fā)展機(jī)會(huì)。目前，中國(guó)有城市 661 個(gè)，基本上每個(gè)城市都擁有自己的自來(lái)水公司，共有水廠 2000 多個(gè)，資產(chǎn)總額達(dá) 5000 億，各自來(lái)水公司的供水能力普遍較小，所占份額也以當(dāng)?shù)匦杷繛橄?。中?guó)現(xiàn)有供水企業(yè)區(qū)域經(jīng)營(yíng)分散特性，將為各類水務(wù)投資公司的購(gòu)并發(fā)展帶來(lái)巨大的潛在市場(chǎng)機(jī)遇。水價(jià)形成機(jī)制的合理化和改革，水務(wù)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)的改善、管理水平的提升和人力資源的合理配置，通過(guò)應(yīng)用新技術(shù)、新工藝與設(shè)備運(yùn)營(yíng)的優(yōu)化降低運(yùn)營(yíng)成本，都將給專業(yè)化的投資運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)較大的投資收益和管理收益。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
      監(jiān)控子系統(tǒng)采用全開(kāi)放分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)由廣域以太網(wǎng)絡(luò)及其上分布的各節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)、機(jī)組 LCU 和分水點(diǎn) RTU 組成。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)獨(dú)立傳輸系統(tǒng)組成：一個(gè)以粵港調(diào)度中心為全線調(diào)度中心的專用的 SCADA 網(wǎng)絡(luò)，另一個(gè)是金湖泵站為備用調(diào)度中心采用綜合通信網(wǎng)（OTN 系統(tǒng)）作為監(jiān)控系統(tǒng)的備用的 SCADA 網(wǎng)絡(luò)。主要由四個(gè)層次構(gòu)成：

1. 調(diào)度中心層
• 采 用兩個(gè)冗余的核心路由交換機(jī) Cisco 4503，組成冗余的 100/1000M 以太網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)長(zhǎng)距離光纖媒體轉(zhuǎn)換器　實(shí)現(xiàn)與主干泵站組成骨干網(wǎng)（雙星型100M 以太網(wǎng)），并具有路由功能，實(shí)現(xiàn)各個(gè)泵站VLAN 之間的數(shù)據(jù)交換。

• 通過(guò)綜合通信網(wǎng)（OTN 系統(tǒng)）與二期、三期電站相連，實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心與各個(gè)站VLAN之間的數(shù)據(jù)交換。
• 　 提供一套 LCU（GE Fanuc 系列 90-30 PLC）用于在模擬屏上顯示過(guò)程數(shù)據(jù)。泵站和調(diào)度中心模擬屏上顯示的 LCU　數(shù)據(jù)，其采集通過(guò) LCU 間的直接通訊來(lái)完成。

2、緊急備用調(diào)度中心層

      采用路由交換機(jī) Cisco 2621，通過(guò)綜合通信網(wǎng)（OTN 系統(tǒng)）與主干泵站組成數(shù)據(jù)備用網(wǎng)（10M以太網(wǎng)）實(shí)現(xiàn)金湖泵站備用調(diào)度中心各個(gè)站 VLAN 之間的數(shù)據(jù)交換。

3. 泵站層
• 四個(gè)泵站都是由兩臺(tái) Cisco2950 交　換機(jī)并利用虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（VLAN）組成自身冗余的、獨(dú)　立的 10/100M 子網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，它還通過(guò)綜合通信網(wǎng)?。∣TN 系統(tǒng)）與各自的分水點(diǎn) RTU 相連，實(shí)現(xiàn)各個(gè)站對(duì)
　相應(yīng)分水點(diǎn)的監(jiān)控。
• 每個(gè)新建泵站的每個(gè)機(jī)組配備有一套 LCU，用于機(jī)組數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。為達(dá)到 LCU 和 SCADA 系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)　 交換，所有的 LCU 都與泵站的每個(gè)交換機(jī)相連，每套LCU 有兩個(gè)以太網(wǎng)控制器。

4. 現(xiàn)場(chǎng)層
• 現(xiàn)場(chǎng)是連接分布式現(xiàn)地控制裝置及各種智能設(shè)備的 Genius、Modbus 和 Profibus_DP 現(xiàn)場(chǎng)總線。
• 為監(jiān)控輸水沿線的各分水點(diǎn)，每個(gè)分水點(diǎn)都配有現(xiàn)地控制裝置 RTU，用于分水點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制，分水點(diǎn)　RTU 通過(guò)綜合通信網(wǎng)（OTN 系統(tǒng)）與各自新建泵站的B交換機(jī)相連，接入泵站 SCADA 系統(tǒng)。

四、系統(tǒng)功能
       計(jì)算機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)由 SCADA（監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集）和 PLC 部件（LCU、RTU）構(gòu)成，并通過(guò)以太網(wǎng)通訊系統(tǒng)相連?？刂葡到y(tǒng)有三個(gè)控制層，分別是調(diào)度中心的 SCADA 系統(tǒng)、泵站的 SCADA 系統(tǒng)和 PLC（LCU 和 RTU）。

在泵站 SCADA 系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的功能，在調(diào)度中心和備用調(diào)度中心上均能遠(yuǎn)程查看。
1. 數(shù)據(jù)采集和處理
• 生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行參數(shù)的采集和處理
• 主要設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視及事件順序記錄
• 相關(guān)量追憶記錄
2. 生產(chǎn)過(guò)程的控制
       監(jiān)控子系統(tǒng)具有對(duì)輸水沿線主要機(jī)電設(shè)備、輔助設(shè)備、廠用電系統(tǒng)、閘門(mén)系統(tǒng)的全面監(jiān)視和控制功能。

      操作對(duì)象包括：輸水沿線機(jī)組、開(kāi)關(guān)、刀閘、廠用電、閘門(mén)、調(diào)節(jié)閥等。操作類型有：機(jī)組開(kāi)、停機(jī)、流量增減、無(wú)功增減等操作；開(kāi)關(guān)、刀閘單項(xiàng)合分操作；閘門(mén)和調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟、關(guān)閉等操作等。
       運(yùn)行人員既可以在調(diào)度中心或泵站中控室操作員工作站也可以在現(xiàn)地控制單元工控機(jī)上操作命令。當(dāng)系統(tǒng) APC 功能投入時(shí)，就可以通過(guò) APC 軟件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)組開(kāi)機(jī)、停機(jī)操作及流量負(fù)荷調(diào)節(jié)。 3. 畫(huà)面功能
       畫(huà)面召喚方式。整個(gè)畫(huà)面顯示清晰穩(wěn)定，在畫(huà)面上可按設(shè)備進(jìn)行操作，每個(gè)設(shè)備可生成設(shè)備控制操作菜單，可用三維動(dòng)畫(huà)形象動(dòng)態(tài)地反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)。畫(huà)面可屏幕拷貝輸出。
4. 輔助運(yùn)行管理
• 事故記錄和追憶
       當(dāng)輸水沿線發(fā)生事故時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)立即以中斷方式響應(yīng)，并自動(dòng)顯示記錄事故名稱及時(shí)間；記錄、顯示和打印相關(guān)設(shè)備的動(dòng)作情況；自動(dòng)啟動(dòng)事入處理流程；自動(dòng)記錄前一分鐘和后一分鐘相關(guān)模擬量數(shù)據(jù)變化。事故后，監(jiān)控系統(tǒng)提供了事故追憶，可用表格形式表示。 • 報(bào)表系統(tǒng)
[1] 全廠運(yùn)行日志、各種一覽表（包括事故一覽表、故障一覽表、狀態(tài)一覽表、操作一覽表等）的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)
[2] 設(shè)備運(yùn)行工況、事故與操作次數(shù)的統(tǒng)計(jì)
[3] 記錄輸水沿線抽水流量、耗電量、抽水效率等 • 用戶管理
       監(jiān)控子系統(tǒng)根據(jù)需要設(shè)置用戶權(quán)限和規(guī)定不同的用戶組，通過(guò)對(duì)來(lái)訪者的不同身份進(jìn)行不同的授權(quán)和活動(dòng)區(qū)限制，
實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全運(yùn)行和系統(tǒng)維護(hù)。
• 語(yǔ)言報(bào)警
        監(jiān)控系統(tǒng)提供了語(yǔ)音報(bào)警功能，對(duì)所有 SOE 量均能語(yǔ)音報(bào)警。并報(bào)出事故類型，以便值班員能迅速做出判斷，并采取相應(yīng)措施。
5. 泵站 APC 功能
• 過(guò)程數(shù)值檢查和計(jì)算（包括邊界條件的計(jì)算、檢查和監(jiān)視）
• 按照泵組的起/停順序，控制泵組的起/停 • 水位和流量控制（閉環(huán)控制）
• 流量控制及各泵組的流量分布
• 泵站的 SAC（安全分析）功能（自動(dòng)抽水控制）
6. 全線平衡和優(yōu)化調(diào)度
      全線流量平衡與控制是整個(gè)供水安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，是調(diào)度系統(tǒng)的重要任務(wù)和功能。全線流量變化的影響因素主要為總供水流量的變化、沿線 36 個(gè)分水點(diǎn)分水量的流量的變化以及各泵站水泵機(jī)組運(yùn)行工況的偏差以及水庫(kù)蓄水庫(kù)容的影響。
全線平衡和優(yōu)化調(diào)度主要完成以下功能：
• 防止溢洪
• 保持進(jìn)水/出水池水位
• 全線流量均分
• 最少數(shù)量的泵啟/停
• 為水庫(kù)供應(yīng)所需的流量（體積）
• 短期目標(biāo)：達(dá)到最低能源消耗
長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)：達(dá)到最低能源成本
7. 通訊功能
監(jiān)控子系統(tǒng)具有與綜合通信網(wǎng)絡(luò)通訊，并預(yù)留與MIS系統(tǒng)接口。 8. 在線自診斷和冗余管理
       監(jiān)控子系統(tǒng)具有完善的系統(tǒng)自檢、診斷和自恢復(fù)、自起動(dòng)功能，包括系統(tǒng)硬件設(shè)備故障診斷和軟件故障診斷。