力控監(jiān)控組態(tài)軟件—水廠水質自動監(jiān)測系統

1.概述

　　當前我國主要江河、湖泊水體的水質總體上呈惡化趨勢，水質監(jiān)測任務十分繁重，目前水利系統已建成由水利部、流域、省及其地（市）水環(huán)境監(jiān)測中心、分中心，共251個監(jiān)測機構組成的四級水質監(jiān)測體系；水質監(jiān)測站點3240處，基本覆蓋了全國主要江河湖庫；專職人員近三千人，技術力量較強，實現了對水質的有效監(jiān)測。
　　雖然水利系統的水質監(jiān)測體系和能力已經有了一定的基礎，但面對新時期水利發(fā)展的形勢與要求，仍存在自動化程度低、信息化落后的現狀。為了適應水資源管理與保護工作發(fā)展的需求，亟須采用新的自動化技術與管理手段，提高水質監(jiān)測技術的現代化和標準化以及管理制度化的水平。

2.水質自動監(jiān)測系統
　　水質在線自動監(jiān)測系統是一套以在線自動分析儀器為核心，運用現代傳感器技術、自動測量技術、自動控制技術、計算機應用技術以及相關的分析軟件和通訊網絡所組成的一個綜合性的在線自動監(jiān)測系統，統計、處理監(jiān)測數據，可打印輸出日/周/月/季/年平均數據、最大最小值等各種監(jiān)測、統計報告及圖表（棒狀圖、曲線圖多軌跡圖、對比圖等），并可將采集的數據信息轉發(fā)到環(huán)保中心數據庫或水利管理部門。系統具有監(jiān)測項目超標及子站狀態(tài)信號顯示、報警功能；自動運行、停電保護、來電自動恢復功能；維護檢測狀態(tài)測試，便于例行維修和應急故障處理等功能。
　　通過實施水質自動監(jiān)測，可以實現水質實時連續(xù)監(jiān)測和遠程監(jiān)控，達到掌握主要流域重點斷面水體的水質狀況、預警預報重大或流域性水質污染事故、解決跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛、監(jiān)督總量控制制度落實情況、排放達標情況等目的。

3. 力控水質自動監(jiān)測系統
3.1系統網絡拓撲結構

系統由水質監(jiān)測子站和信息管理中心兩部分構成。監(jiān)測子站內部包括采水部分、分析儀表和計算機控制系統三部分。信息管理中心主要以數據處理分析為主。水質監(jiān)測子站采用力控嵌入式HMI結合現場PLC與自動監(jiān)測儀器實現了設備狀態(tài)監(jiān)控、污染因子監(jiān)測、設備反向控制、系統報警等功能，并通過GPRS/CDMA網絡向信息管理中心提供現場實時數據信息；信息管理中心由力控企業(yè)級實時歷史數據庫pSpace負責匯總、處理、分析來自所有水質監(jiān)測站的實時數據，并將分析處理后的有價值的信息提供給環(huán)保管理部門。
3.2水質監(jiān)測子站
　　水質監(jiān)測子站的水樣經過采水系統，通過泵、閥、管路進入到相關的儀器、儀表進行水質自動分析與檢測，檢測后的數據信息通過RS485總線或GPRS/CDMA網絡傳送到水質監(jiān)測站的監(jiān)控系統——力控嵌入式HMI。力控嵌入式HMI對采集的數據進行分析處理，并根據分析的數據結果對現場的儀器、儀表泵、閥狀態(tài)、室內溫度、煙霧傳感進行控制，進而完成水質的取樣、監(jiān)測?，F場實時水質的物理、化學、生物的變量參數通過無線GPRS網絡與水質信息管理中心建立通訊，實現共享實時數據。
力控嵌入式HMI具有通用監(jiān)控組態(tài)軟件的眾多優(yōu)點，支持串口、以太網、現場總線、電話撥號、電臺、GSM/GPRS/CDMA等多種通訊方式，支持近2000種主流的PLC、儀表、智能模塊的通訊協議。力控嵌入式HMI具有豐富圖形界面組態(tài)功能，以動畫、曲線、報表的多種形式反映水質參數，并具備事件報警、設備運行報警的功能。力控嵌入式HMI結合現場PLC與自動監(jiān)測儀器實現了設備狀態(tài)監(jiān)控、污染因子監(jiān)測、設備反向控制、系統報警等功能。

基本功能實現

? 設備狀態(tài)監(jiān)控

通過自動監(jiān)測儀器設備數字輸出口或模擬量接口獲取儀器設備的工作狀態(tài)參數，還原設備的真實情況，如啟動、運行、測量、標定、停止、怠速等設備當前運行狀態(tài)，能夠對試劑（氧化劑、催化劑、蒸餾水、標液、蒸餾劑、滴定劑）液位狀態(tài)、設備運行參數、室內溫濕度及煙感、門禁等信息進行監(jiān)控。

? 污染因子監(jiān)測

能直接讀取下端儀器發(fā)送的監(jiān)測數據，并實現對數據采集儀器通道進行管理與監(jiān)控；可以實現通道的開啟、閉合等操作。

? 設備反向控制
能夠實現對下端儀器進行反向控制，反控命令包括：
a)遠程參數設置：

直接向自動監(jiān)控現場設備發(fā)布遠程參數設置命令完成參數設置，如設備的上報周期、報警門限參數、設置現場機密碼、設置采樣頻率等，實現遠程控制和操作自動監(jiān)測設備。
　　b)遠程數據補采：
　　可以發(fā)布遠程命令控制現場儀器，人工或自動采集遺漏數據。
　　c)遠程設備校準：
　　可以發(fā)布命令量程校準、校零、校標、時鐘校準現場儀器設備。
　　d)遠程及時采樣：
　　可以發(fā)布遠程命令控制現場儀器進行采樣分析。

? 系統報警

對設備的各類故障進行報警，如供電電源斷電、缺水樣、缺試劑、控制器故障、通訊故障等設備運行異常報警；能對煙感、水感、門禁等安全信息進行報警；對比實時監(jiān)測數據，對超標排污企業(yè)提供報警功能，當發(fā)生監(jiān)測項目超標或開關變位報警時，自動報警管理軟件將自動撥號向中心控制室上傳報警信息；如果采用電話撥號方式，線路忙將自動重撥直到撥通為止；如果采用GPRS通訊方式，采用斷線重連技術保證通訊能夠永遠處在“熱召喚”狀態(tài)。管理人員可及時在中心控制室非常詳細地了解采樣系統的異常狀態(tài)，并采取響應的措施，如對子站設備實施遠程控制。（注：包括系統斷電指示報警）。自動控制上加裝煙霧傳感裝置，當發(fā)生煙霧報警時，自動切斷相關儀器儀表的電源；根據子站監(jiān)控房內室溫控制空調、加熱器的啟停，使室溫保持在常溫狀態(tài)，確保系統正常運行。

3.3信息管理中心站建設
　　中心站通過無線GPRS/CDMA技術、衛(wèi)星、電話撥號等多種通訊方式，實現對各子站的實時監(jiān)視、遠程控制及數據傳輸功能，托管站也可以通過以上方式實現對所托管子站的實時監(jiān)視、遠程控制及數據傳輸功能，其他經授權的相關部門可通過相關方式實現對相關子站的實時監(jiān)視和數據傳輸功能。

當水質監(jiān)測子站出現通訊故障或其他原因導致傳輸數據丟失或缺損時，可人工掃描子站獲取歷史數據，保證歷史數據完整。實時對各個通訊通道進行檢測并可通過多種方式給出報警信號便于及時處理。報警信號可以支持多種方式，如聲光報警、短信、撥號報警、Email方式等。
3.3.1信息管理中心數據庫建設
　　信息管理中心采用力控大型企業(yè)級實時歷史數據庫pSpace，負責匯總來自個水質監(jiān)測站的實時數據，并向環(huán)保管理部門提供安全、科學的現場數據。
　　實時數據庫服務器采取冗余配置，功能采用負荷均衡技術，完成與現場所有采集站的數據采集，并向操作站、WEB服務器和歷史數據庫提供數據。為提高系統性能，本設計通過實時數據庫服務器與現場采集站進行通訊，并將所有采集站的通訊協議統一到同一通訊協議上，提高系統的通訊效率和服務器處理性能，實時數據庫服務器將完成中間量計算、累積量計算、趨勢、報警、數據短時歸檔、向數據庫站傳送數據等功能，并保存信息記錄、操作記錄等功能。
3.3.2信息中心客戶端建設
　　信息中心建有操作員站、工程師站作為客戶端完成對各子站控制與系統維護?？蛻舳塑浖捎昧卮笮?/span>SCADA軟件eForceCon，該軟件具有靈活方便的模板化設計環(huán)境，漸進色調色板，立體圖形展示效果；面向“服務模式”的可視化系統與視頻、多媒體、GIS系統、進行無縫集成；強大的編譯及運算引擎，支持VBA腳本語言；強大的報警管理功能。采用力控eForceCon不僅實現了形象逼真的水質監(jiān)測動態(tài)監(jiān)控畫面，而且軟件與GIS、視頻系統的無縫集成使操作員如臨現場。

　　力控SCADA軟件eForceCon與力控實時歷史數據庫pSpace可以實現無縫集成，保證數據完整性。
　　水質信息管理中心具有以下主要功能：
　　◆通過GPRS網絡實時獲取各子站工控機的數據；
　　◆對監(jiān)測數據進行統計和分析，通過報表及圖表（曲線、柱狀圖、餅狀圖）等多種方式展現；

　　◆將需要存儲的數據進行定時/變化率歷史保存；
　　◆對需要進一步分析的數據進行ODBC轉儲，存放到關系數據庫中；
　　◆對各子站通訊狀態(tài)實行監(jiān)測，并支持斷線重連；

　　◆匯總報警，并可以通過聲、光、電、短信、語音等方式展現；
　　◆支持WEB發(fā)布和IIS服務，可以集成到門戶網站；
　　◆實時監(jiān)控系統各單元的運行狀態(tài)，并動態(tài)模擬顯示整個分析的全過程。

4．小結
　　采用力控SCADA軟件eForceCon平臺對水質的物理、化學、生物等指標數據進行實時監(jiān)控，通過數據轉發(fā)協議將信息實時反饋到水利部水質監(jiān)測中心，實現了水質實時連續(xù)監(jiān)測和遠程監(jiān)控檢測設備，達到掌握主要流域重點斷面水體的水質狀況、預警預報重大或流域性水質污染事故、解決跨行政區(qū)域水污染事故糾紛、監(jiān)督總量控制制度落實情況、排放達標情況等目的。

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