一、工藝系統(tǒng)圖
二、行業(yè)背景
未來中國供水和污水市場的需求巨大。供水方面，隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的提高，城鎮(zhèn)用水人口呈增長趨勢，我國“十一五”期間（2006年～2010 年），全國城市供水將新增 4000 萬立方米/ 日的能力；污水處理方面，根據(jù)國家環(huán)?？偩值囊?guī)劃，全國同期需要建設污水廠677 座，將有 3000 億元左右資金投向污水處理設施建設領域。國有產(chǎn)權改革和水務市場化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展帶來的合資、并購發(fā)展機會。目前，中國有城市 661 個，基本上每個城市都擁有自己的自來水公司，共有水廠 2000 多個，資產(chǎn)總額達 5000 億，各自來水公司的供水能力普遍較小，所占份額也以當?shù)匦杷繛橄?。中國現(xiàn)有供水企業(yè)區(qū)域經(jīng)營分散特性，將為各類水務投資公司的購并發(fā)展帶來巨大的潛在市場機遇。水價形成機制的合理化和改革，水務項目運營的改善、管理水平的提升和人力資源的合理配置，通過應用新技術、新工藝與設備運營的優(yōu)化降低運營成本，都將給專業(yè)化的投資運營商帶來較大的投資收益和管理收益。
三、系統(tǒng)結(jié)構
監(jiān)控子系統(tǒng)采用全開放分布式結(jié)構，系統(tǒng)由廣域以太網(wǎng)絡及其上分布的各節(jié)點計算機、機組 LCU 和分水點 RTU 組成。整個監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡由兩個獨立傳輸系統(tǒng)組成：一個以粵港調(diào)度中心為全線調(diào)度中心的專用的 SCADA 網(wǎng)絡，另一個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。主要由四個層次構成：
1. 調(diào)度中心層
• 采 用兩個冗余的核心路由交換機 Cisco 4503，組成冗余的 100/1000M 以太網(wǎng)絡，通過長距離光纖媒體轉(zhuǎn)換器 實現(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，實現(xiàn)各個泵站VLAN 之間的數(shù)據(jù)交換。
• 通過綜合通信網(wǎng)（OTN 系統(tǒng)）與二期、三期電站相連，實現(xiàn)調(diào)度中心與各個站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 LCU 間的直接通訊來完成。
2、緊急備用調(diào)度中心層
采用路由交換機 Cisco 2621，通過綜合通信網(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)）實現(xiàn)金湖泵站備用調(diào)度中心各個站 VLAN 之間的數(shù)據(jù)交換。
3. 泵站層
• 四個泵站都是由兩臺 Cisco2950 交 換機并利用虛擬網(wǎng)絡技術（VLAN）組成自身冗余的、獨 立的 10/100M 子網(wǎng)絡。同時，它還通過綜合通信網(wǎng)?。∣TN 系統(tǒng)）與各自的分水點 RTU 相連，實現(xiàn)各個站對
相應分水點的監(jiān)控。
• 每個新建泵站的每個機組配備有一套 LCU，用于機組數(shù)據(jù)采集和設備控制。為達到 LCU 和 SCADA 系統(tǒng)間的數(shù)據(jù) 交換，所有的 LCU 都與泵站的每個交換機相連，每套LCU 有兩個以太網(wǎng)控制器。
4. 現(xiàn)場層
• 現(xiàn)場是連接分布式現(xiàn)地控制裝置及各種智能設備的 Genius、Modbus 和 Profibus_DP 現(xiàn)場總線。
• 為監(jiān)控輸水沿線的各分水點，每個分水點都配有現(xiàn)地控制裝置 RTU，用于分水點數(shù)據(jù)采集和設備控制，分水點 RTU 通過綜合通信網(wǎng)（OTN 系統(tǒng)）與各自新建泵站的B交換機相連，接入泵站 SCADA 系統(tǒng)。
四、系統(tǒng)功能
計算機監(jiān)控子系統(tǒng)由 SCADA（監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集）和 PLC 部件（LCU、RTU）構成，并通過以太網(wǎng)通訊系統(tǒng)相連?？刂葡到y(tǒng)有三個控制層，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)上實現(xiàn)的功能，在調(diào)度中心和備用調(diào)度中心上均能遠程查看。
1. 數(shù)據(jù)采集和處理
• 生產(chǎn)過程運行參數(shù)的采集和處理
• 主要設備狀態(tài)的監(jiān)視及事件順序記錄
• 相關量追憶記錄
2. 生產(chǎn)過程的控制
監(jiān)控子系統(tǒng)具有對輸水沿線主要機電設備、輔助設備、廠用電系統(tǒng)、閘門系統(tǒng)的全面監(jiān)視和控制功能。
運行人員既可以在調(diào)度中心或泵站中控室操作員工作站也可以在現(xiàn)地控制單元工控機上操作命令。當系統(tǒng) APC 功能投入時，就可以通過 APC 軟件自動實現(xiàn)機組開機、停機操作及流量負荷調(diào)節(jié)。
畫面召喚方式。整個畫面顯示清晰穩(wěn)定，在畫面上可按設備進行操作，每個設備可生成設備控制操作菜單，可用三維動畫形象動態(tài)地反映現(xiàn)場設備狀態(tài)。畫面可屏幕拷貝輸出。
4. 輔助運行管理
• 事故記錄和追憶
當輸水沿線發(fā)生事故時，監(jiān)控系統(tǒng)立即以中斷方式響應，并自動顯示記錄事故名稱及時間；記錄、顯示和打印相關設備的動作情況；自動啟動事入處理流程；自動記錄前一分鐘和后一分鐘相關模擬量數(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。
[1] 全廠運行日志、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）的自動統(tǒng)計
[2] 設備運行工況、事故與操作次數(shù)的統(tǒng)計
[3] 記錄輸水沿線抽水流量、耗電量、抽水效率等
監(jiān)控子系統(tǒng)根據(jù)需要設置用戶權限和規(guī)定不同的用戶組，通過對來訪者的不同身份進行不同的授權和活動區(qū)限制，
實現(xiàn)系統(tǒng)的安全運行和系統(tǒng)維護。
• 語言報警
監(jiān)控系統(tǒng)提供了語音報警功能，對所有 SOE 量均能語音報警。并報出事故類型，以便值班員能迅速做出判斷，并采取相應措施。
5. 泵站 APC 功能
• 過程數(shù)值檢查和計算（包括邊界條件的計算、檢查和監(jiān)視）
• 按照泵組的起/停順序，控制泵組的起/停
• 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供水安全運行的基礎，是調(diào)度系統(tǒng)的重要任務和功能。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 個分水點分水量的流量的變化以及各泵站水泵機組運行工況的偏差以及水庫蓄水庫容的影響。
全線平衡和優(yōu)化調(diào)度主要完成以下功能：
• 防止溢洪
• 保持進水/出水池水位
• 全線流量均分
• 最少數(shù)量的泵啟/停
• 為水庫供應所需的流量（體積）
• 短期目標：達到最低能源消耗
長遠目標：達到最低能源成本
7. 通訊功能
監(jiān)控子系統(tǒng)具有與綜合通信網(wǎng)絡通訊，并預留與MIS系統(tǒng)接口。
監(jiān)控子系統(tǒng)具有完善的系統(tǒng)自檢、診斷和自恢復、自起動功能，包括系統(tǒng)硬件設備故障診斷和軟件故障診斷。
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