污水处理厂生产集约化管理系统的研究探索

陈栋珩

（江门市碧源污水治理有限责任公司 广东江门 529000）

摘 要：通过组建一个以计算机信息技术与自动化控制技术为核心，以互联网通讯技术为手段的集中生产调度管理系统，将大型水务公司属下分散经营的污水处理厂统一整合管理，以提高人员的综合利用率、加强生产管控，达到降低人工成本和生产成本的目的。

关键词：污水处理；污水厂；水务集团；集约化管理；计算机技术

污水处理问题是一个人类生存和发展必须面对的问题，也是一个世界性的难题。目前，建设污水处理厂（下简称污水厂）是防止水污染的重要措施。随着我国政府对节能减排工作越来越重视，污水厂数量如雨后春笋一样不断增长，通过并购或传统模式建设的污水厂逐渐集中在一些大型的水务集团属下。然而污水廠具有分布散，数量多的特点，这造成了水务集团对属下污水厂管理困难的局面，如何解决运营监控困难，管理效率低，运营成本过高等问题，成了这些水务集团继续解决的问题。

1 综述

1.1 新管理模式探索

根据传统管理模式，污水厂的运行、维修及技术管理人员均以厂为单元配制，生产监控、自控管理系统各自独立，造成人员配制重复、综合利用率低，以及生产管控困难。

为解决上述难题，拟成立运营调度中心统一管理各污水厂的生产业务，设立中心厂，将技术管理、维修人员统一配置在中心调度室，分厂只保留必要的现场操作人员，通过现代通信技术对分厂生产状态进行远程监控，以达到精简人员的目的。

1.2 项目系统构成

本项目主要有两大部分组成：分别是信息系统部分和硬件辅助配套部分。

1、信息系统部分是项目的核心，项目工作都是围绕该中心展开。该部分包括以下内容：1）SCADA中心系统；2）生产管理系统。

2、硬件辅助配套是项目的基础，项目需要依托这些基础才能确保运行。该部分包括以下内容：1）视频监控系统；

2）电话录音系统

2 各子系统实施目标

2.1 SCADA中心系统

以各分厂原SCADA工控系统（简称现场系统）为基础，建立集成的SCADA中心系统（简称中心系统），形成统一的实时监控平台，全方位监控现场设备运行情况，工艺参数，记录设备开庭、故障等时间，重要设备运行时间记录，工艺参数的实时及历史曲线。其设计原则如下：

1）各分厂原系统采用不同品牌的PLC及不同的组态软件，各分厂现场系统维持原状，中心系统数据从底层PLC采集，通过光纤网络汇总至中心厂的数据库服务器，采用SQL Server作为数据库服务器平台，操作系统采用windows 2008 server，采用RockwellSoftware的RSView SE组建中心系统。

2）采用“集中管理、可切换监控”的方式，将控制权限分为三级：

中心调度级：中心调度室通过中心系统对各分厂所有设备进行控制，可对特定某一分厂进行控制；

现场控制级：通过现场系统对所属分厂所有设备进行控制；

现场手动级：通过设备的现场LCU或操作装置实现手动操作，用于应急处理。

控制权限的优先级为：现场手动级》中心调度级》现场控制级，权限可通过软件系统的安全机制授权监控下实现相互切换和闭锁，杜绝同时控制的情况发生。

2.2 生产管理系统

生产管理系统是将生产管理工作和计算机网络技术结合的管理方式，其功能涵盖了运行数据、值班记录、化验中心、设备管理、管理分析、外联报表、个人工具、系统管理等必须的生产管理功能，其功能模块图如下：

1、生产管理系统的数据类型分类：

1）SCADA：设备实时采集数据，从底层PLC采集，汇总至数据库服务器；

2）统计报表数据：各种监测量值的分类汇总；

3）调度业务数据：警报、指令、日志、设备信息等数据。

2、B/S结构（Browser/Server）三级结构

该系统基于B/S结构（Browser/Server）三级结构，数据流为数据库服务器》生产管理系统》WEB发布服务器，办公电脑无需安装客户端软件，只需打开浏览器即可登录使用该系统。

2.3 视频监控系统

利用先进的视频监控技术，在中心调度室建立视频监控系统，实时监控和记录必要观察点的真实影像，主要目标实现以下有效监控功能：

1）对生产现场的视频监控：包括各分厂和提升泵站的主要生产设备和工艺单元、易发运行故障/事故生产区域、维护或巡检人员操作监护盲点等；

2）对综合安保的视频监控：包括各分厂和厂外提升泵站的围墙、门卫、道路、仓库和综合楼等。

2.4 电话录音系统

利用电话录音系统，实现对运营调度中心负责人与中心调度室操作人员（含调度人员）、调度人员与各分厂操作人员间的生产性工作沟通实时记录，包括如：生产指令下达、运行故障通报、巡检工作提示等。

3 系统总体框架结构

3.1 系统框架简述

按功能使用要求将构成系统总体框架的子网归纳划分为“生产子网、办公子网和视频子网”三部分。子网的划分是按照网络规则来划分，IP地址和子网掩码都有严格的规则划分。子网划分可以初步实现网络数据分类、分流，提高网络数据的安全性和稳定性。

1）生产子网：主要包括下属各分厂的PLC站点、各分厂生产监控电脑、SCADA服务器、数据库服务器。数据库服务器采用多网卡方式分别连接生产子网和办公子网，服务器安装软件防火墙提高安全性。

2）办公子网：主要包括各分厂生产报表电脑、生产管理系统服务器、WEB发布服务器、电话语音系统服务器、其他办公系统服务器。WEB发布服务器，采用专用的Internet，不与办公混用。

（注：视频子网：主要包括各分厂视频监控电脑、各分厂摄像设备和视频监控系统服务器。视频子网和办公子网之间，增加一个路由器，采用规则隔离，提高安全性。）

3.2 可靠性分析

系统设计应把可靠性放在首位。只有确保数据安全，领导人员才能正确的决策。

本系统数据库服务器采用双机冗余，确保单一服务器出现故障时，另一设备可以马上进行服务对接，另设置一异地服务器进行对数据进行备份，避免不可抗力破坏中心厂机房导致数据丢失。

生产监控电脑作为人机对话界面，采用热备冗余方式；双机可用率≥99.8%，可做到无故障连续工作。

4 结语

随着大批污水厂被大型水务集团收购或建设运营，利用现代互联网及计算机科技实现技术人员区域集约化，能够有效地提升水务集团运营管理水平，节约运行能耗，降低运营成本。但这也仅仅是污水厂运营与现代科学结合的初步探索，未来发展的趋势必定是通过更加智能的自动化工控程序，最终实现污水处理厂少人值守甚至无人值守。

参考文献：

[1]陈贺添，李伟，丁日新，罗峰，谢观体，缪明珠.污水处理厂智能化运营平台搭建思路探讨[J].给水排水，2016（S1）：293-296.

[2]张传贵，严卓军，陈健彬.搭建智能管理平台实现污水处理降本增效[J].给水排水，2016（42）1：130-134.