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1　項(xiàng)目背景

農(nóng)村生活污水治理是農(nóng)村水環(huán)境治理及人居環(huán)境改善的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在，對于提升鄉(xiāng)村基本公共服務(wù)水平、建設(shè)美麗宜居鄉(xiāng)村、轉(zhuǎn)變農(nóng)村居民生活方式、推進(jìn)城鄉(xiāng)發(fā)展一體化具有重要意義。

2015年張家港市農(nóng)村生活污水處理項(xiàng)目財(cái)政總投資24億，工程規(guī)模包括各級收集池、泵站和動力輸送管網(wǎng)建設(shè)。目標(biāo)實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)村、特色村全覆蓋，農(nóng)村生活污水處理率達(dá)到80%以上，涉及8個(gè)鎮(zhèn)和一個(gè)農(nóng)業(yè)示范園區(qū)包括楊舍鎮(zhèn)、塘橋鎮(zhèn)、金港鎮(zhèn)、錦豐鎮(zhèn)、樂余鎮(zhèn)、鳳凰鎮(zhèn)、南豐鎮(zhèn)、大新鎮(zhèn)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)范圍，面積998.48平方公里，大約867個(gè)農(nóng)村生活污水泵站。

2　項(xiàng)目目標(biāo)

本項(xiàng)目要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)如下：

（1）無人值守泵站；

（2）建立水務(wù)調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；

（3）現(xiàn)場易于維護(hù)、能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)；

（4）用戶權(quán)限分級管理；

（5）現(xiàn)地站自控系統(tǒng)能夠適應(yīng)惡劣環(huán)境。

3　項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用

污水泵站主要包括儀表間、泵房、流量計(jì)井三部分組成。配置潛水泵2臺，流量計(jì)、液位計(jì)各1只，視頻監(jiān)控系統(tǒng)1套，PLC控制器選用施耐德電氣Modicon M340，協(xié)同完成泵站的自動控制及視頻監(jiān)控功能。泵站數(shù)據(jù)通過3G/4G網(wǎng)絡(luò)傳送至控制中心，控制中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可對各泵站的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測、并具有數(shù)據(jù)存儲、報(bào)表生成等功能，同時(shí)將泵站運(yùn)行狀態(tài)傳送至各片區(qū)污水廠，在片區(qū)污水廠的監(jiān)控系統(tǒng)界面上進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

4　解決方案

本項(xiàng)目是基于施耐德電氣EcoStruxure plant物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)， 是施耐德電氣基于物聯(lián)網(wǎng)，開放的，具有交互性的系統(tǒng)架構(gòu)，融合了先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)、移動、傳感、云、分析和網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域技術(shù)，是施耐德電氣的“創(chuàng)新無處不在”理念的具體呈現(xiàn)。

EcoStruxure架構(gòu)是一個(gè)行業(yè)領(lǐng)先的技術(shù)層級結(jié)構(gòu)。一套經(jīng)測試和驗(yàn)證、切實(shí)有效的參考性架構(gòu)，一個(gè)支持大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行的架構(gòu)，提供卓越的安全性能。EcoStruxure涉及互聯(lián)互通的產(chǎn)品、邊緣控制以及應(yīng)用、分析與服務(wù)。

圖2 EcoStruxure plant物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

調(diào)度中心軟件采用施耐德電氣Wonderware System Platform，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和維護(hù)，采集數(shù)據(jù)量大約3萬點(diǎn)；控制中心軟件系統(tǒng)具有仿真測試技術(shù)和泵站自動配置功能自動生成報(bào)表、曲線，減少了編程調(diào)試時(shí)間；實(shí)現(xiàn)用戶權(quán)限分級管理，提供通用接口實(shí)現(xiàn)第三方系統(tǒng)接入。

農(nóng)村污水排水泵站控制系統(tǒng)采用施耐德電氣 Modicon M3402020H寬溫涂層產(chǎn)品，應(yīng)對惡劣環(huán)境，減少用戶的維修成本和環(huán)境對設(shè)備的影響，泵站控制系統(tǒng)便于維護(hù)，所有模塊支持帶電熱插拔，減少了維護(hù)成本。

5　項(xiàng)目特點(diǎn)

（1） 工程技術(shù)性強(qiáng)、與原有系統(tǒng)接口多

本工程是新建工程，單個(gè)泵站較為簡單，但工程泵站數(shù)量龐大，地域分布廣，須在控制中心實(shí)現(xiàn)對八百多個(gè)泵站的遠(yuǎn)程監(jiān)控，并且需將其接入各片區(qū)污水廠的監(jiān)控系統(tǒng)。每個(gè)污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)不同，自動化控制模式、程序、接口都有所不同，需要控制中心系統(tǒng)軟件為通用的平臺軟件，同時(shí)現(xiàn)地站控制系統(tǒng)的控制器能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試和維護(hù)。

（2） 自動化要求高

本工程系統(tǒng)集成和自動化要求高，要求建成后的農(nóng)村生活污水治理工程自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)泵站的無人值守、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸、泵站的集中監(jiān)控、易于遠(yuǎn)程維護(hù)和用戶權(quán)限分級管理等功能，并且與原有污水廠監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)無縫銜接的完整控制系統(tǒng)。

（3） 現(xiàn)地站控制系統(tǒng)適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境

農(nóng)村污水排水泵站地域分布廣，同時(shí)污水排水泵站現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，因此控制系統(tǒng)采用施耐德電氣 Modicon M340寬溫涂層產(chǎn)品，應(yīng)對惡劣環(huán)境，減少用戶的維修成本和環(huán)境對設(shè)備的影響。泵站控制系統(tǒng)便于維護(hù)，所有模塊支持帶電熱插拔減少運(yùn)維人員成本。

6　軟件開發(fā)的關(guān)鍵性技術(shù)

（1）控制系統(tǒng)的仿真測試技術(shù)

本項(xiàng)目泵站數(shù)量較多，分布于張家港市農(nóng)村各地，較為分散。工期緊，任務(wù)重，因此采用控制系統(tǒng)的仿真測試，測試完畢后對各泵站控制柜進(jìn)行程序的下載，柜體安裝后直接投入系統(tǒng)自動運(yùn)行更加適合實(shí)際需要，也減少人員投入。

控制軟件Wonderware System Platform采用面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法，將每臺水泵、儀表等設(shè)備均作為一類對象進(jìn)行處理，其均具有仿真測試模式，可實(shí)現(xiàn)模擬條件下的自動運(yùn)行功能，可進(jìn)行完備的仿真測試，便于現(xiàn)場施工結(jié)束后盡快投入運(yùn)行，減少現(xiàn)場調(diào)試時(shí)間。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)軟件的快速開發(fā)

本項(xiàng)目的實(shí)際情況，單個(gè)泵站的信息采集與顯示不存在技術(shù)門檻，但本項(xiàng)目具有867個(gè)泵站，如何開發(fā)一套界面友好，數(shù)據(jù)查找方便的監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)又要實(shí)現(xiàn)泵站監(jiān)控系統(tǒng)的快速開發(fā)，減少bug，保證軟件開發(fā)質(zhì)量，則是本項(xiàng)目的關(guān)鍵。

中心監(jiān)控系統(tǒng)軟件能自動配置泵站，即在InTouch View通過配置增加泵站、刪除泵站和修改泵站信息，并能適應(yīng)各種主流的通訊協(xié)議和通訊網(wǎng)絡(luò)，泵站的界面會根據(jù)配置情況自動生成，相關(guān)的報(bào)表、曲線等也是自動生成的。

泵站的實(shí)時(shí)監(jiān)控界面，可以展示其中一個(gè)泵站或采用樹型目錄上的某個(gè)泵站可進(jìn)入某個(gè)泵站的實(shí)時(shí)運(yùn)行界面。

報(bào)表提供了日報(bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表和自定義報(bào)表，曲線和歷史記錄可以在網(wǎng)頁上自由查詢。

歷史報(bào)警可以按點(diǎn)、按時(shí)間段組合查詢。根據(jù)需要，授權(quán)用戶還可以在網(wǎng)頁上設(shè)置出口壓力和啟停泵站，還可以輸入和修改泵站的基本資料，如用戶數(shù)、機(jī)泵型號、揚(yáng)程、流量、水管口徑和維護(hù)記錄等信息。

通過該技術(shù)，可大大加快泵站監(jiān)控軟件的開發(fā)速度，同時(shí)界面、曲線等功能均為自動生成，大大減少了軟件開發(fā)的bug。

7　結(jié)語

根據(jù)《“十三五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，未來新增污水處理設(shè)施主要集中在三線及縣級鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理，江蘇省作為全國農(nóng)村生活污水治理試點(diǎn)省，張家港農(nóng)村污水泵站項(xiàng)目率先完成，具有全國示范作用，為農(nóng)村污水處理及管理模式提供實(shí)踐依據(jù)。

摘自《自動化博覽》2019年8月刊