隨著城市規模的不斷擴大，城市雨、污水的排放壓力也日益增大。在各大城市均分散部署著數量眾多的雨、污水排放泵站。由于各個泵站分散廣泛，傳統上排水管理中心只能是派人到現場才能夠了解各個泵站的運營情況。這種簡單的監管方式不但耗費大量的人力物力，也不能做到整體的集中管理。因此，一個能夠采集現場泵站運行參數、可以在中心實時查看各個分散泵站的運行狀況的遠程集中監測系統就具有非常大的實際應用意義。

天津保稅區于1991年5月12日由國務院批準正式設立，是中國北方第一個符合現代國際經濟發展要求的保稅區，位于天津港港區內，總面積8.5平方公里。保稅區三區下轄起步區雨污水泵站、擴展區雨污水泵站、物流區雨污水泵站、空客A320雨污水泵站、東部雨水泵站、西部污水泵站、西南雨水泵站、南部雨水泵站、二期南部污水泵站9座雨污水排水泵站。針對該項目地理位置分散，待處理的數據實時性強，數據量大等特點，最終選擇了北京亞控科技發展有限公司的組態軟件KingView 6.53和工業數據庫軟件KingHistorian為基礎的軟件監控系統整體解決方案。

一、系統概述

天津保稅區雨污水泵站遠程集中監測系統主要包括三個層次：生產調度中心監測計算機系統(中心站)、無線通訊網絡系統、泵站計算機控制系統（分控站），系統架構如下圖所示。

 

二、泵站計算機控制系統（分控站）

泵站計算機控制系統（分控站）：以工業PLC為控制核心，控制各個泵站的電氣設備，每個泵站配置一臺工控機并安裝組態王軟件KingView與泵站PLC通訊，負責采集泵站PLC上的實時數據。針對每一個泵站設置現場監控計算機，并根據現場的實際點數的不同安裝KingView軟件，具有權限的操作員可在本地計算機上修改與之相連的PLC控制參數，監控該區域泵站的運行狀態，并且可以定時生成記錄泵站運行狀況的Excel報表文件。

分控站主要實現以下功能：

a)      顯示功能： 泵站區域布置圖，工藝流程圖等圖形化操作界面，實時動態顯示供電系統運行參數、水泵工作電流、水泵工作狀態、格柵運行狀態、閘門開關狀態、格柵前后液位差等參數，顯示相關趨勢圖，歷史數據及歷史記錄；

b)      報警功能：依據泵站運行設備工作參數、實現故障自動報警并顯示，區分報警級別；

c)      數據存儲：具有運行參數歷史數據庫、歷史報警數據庫、查詢顯示和打印功能；

d)      報表：系統自動依據實時運行參數，編制日、月、季度、年運行報表；

e)      控制功能：通過泵站監控計算機可對各設備進行遠程集中控制；

f)       參數修改：可對各設備自動控制參數進行設定和修改；

三、無線通訊網絡系統

分控站與中心站之間的數據傳輸采用TD-SCDMA無線方式進行通訊；并采用VPN技術和防火墻技術保證數據傳輸的安全性；各分控站將采集的現場數據與設備狀態信號等通過無線方式發送至中心站。中心站設置通訊服務器安裝OPC Server（數據中心）與各分控站設備通訊，實時采集各分控站數據。該無線通信系統具有較強的信號抗衰弱能力，具有向下平滑兼容能力。

四、生產調度中心監測計算機系統（中心站）

中心站包括數據信息層和管理層。中心站具有系統擴展能力并能滿足遠期升級和泵站不斷增加的要求。

數據信息層位于中心站底層，配備兩臺服務器，安裝KingHistorian工業數據庫與關系數據庫軟件，實現整個系統數據匯總與存儲功能，為管理人員提供數據平臺；其中一臺工控機上安裝KingView無限點運行軟件與OPC Server進行通訊，實現對整個系統的監視及其控制。另外一臺工控機上安裝KingView無限點運行軟件和WebServer與OPC Server進行通訊，實現Web發布功能，使管理層人員通過IE就可以監控現場設備與查看相關生產報表。

中心站各計算機采用以太網方式通訊，通過以太網與數據通訊服務器OPC Server相連，實現與現場各泵站遠程設備的實時數據交換，KingView組態軟件具有OPC客戶端功能，可從通訊服務器OPC Server上獲得實時數據。各分控站上的數據信息均保存到KingHistorian數據服務器上，該服務器作為企業級的數據中心，為其它的管理計算機提供可靠數據。

管理層位于中心站頂層，該層所有具有權限的計算機均可以通過Web方式訪問現場實時數據，現場實時趨勢、報表、歷史趨勢等，對于具有較高權限的計算機在必要時可對現場設備進行控制。

本系統管理層支持在家辦公功能，對于具有一定權限的計算機只要擁有系統VPN密碼，均可以通過VPN撥號的方式連入本系統，實現在家通過Web方式瀏覽現場數據與相關的管理報表。

五、 系統特點

本系統管理控制級位于中心站，該層平常不參與各站點的實際控制，只在總體上協調各站工作情況；同時對特別重要參數進行設定，統計各站點設備、參數數據；在發生特殊情況下，可通過網絡對下層站點進行直接控制。

操作員級位于分控站，由區域現場操作人員進行控制，其等級可對設備直接進行控制，并可修改一定的參數，同時對該站站點設備參數進行控制設置，該類動作也可在網絡或是分控站直接進行。

本系統具有極高的穩定性和可靠性，中心站兩臺監控計算機具備雙機熱備功能，雙機熱備是為了保證系統的穩定運行而增加的功能。當系統正常工作時，主、從機都啟動，但從機不采集實時數據，而是通過網絡從主機獲得實時數據，同時負責對主機的監聽。當主機停機后，從機采集數據并完全取代主機的功能，主機恢復運行后，從機停止數據采集，系統恢復到正常狀況。

在中心站與現場通訊發生故障時，現場分控站能連續獨立地控制和其有關的設備（各分站都處于各分站PLC自控狀態下）；同時故障區域的分控站通過其自身的自動化監控系統獨立工作；當分控站發生通訊故障時，不影響其它站點的通訊，通過其自動控制系統獨立控制，并且根據控制方式不同分為管理控制級和操作員級。

六、監控畫面效果及WEB發布

6.1  組態畫面展示

泵站監測系統組態王畫面效果如圖2、3所示。

 

6.2  WEB發布

本項目采用北京亞控公司的組態王WEB 發布功能包WebServer，組態王的WEB發布包括：畫面的發布和數據的發布。管理和生產人員可以通過IE瀏覽器，實現工廠信息可視化，并根據一定的權限進行不同的查詢和操作。

 

圖4  WEB發布效果

a)      畫面發布

組態王的WEB畫面發布采用分組式發布，網站式瀏覽的形式。WEB發布的安全管理分為兩級：普通用戶只能瀏覽畫面不能修改數據；高級用戶則可以看到所有發布的畫面且可以讀寫相關數據和操作原畫面中的有權限設置的圖素等。

b)      數據發布

WEB數據發布包括：實時數據、歷史數據和數據庫數據，WEB數據發布效果如圖4所示。 

七、結語

天津保稅區雨污水泵站遠程集中監測系統于2009年11月正式通過驗收投入運行，監測系統與無線3G網絡相結合的應用把地理位置分散的泵站推向集中化、信息化管理，極大的節省了泵站運營維護耗費的人力、物力資源。