★北京和利時(shí)智能技術(shù)有限公司 齊越

和利時(shí)HOLLiSCADA系統(tǒng)在市政工程中的應(yīng)用

★北京和利時(shí)智能技術(shù)有限公司 齊越

1 引言

在“中國(guó)制造2025”的大背景下，市政工程行業(yè)將獲得更大的發(fā)展，政府財(cái)政未來(lái)將加大對(duì)城市公用事業(yè)投資比重，需要以更加高效的效率和優(yōu)良的質(zhì)量完成市政工程。利用控制技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)相結(jié)合的新一代市政工程控制模式的應(yīng)用將進(jìn)入快車道，成為智慧城市建設(shè)發(fā)展不可缺少的一脈。

2 HOLLiSCADA系統(tǒng)的解決方案

某市作為國(guó)家智慧試點(diǎn)城市，二次供水改造是重點(diǎn)民生工程之一。和利時(shí)承接了該市水務(wù)集團(tuán)所管轄的78個(gè)泵站、5個(gè)水廠、36個(gè)城市管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的自控項(xiàng)目，負(fù)責(zé)為監(jiān)控中心HOLLiSCADA平臺(tái)、設(shè)備管理系統(tǒng)、移動(dòng)終端等工作提供解決方案。水務(wù)集團(tuán)監(jiān)控中心掌握大客戶用水規(guī)律，同時(shí)滿足節(jié)能、高效運(yùn)營(yíng)的需求，各泵站均實(shí)行無(wú)人值守，將水廠、泵站的視頻、監(jiān)控信號(hào)匯總到監(jiān)控中心集中控制管理。如圖1是該工程系統(tǒng)圖。

（1）通訊方案設(shè)計(jì)

監(jiān)控中心與各泵站、水廠距離較遠(yuǎn)，如果鋪設(shè)光纖進(jìn)行傳輸成本支出較高，居民小區(qū)施工困難等問題，綜合實(shí)際情況考慮，監(jiān)控中心與各泵站、水廠、管網(wǎng)在線裝置之間的通訊通過電信部門ADSL有線寬帶網(wǎng)絡(luò)、4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等，并采用VPN技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫鏈接，泵站內(nèi)部控制采用現(xiàn)場(chǎng)總線通訊形式實(shí)現(xiàn)。

VPN虛擬專用網(wǎng)絡(luò)提供三種隧道協(xié)議：PPTP、L2TP和IPSec。本項(xiàng)目中采用IPSec協(xié)議，IPSec VPN是基于IPSec協(xié)議的VPN技術(shù)，由IPSec協(xié)議提供隧道安全保障。IPSec是一種由IETF設(shè)計(jì)的端到端的確?；贗P通訊的數(shù)據(jù)安全性的機(jī)制。它為Internet上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)提供了高質(zhì)量的、可互操作的、基于密碼學(xué)的安全保證。利用VPN技術(shù)通過特殊的加密通訊協(xié)議將互聯(lián)網(wǎng)上位于不同地方的監(jiān)控中心、泵站、水廠、管網(wǎng)在線裝置之間建立一條專有的通訊線路。除具備傳統(tǒng)VPN技術(shù)的安全性、可靠性、兼容性以外，還根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)特性增加了外網(wǎng)配置、內(nèi)網(wǎng)配置、智能限速（有效分配帶寬，使專用網(wǎng)絡(luò)更穩(wěn)定）、地址轉(zhuǎn)換（將原有網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換為專用網(wǎng)絡(luò)地址，使通訊更直接更有效）、專用地址分配等功能。在通訊方式上不僅支持有線，而且支持無(wú)線，使通訊鏈路更加完整。

泵站控制采用現(xiàn)場(chǎng)總線通訊形式與受控設(shè)備（變頻器、軟啟）、過程儀表、電力監(jiān)控儀表等通訊，可以使控制系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、生產(chǎn)運(yùn)行及日常維修維護(hù)效率成本大大降低。具體體現(xiàn)在：減少新增采集點(diǎn)信號(hào)分配、隔離模塊費(fèi)用降低硬件配置成本，減少控制電纜數(shù)量降低安裝成本，降低設(shè)備維修維護(hù)成本，普遍采用標(biāo)準(zhǔn)接口增加系統(tǒng)通用性、安全性及可靠性。

（2）監(jiān)控中心HOLLiSCADA平臺(tái)

圖1 某市二次供水控制工程系統(tǒng)圖

HOLLiSCADA平臺(tái)利用控制技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各泵站供水設(shè)備、電力設(shè)備及在線、分析儀表的遠(yuǎn)程監(jiān)控，系統(tǒng)支持視頻、安防、管網(wǎng)、設(shè)備管理、通訊、GIS等多業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成，最終為監(jiān)控中心、管理人員形成綜合性的監(jiān)控平臺(tái)。

采用三層系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架，各層工作產(chǎn)品具有各自不同的生命周期，每一層都使用下一層提供的接口、工具或程序庫(kù)進(jìn)行開發(fā)、定制、組態(tài)。

利用完整的歷史數(shù)據(jù)和報(bào)警事件數(shù)據(jù)，系統(tǒng)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)、事故分析和追憶，實(shí)現(xiàn)了泵站的自動(dòng)化、信息化管理，解決了自動(dòng)化水平低、設(shè)備運(yùn)行安全問題突出、運(yùn)行管理和技術(shù)分析受地域條件限制較大的問題，保證泵站更安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。圖2是部分泵站的HOLLiSCADA平臺(tái)監(jiān)控圖。

圖2 泵站的HOLLiSCADA平臺(tái)監(jiān)控圖

（3）泵站系統(tǒng)

泵站系統(tǒng)完全采用和利時(shí)產(chǎn)品，選用模塊化的分布式控制系統(tǒng)并充分考慮其可靠性、先進(jìn)性、可擴(kuò)充性，能滿足中高級(jí)控制性能的要求。

按管網(wǎng)調(diào)控程序?qū)λ鶎俦谜镜墓に囘^程、電氣設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，同時(shí)采集工藝參數(shù)、電氣參數(shù)、安防及電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。通過通信網(wǎng)絡(luò)與中央控制室的HOLLiSCADA系統(tǒng)進(jìn)行通信。向HOLLiSCADA系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)，并接受HOLLiSCADA系統(tǒng)發(fā)出的開停機(jī)命令。柜體設(shè)計(jì)觸摸屏可實(shí)現(xiàn)本地控制各設(shè)備的啟?？刂?、狀態(tài)監(jiān)視，極大地方便了系統(tǒng)調(diào)試、巡檢或檢修時(shí)的需要。

3 項(xiàng)目的主要特點(diǎn)

本項(xiàng)目集合基于地理定位的GIS綜合監(jiān)測(cè)功能、控制操作的智能終端授權(quán)登錄功能、報(bào)警聯(lián)動(dòng)的反饋功能、分析統(tǒng)計(jì)的趨勢(shì)報(bào)表功能、系統(tǒng)冗余的切換功能、人機(jī)交互的大屏幕功能及時(shí)鐘同步、事件記錄、WEB發(fā)布、短信通知等于一體，主要特點(diǎn)有：

（1）冗余網(wǎng)絡(luò)

為減少泵站、水廠等受控站點(diǎn)因意外而中斷通訊的風(fēng)險(xiǎn)，通過即時(shí)響應(yīng)保證監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)連續(xù)性，從而降低關(guān)鍵數(shù)據(jù)流上任意一點(diǎn)失效所帶來(lái)的影響，確定在有線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，受控站點(diǎn)增加無(wú)線通訊設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)行冗余部署，系統(tǒng)軟硬件配置按冗余解決方案完成，進(jìn)一步提高安全可靠性。

（2）設(shè)備管理

設(shè)備管理主要功能有：設(shè)備臺(tái)賬管理、維修提示設(shè)定、設(shè)備維修工作票管理、WEMS移動(dòng)維修告警、自動(dòng)派單功能、分級(jí)接單處理等。采用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行無(wú)線維修告警，自動(dòng)發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障報(bào)警信息，自動(dòng)發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的預(yù)防性維修提示信息，根據(jù)設(shè)備編碼，實(shí)時(shí)查詢?cè)O(shè)備臺(tái)賬信息等。

（3）能源管理

利用電力設(shè)備采集電能計(jì)量各參數(shù)，通過對(duì)供水特點(diǎn)有效的技術(shù)分析，采用動(dòng)態(tài)監(jiān)控技術(shù)、參數(shù)智能控制等技術(shù)，通過建立數(shù)學(xué)模型，準(zhǔn)確計(jì)算設(shè)備能源消耗情況，從而實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)控，進(jìn)一步提升供水系統(tǒng)智能化控制水平。通過能源管理解決方案，可實(shí)現(xiàn)降低能源系統(tǒng)運(yùn)行成本，提高能源管理效率。

（4）管網(wǎng)調(diào)度

利用管網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備采集到的參數(shù)以及管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中提供的歷史歸檔數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)分析，生成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模型，可以反映管道異常工作情況，分析用水高峰、低谷、平段時(shí)段管網(wǎng)壓力分布，并對(duì)當(dāng)前及未來(lái)需求流量、壓力等指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)，為系統(tǒng)是否滿足需要提供決策支持。

4 小結(jié)

通過使用和利時(shí)HOLLiSCADA系統(tǒng)對(duì)該泵站進(jìn)行改造后，泵站逐步實(shí)現(xiàn)由供水企業(yè)統(tǒng)一規(guī)范化管理，產(chǎn)權(quán)清晰，權(quán)責(zé)明確，供水安全得到了保障，不僅實(shí)現(xiàn)24小時(shí)供水全覆蓋，而且供水水質(zhì)得到全面提升，真正實(shí)現(xiàn)了由源頭到居民用戶終端的“一條龍”供水服務(wù)，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益成效顯著。衛(wèi)生監(jiān)督部門對(duì)本項(xiàng)目泵站進(jìn)行水樣檢驗(yàn)評(píng)估，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)綜合合格率達(dá)100%。改造后，管網(wǎng)漏失現(xiàn)象得到控制，以改造前的6個(gè)泵站為例，日供水總量在11,000噸～13,000噸，改造后日供水量3800噸至4300噸，減少水的流失在60%以上。