关于智慧水务平台系统的构建及关键技术分析.pdf
周友志
摘 要：智慧水务是水务信息化建设的高级阶段， 以提升绩效表现和决策水平为目标的智慧水务平台，已成为水务公司自动化、信息化升级的主要路线图。其建设不仅能极大的提升水务公司的自身形象、也扩展了水务公司合并采购、设备管理、成本控制等功能，进一步深化管理，提高经济效益。本文从智慧水务平台系统的需求分析、系统架构、数据采集及存储、远程监控、展示平台及WEB发布等方面阐述了智慧水务平台系统的构建与应用。
关键词：智慧水务;远程监控;VPN;数据采集
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）10-0046-01
1 需求分析
根据集团公司运营建设要求并结合集团业务发展需求，构建智慧水务平台系统。其主要目为：通过网络通信与各水厂监控系统进行连接，对各水厂的工艺运行数据、设备运行状况进行实时监控;实现对各水厂进出水水质指标的监管，以保证出水水质达到国家污水排放标准;基于数据采集、处理和分析技术，对海量数据进行多维立体分析处理，找出水厂生产成本消耗的根源，为科学管理决策提供辅助支持;提升集团公司形象、扩展合并采购、设备管理、成本控制等功能，进一步深化管理，提高经济效益。
2 系统架构
智慧水务平台系统建设实现构件化、模块化和平台化，以保证数据中心系统的各项功能，满足可持续性开发需求，每一个应用程序都做到高度模块化，以便支持可能的跨平台的移植能力，同时具备可扩展的技术框架和标准的对外接口，为与系统外的应用系统和二次开发预留接口。智慧水务平台系统网络拓扑结构如图1所示。
在集团总部设立监控数据中心，配置数据服务器、监控计算机、VPN路由器（专业级）及各种软件，进行数据采集、存储和分析处理。各水厂现场配置数据采集PC站、VPN路由器（入门级）及数据采集软件，通过VPN网络将各水厂生产数据推送至数据中心。在数据中心与各水厂数据采集PC站通信中，网络的稳定性对数据通信有较大的影响。本工程采用VPN网络通信技术，这种网络通信主要特点是搭建容易，通信稳定。VPN连接方式要求中心与子站都必须配被专有VPN路由器，数据中心设固定IP地址，方便各子站对中心发起VPN连接。各水厂根据实际情况采用有线或者无线（3G/4G）通讯方式，现有水厂尽量采用已有的有线网络建立VPN通讯，在没有有线网络的水厂采用无线通讯（3G/4G）方式建立VPN连接。
3 数据采集及存储
3.1 水厂本地数据采集
在各水厂原有SCADA自动化监控系统中，增加数据采集PC站，数据采集PC站通过采集软件的OPC功能从各水厂原有的SCADA系统采集数据。各个水厂建设年代不同，软件品牌、版本也不一样，很多旧版本的SCADA软件不带有OPC功能，在这种情况下，将采取直接从水厂的PLC系统采集数据或更换升级SCADA软件。
3.2 数据中心数据采集
数据中心设置冗余数据采集服务器，所有水厂采集的实时数据将汇总到冗余数据服务器中。数据中心最基本的功能是采集、汇总、存储各水厂数据，因而保证数据的完整与安全显得非常必要。在实际情况中，网络不稳往往会造成数据中心的数据缺失。本工程采用I/OServe数据采集软件，采用实时数据与历史数据的双通道链路并行采集，有效解决了数据缺失问题。I/OServer软件具有本地缓存，断点续传的强大功能，能可靠的将采集到的数据上传到数据中心服务器。当水厂子站与数据中心的传输网络出现中断时，历史数据将缓存到本地的数据采集PC站中，网络恢复后，本地缓存的数据将逐步恢复到数据中心的数据库中。这种方式的好处是当实时数据采集出现问题时，不会影响历史数据的传输及存储。当历史数据采集出现问题时，用户还可根据实时数据进行历史数据恢复工作，为数据的安全与完整
又加了另一层保险。
3.3 数据存储
数据中心服务器安装有工业数据库软件，能安全可靠实现历史数据的采集、存储、处理。工业数据库软件高效的数据采集速度、海量高精度的数据分析计算能力以及开放式的信息发布与访问机制，很好的满足了智慧水务平台要求全部数据每1分钟记录一次、数据存储5年以上的需求，为分析统计奠定了数据基础。工业数据库具备每秒检索超过20，000条记录的查询速度，无论是进行原始历史数据的查询检索，还是复杂的数据分析计算，都具有快速的响应速度。后期可根据集团发展需要，數据存储可升级为集群冗余结构，最大限度的保证数据存储的安全。
4 远程监控
通过将各水厂的运行数据进行采集、传输、存储，加工处理，可以将各水厂的工艺画面直观的在监控中心展示，使管理人员可以随时掌握各水厂生产运行情况。主要的远程监控手段有实时监视、参数调整、报表管理（涵盖实时报表、日报表、月报表、年报表、水质日报表等）、趋势曲线、报警预警、远程控制、事件记录（供事故追溯、设备运转操作分析）、能耗管理、智慧分析。
5 展示平台及WEB发布
通过智慧水务平台系统的数据展示平台软件，可以随时浏览每个水厂的工艺运行数据、设备运行状态、报警故障等信息。数据的查看方式既有逼真的动画流程图，也有直观的实时报表、曲线、柱状图等，用以满足不同使用者的需求。数据计算分析平台对存储于工业数据库中的历史数据进行分析计算，可以快速的自动完成各水厂生产成本、设备能耗、投入与产出对比、达标率等分析统计计算，并生成相应的日、月、季度、年报表与曲线，比以往人工计算的效率有了飞速的提高。数据展示平台采用C/S结构，即所有的展示平台为客户端。客户端通过读取实时数据采集数据与历史数据存储数据，展示所需数据。C/S结构有效的对服务器与客户端进行了分工，均分了各个电脑的工作负荷，保证系统稳定运行。服务器负责数据的采集存储与通信工作，客户端注重人机交互、画面展示工作。
利用WEB发布服务器将监控组态画面进行发布，从而使公司管理人员的计算机在不需要额外安装软件的情况下，使用IE浏览器或手机APP即可方便查看到现场运行的画面，进行数据的监视、报警查看、报表查询等功能，并在相应权限下进行操作。IE客户端和WEB发布服务器保持高效的数据同步，通过网络用户能够在任何地方获得与在WEB服务器上一样的画面和数据显示、报警显示、趋势曲线显示等，以及方便快捷的控制功能。
6 结语
建立管控一体的综合信息平台，以此平台为基础，扩展集团型水务公司的合并采购、设备管理、成本控制等功能，进一步深化管理。增强总部支持性、管控力量，强化绩效管理和减少漏洞、浪费等，提高集团效益，建立集约化高级调度管理中心。同时考虑引入专业性仿真模型系统，建立计算机辅助决策系统，实现办公自动化、数据一体化、流程整合化、决策科学化，使集团公司的生产、服务和管理能力产生质的飞跃。
参考文献
[1]刘喜梅，王康胜.污水处理厂远程监控系统的设计[J].自动化仪表，2014，39（06）：83-86+90.
[2]田雨，蒋云钟，杨明祥.智慧水务建设的基础及发展战略研究[J].中国水利，2014，（20）：14-17.
