随着城市规模的不断扩大，城市雨、污水的排放压力也日益增大。在各大城市均分散部署着数量众多的雨、污水排放泵站。由于各个泵站分散广泛，传统上排水管理中心只能是派人到现场才能够了解各个泵站的运营情况。这种简单的监管方式不但耗费大量的人力物力，也不能做到整体的集中管理。因此，一个能够采集现场泵站运行参数、可以在中心实时查看各个分散泵站的运行状况的远程集中监测系统就具有非常大的实际应用意义。

天津保税区于1991年5月12日由国务院批准正式设立，是中国北方第一个符合现代国际经济发展要求的保税区，位于天津港港区内，总面积8.5平方公里。保税区三区下辖起步区雨污水泵站、扩展区雨污水泵站、物流区雨污水泵站、空客A320雨污水泵站、东部雨水泵站、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。针对该项目地理位置分散，待处理的数据实时性强，数据量大等特点，最终选择了北京亚控科技发展有限公司的组态软件KingView 6.53和工业数据库软件KingHistorian为基础的软件监控系统整体解决方案。

一、系统概述

天津保税区雨污水泵站远程集中监测系统主要包括三个层次：生产调度中心监测计算机系统(中心站)、无线通讯网络系统、泵站计算机控制系统（分控站），系统架构如下图所示。

 

二、泵站计算机控制系统（分控站）

泵站计算机控制系统（分控站）：以工业PLC为控制核心，控制各个泵站的电气设备，每个泵站配置一台工控机并安装组态王软件KingView与泵站PLC通讯，负责采集泵站PLC上的实时数据。针对每一个泵站设置现场监控计算机，并根据现场的实际点数的不同安装KingView软件，具有权限的操作员可在本地计算机上修改与之相连的PLC控制参数，监控该区域泵站的运行状态，并且可以定时生成记录泵站运行状况的Excel报表文件。

分控站主要实现以下功能：

a)      显示功能： 泵站区域布置图，工艺流程图等图形化操作界面，实时动态显示供电系统运行参数、水泵工作电流、水泵工作状态、格栅运行状态、闸门开关状态、格栅前后液位差等参数，显示相关趋势图，历史数据及历史记录；

b)      报警功能：依据泵站运行设备工作参数、实现故障自动报警并显示，区分报警级别；

c)      数据存储：具有运行参数历史数据库、历史报警数据库、查询显示和打印功能；

d)      报表：系统自动依据实时运行参数，编制日、月、季度、年运行报表；

e)      控制功能：通过泵站监控计算机可对各设备进行远程集中控制；

f)       参数修改：可对各设备自动控制参数进行设定和修改；

三、无线通讯网络系统

分控站与中心站之间的数据传输采用TD-SCDMA无线方式进行通讯；并采用VPN技术和防火墙技术保证数据传输的安全性；各分控站将采集的现场数据与设备状态信号等通过无线方式发送至中心站。中心站设置通讯服务器安装OPC Server（数据中心）与各分控站设备通讯，实时采集各分控站数据。该无线通信系统具有较强的信号抗衰弱能力，具有向下平滑兼容能力。

四、生产调度中心监测计算机系统（中心站）

中心站包括数据信息层和管理层。中心站具有系统扩展能力并能满足远期升级和泵站不断增加的要求。

数据信息层位于中心站底层，配备两台服务器，安装KingHistorian工业数据库与关系数据库软件，实现整个系统数据汇总与存储功能，为管理人员提供数据平台；其中一台工控机上安装KingView无限点运行软件与OPC Server进行通讯，实现对整个系统的监视及其控制。另外一台工控机上安装KingView无限点运行软件和WebServer与OPC Server进行通讯，实现Web发布功能，使管理层人员通过IE就可以监控现场设备与查看相关生产报表。

中心站各计算机采用以太网方式通讯，通过以太网与数据通讯服务器OPC Server相连，实现与现场各泵站远程设备的实时数据交换，KingView组态软件具有OPC客户端功能，可从通讯服务器OPC Server上获得实时数据。各分控站上的数据信息均保存到KingHistorian数据服务器上，该服务器作为企业级的数据中心，为其它的管理计算机提供可靠数据。

管理层位于中心站顶层，该层所有具有权限的计算机均可以通过Web方式访问现场实时数据，现场实时趋势、报表、历史趋势等，对于具有较高权限的计算机在必要时可对现场设备进行控制。

本系统管理层支持在家办公功能，对于具有一定权限的计算机只要拥有系统VPN密码，均可以通过VPN拨号的方式连入本系统，实现在家通过Web方式浏览现场数据与相关的管理报表。

五、 系统特点

本系统管理控制级位于中心站，该层平常不参与各站点的实际控制，只在总体上协调各站工作情况；同时对特别重要参数进行设定，统计各站点设备、参数数据；在发生特殊情况下，可通过网络对下层站点进行直接控制。

操作员级位于分控站，由区域现场操作人员进行控制，其等级可对设备直接进行控制，并可修改一定的参数，同时对该站站点设备参数进行控制设置，该类动作也可在网络或是分控站直接进行。

本系统具有极高的稳定性和可靠性，中心站两台监控计算机具备双机热备功能，双机热备是为了保证系统的稳定运行而增加的功能。当系统正常工作时，主、从机都启动，但从机不采集实时数据，而是通过网络从主机获得实时数据，同时负责对主机的监听。当主机停机后，从机采集数据并完全取代主机的功能，主机恢复运行后，从机停止数据采集，系统恢复到正常状况。

在中心站与现场通讯发生故障时，现场分控站能连续独立地控制和其有关的设备（各分站都处于各分站PLC自控状态下）；同时故障区域的分控站通过其自身的自动化监控系统独立工作；当分控站发生通讯故障时，不影响其它站点的通讯，通过其自动控制系统独立控制，并且根据控制方式不同分为管理控制级和操作员级。

六、监控画面效果及WEB发布

6.1  组态画面展示

泵站监测系统组态王画面效果如图2、3所示。

 

6.2  WEB发布

本项目采用北京亚控公司的组态王WEB 发布功能包WebServer，组态王的WEB发布包括：画面的发布和数据的发布。管理和生产人员可以通过IE浏览器，实现工厂信息可视化，并根据一定的权限进行不同的查询和操作。

 

图4  WEB发布效果

a)      画面发布

组态王的WEB画面发布采用分组式发布，网站式浏览的形式。WEB发布的安全管理分为两级：普通用户只能浏览画面不能修改数据；高级用户则可以看到所有发布的画面且可以读写相关数据和操作原画面中的有权限设置的图素等。

b)      数据发布

WEB数据发布包括：实时数据、历史数据和数据库数据，WEB数据发布效果如图4所示。 

七、结语

天津保税区雨污水泵站远程集中监测系统于2009年11月正式通过验收投入运行，监测系统与无线3G网络相结合的应用把地理位置分散的泵站推向集中化、信息化管理，极大的节省了泵站运营维护耗费的人力、物力资源。