基于数字水厂的现代化水厂建设的展望

信息系统工程│2013.9.20119◆EXCHANGEOFEXPERIENCE经验交流一、引言随着国家经济的发展和人们生活水平的提高，国家为了保护人们身体健康和保证人们生活质量出发，2007年对饮用水提出了新的水质标准。为了适应新的水质标准，浙江省也于2008年提出了新的现代化水厂建设的标准。与现代化水厂建设相适应的自动化和信息化建设显得尤为迫切，因此作者提出了数字水厂的概念和建设构想。数字水厂[1,2,3]就是运用现代信息化和自动化技术，对整个水厂运营管理的全生命周期进行信息化管理。数字水厂真正实现了水厂管控一体化，融合了控制和管理二个重要环节。把水厂生产过程自动化、智能化与管理信息化结合在一起，提高了水厂管理的精细化水平，极大地优化了水厂的运营和管理，降低水厂生产运营成本。二、自动化和信息化在现代化水厂建设中的现状和问题根据《浙江省现代化水厂评价标准实施细则》对自动化和信息的要求，对于水厂自动化：能够对设备进行就地和调度控制，仪表数据准确，具有数据处理、监测、报警和趋势及报表等功能；对水厂信息化：仅提出要具备办公自动化以及辅助决策和应急预案的功能。目前新建和扩建的水厂基本上能满足现代化水厂对自动化的要求，而老水厂的改造工作还相当繁重，但对信息化建设的还仅停留在办公自动化上，未有更高的需求。目前自动化和信息化在现代化水厂建设中存在如下一些问题[4]：第一，信息孤岛的现象严重，很多水厂在设计阶段缺少信息化的顶层设计，造成系统之间各自独立运行，基于数字水厂的现代化水厂建设的展望◆张伯立章如峰卢云晓摘要：本文作者阐述了对现代化水厂的理解，提出基于数字水厂的现代化水厂建设构想。本文介绍的数字水厂通过自动化和现代信息技术，实现水厂运营与管理体系有机地结合。通过对水厂生产和管理信息的有效协调，实现生产管理的精细化程度。关键词：数字水厂；现代化水厂；管控平台；数字水厂信息无法共享，形成很多信息孤岛，造成很多不必要的资源浪费。使信息化管理也难以发挥应有的效应。第二，平台不统一。没有标准的数据接口，导致很多水厂的应用系统无法集成在一个平台上，无法做到灵活易用，系统扩展性性差，界面设计等风格各异，无法做到系统的集成。三、数字水厂的标准功能框架3.1数字水厂建设的目标和原则数字水厂建设要遵循原则很多，技术上最重要的要考虑以下原则[5,6]：1）全局性：水厂规划应从企业的战略目标出发，确定企业信息化的战略目标和总体方案，统一规划，分步实施。使设计的信息管理系统在总体架构与体系设计上奠定好的基础2）统一性、扩展性、可维护性：统一性原则包含统一规划、统一平台、统一数据标准、统一的共享标准、数据交换标准、数据接口标准、统一管理等方面内容，它是实现共享、消除信息孤岛、降低数据浪费、实现软件互联互通的重要保障。在此基础上，应充分考虑今后企业的发展、技术的发展等因素，要既能适应IT技术的快速发展，也能适应管理模式与工作模式的不断变化。3）易用性：数字水厂的使用对象是普通职工，因此系统的人机界面设计应遵循通俗易懂、操作简洁原则，确保系统建成后人人能用，人人会用，人人喜用。3.2数字水厂的框架体系3.2.1网络架构数字水厂的网络架构如图1所示，主要为自控网和办公网，将这两个网络集合成一个统一的、完善的、安全的数字化信息网络。网络的核心就是数据中心，它是数字水厂的大脑，存储着水厂的各类数据信息。同时它信息系统工程│2013.9.20120EDUCATIONFORUM教育论坛◆EXCHANGEOFEXPERIENCE经验交流还是连接各网络的桥梁，实现各网络的数据交换。3.2.2基础自动化层数字水厂基础自动化层框架如图2所示，主要包括现场设备层、控制层和监控层。现场设备层就是现场的控制设备，主要是水质水量检测设备和泵、阀门等执行器，通过PLC进行数据交换和控制。控制层就是现场控制站，是有可编程控制器实现，它完成对现场数据的采集和对现场执行机构的控制并与监控层进行数据通讯。控制站主要包括取水泵站控制站、沉淀池控制站、药剂投加控制站、反冲洗（包括砂滤）控制站、加氯控制站、送水泵房控制站、污泥脱水系统控制站等。监控层主要在中央控制室利用监控软件实现生产实时数据的存储、趋势显示、报警、报表和操作控制等功能，监测全厂工艺流程和各环节的动态模拟，同时还显示全程设备的运营状态。3.2.3信息应用层架构数字水厂信息化架构如上图所示，主要包括采集层、数据层、业务驱动层和应用层。（一）信息采集及监控体系。是整个平台的基石，完成关键水务信息的实时采集，全面掌握制水全过程的信息。（二）数据层。实现水务信息资源存储管理、共享与交换、发布及应用服务，具备为水务业务应用提供综合信息共享和应用支撑服务的能力，同时向相关部门提供信息共享及交换服务。建成包括基础数据库、实时数据库、水资源数据库、水环境数