大連市某污水處理廠在線監測系統
1 項目概述
1.1 項目背景
大連市污水處理發展概況
大連市科學地處理城市污水的總體工程開始于上世紀80年代。市政府根據大連市總體規劃，先后建成傅家莊污水廠、老虎灘污水廠、旅順污水廠、開發區污水一廠、開發區污水二廠、瓦房店污水廠等城市污水處理廠，增強了城市污水的處理能力，這些污水處理廠每日能凈化污水58萬噸，有效地遏制了城市污水排放對大連近海海域的污染。
隨著城市的不斷擴大，人口的不斷增加，人們日常生活用水量的不斷提升，工農業生產的不斷發展，城市污水處理的工作量也在不斷加大。這對我們這座城市的污水排放治理提出了更高的要求。已有的污水處理工程已經不能滿足治污需要，于是我市又新建成和正在建設下列污水處理廠：
泉水污水處理廠，2003年8月開工、2006年底投入運行，占地2.2公頃，日處理能力3.5萬噸。工程總投資6500萬元。
凌水污水處理廠，2004年開工，2006年10月投入運行，占地3.5公頃，日處理能力6萬噸，工程總投資7600萬元。
馬欄河污水處理廠二期，2006年8月開工，2007年投入運行，占地4公頃，日處理能力8萬噸，工程總投資1億元。
春柳河污水處理廠二期，2006年8月開工，2007年底投入運行，占地5.5公頃，日處理能力12萬噸，工程總投資2.25億元。
夏家河污水處理廠，2006年8月開工，2007年底投入運行，日處理能力3萬噸，工程總投資4841萬元。
面對如此龐大的污水處理系統，如果全靠人工來進行監測、控制、記錄水質、水量的話，將浪費大量的人力物力。所以為了加強對建成及即將建成污水處理廠的運行監管，為保證污水處理廠滿負荷運行，所有污水處理廠將全部安裝在線監測裝置，實現水質、水量實時在線監控，以便于發現問題及時進行處理。
1.2 建設內容
本項目主體包括在線監測系統軟件和相關檢測設備。其中，軟件采用北京碩人時代科技有限公司的HOMS5.0系統（HOMS全稱Hyper-Operation & Management System，即超級運行管理在線監測系統），以下簡稱在線監測系統；相關檢測設備為采樣器和電磁流量計，在采樣器和電磁流量部分擬采用國際知名品牌美國哈希公司的采樣器和德國e+h公司的電磁流量計以及北京碩人時代科技有限公司的自主知識產權的STEC系列、ARKA系列數據采集與控制模塊。
1.3 軟件設計原則
大連市某污水處理廠在線監測系統的設計要充分考慮實用性及擴展性，要考慮未來業務發展以及與環保等部門的數據共享需求，設計原則如下：
（1）滿足現有業務需求并充分考慮未來業務發展需求與其他部門數據共享，軟件系統具有良好的可擴展性。
（2）保證系統技術上的規范性。
（3）保證系統的實用性和易用性。
（4）從軟、硬兩方面考慮系統的安全性。
（5）保證系統管理的方便性。
1.4技術路線
大連市某污水處理廠在線監測系統由數據采集、傳輸、存儲、處理、應用和顯示等技術組成，充分利用網絡技術、數據庫技術、模型技術、顯示技術實現污水水質水量信息的接收處理、存儲管理和綜合利用，所采用的主要技術路線有：
（1）采用層次化的設計方法，將系統劃分為硬件系統、數據采集系統、數據庫系統、應用系統。
（2）硬件系統采用安全、可靠、穩定的設備，為監控系統運行提供有力的保障。
（3）數據采集站點布設做到合理布局，一點多用，信息源統一，充分利用現有站點，避免重復利用。
2 系統總體設計方案
2.1總體設計思路
根據本項目的總體要求，本次建設的大連市某污水處理廠在線監測系統不僅要完成標書要求的基本功能，還能夠預留接口完成未來新增業務需求以及與環保等部門相關系統進行相關數據傳輸和數據同步，因此只有充分考慮系統的擴展能力并配置相應模塊才能滿足未來業務范圍發展的需求。
2.2系統架構設計
根據項目的總體需求和總計建設內容，系統的總體構架分為 五個層次，即采集層、傳輸層、數據層、應用服務層和客戶服務層。
采集層是指水廠流量、氨氮等水質信息等信息采集。
傳輸層是這些信息的傳輸，主要指骨干網、二級通訊網及計算機網絡系統 。
數據層指水廠數據、報警信息、指令信息、空間數據等專業數據庫的結構、編碼分類。
應用服務層是系統的核心，提供水廠流量信息及各種檢測數據的管理。
客戶服務層是用戶最終使用的界面，用戶對整個在線監測系統功能的調用都在此進行。客戶服務層構架一個人機交互平臺，提供給用戶一個自然的、人性化的圖形用戶界面來發出請求、輸入信息和查看結果。
2.3在線監測軟件總體設計
根據本項目的總體要求和大連市排水處相關污水處理廠的實際情況，本系統是在大連市排水處內，通過單點登錄訪問在線監測系統，用戶可通過本地局域網或遠程internet上的授權訪問。功能滿足如下：
1. 軟件為B/S結構，僅需要在監控中心安裝一套軟件，通過普通IE網頁瀏覽器就可以實現在本地局域網、或遠程Intetnet上的授權訪問；
2. 監控點與監測控制中心的通訊采用GPRS無線通訊。
3. 調度中心上位機對各監測點運行數據進行手動或自動采集，采集完成后對數據進行保存形成歷史數據庫，并能形成打印報表。
4. 軟件以地圖方式直觀顯示各監測點的位置，使用圖形化操作的方式， 具有方便實用的人機界面，能夠實時檢測與顯示水質參數，保證查詢方便靈活。
5. 監控中心實時采集測控數據及運行狀態，并將數據加工處理后以數據文件形式存儲在實時數據庫里面，各類不同的數據可以有不同的存儲時間間隔。數據采集存儲周期最小為1秒鐘，可以自己設定。可以將實時數據庫內的數據進行定期歸檔或手動歸檔，形成歷史數據，儲存5年以上的歷史數據。
6. 軟件能形成多種實時和歷史曲線，各種運行記錄的日報表、周報表、月報表等；
7. 針對不同的用戶設置不同的操作權限，只有賦予權限的用戶才能進行允許的操作。
8. 針對不同的用戶設置不同的操作權限，手機或掌上電腦上可以訪問環境在線監控中心，顯示水質參數，同時監控中心軟件可以自動向各有關人員發送短信，告知相應監控點的水質參數，以便相關管理人員及時了解水質參數。
9. 軟件系統全部為中文顯示；
10. 調度中心服務器通過專線方式連接通訊網絡，具有固定的IP地址。
11. 只有當進行數據傳輸時，現場采集控制器才自動連接到網上。
12. 可以根據實際情況靈活設置采集和傳輸時間。
13. 系統具有精確的時鐘校對功能。
14. 應能提供遠程系統診斷和修復功能。
系統開發采用微軟的vb.net作為開發工具。
在線監測系統安裝在作為監控中心的服務器上，該服務器將采集現場采集控制器所連接的自動采樣器和流量計實時數據，監測現場設備的運行情況。服務器定期從現場采集控制機采集數據以保證其數據庫不斷更新。服務器還可向現場采集控制機發送控制和參數設置指令。操作員從控制中心通過該系統能夠方便地得到監測點運行的數據。基本功能如下：
本系統中的硬件部分的主要設備是采集器，軟件部分應用服務層是主要核心，而在本系統中的硬件采用碩人的采集器，軟件平臺采用的是碩人的HOMS5.0，這就保證了系統的統一性，使本系統的軟/硬件實現了無縫連接。