趙永勝 王小燕

【摘 要】水對(duì)于人類社會(huì)發(fā)展而言意義非常，不論是人類的日常生活，還是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都離不開水資源。特別是在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中，隨著人民物質(zhì)生活水平的提高和對(duì)生產(chǎn)資源的不斷提升，對(duì)水質(zhì)的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。人類對(duì)水資源的處理歷史悠久，可以追朔至兩千多年以前，但是一直以來(lái)這種處理方法都僅僅局限于小規(guī)模、家庭為主的水處理工作中，而面對(duì)大型供水企業(yè)的生產(chǎn)處理就顯得有些無(wú)力了。為此，在這里我們有必要對(duì)供水企業(yè)傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行改造，并提出有關(guān)改造思路。

【關(guān)鍵詞】供水企業(yè)；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；信息技術(shù)；系統(tǒng)集成；計(jì)算機(jī)技術(shù)

隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化步伐的加快，自來(lái)水供應(yīng)在城鄉(xiāng)建設(shè)中的應(yīng)用越來(lái)越普及，已經(jīng)成為人類日常生活用水的主要來(lái)源。在這種時(shí)代背景下，國(guó)內(nèi)各地興建了許多大規(guī)模水廠，同時(shí)也有很多的水廠在擴(kuò)建和改建當(dāng)中，通過(guò)系統(tǒng)改造和處理我們不僅可以節(jié)省更多的人力、物力和財(cái)力，同時(shí)更是符合了我國(guó)未來(lái)國(guó)情發(fā)展需求。當(dāng)然，與新建水廠相比較，傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)改造技術(shù)是一個(gè)難度更大、更為復(fù)雜的工程。這主要是因?yàn)樗畯S改造工作中新舊技術(shù)結(jié)合難度大、新舊設(shè)備的共用繁瑣、磨合期較長(zhǎng)等，但是它在建成之后可以成功的解決各種難題，且減少新建水廠所消耗的各種費(fèi)用，有著良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。為此，在當(dāng)前的工程施工建設(shè)中我們有必要對(duì)供水企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)改造工作進(jìn)行研究，以保證其工作效率的發(fā)揮。

1.供水企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

供水企業(yè)和其他行業(yè)一樣，自出現(xiàn)以來(lái)就一直在不斷的鉆研和革新，不斷的向著現(xiàn)代化方向發(fā)展，其工作效率、生產(chǎn)能力和水質(zhì)凈化效果也在不斷的提高，時(shí)至今日日產(chǎn)百萬(wàn)噸以上優(yōu)質(zhì)自來(lái)水的超大型水廠早已經(jīng)屢見不鮮。但是維持如此大規(guī)模的水廠運(yùn)行且需要保證出水質(zhì)量，對(duì)處理工藝和自動(dòng)化水平都提出了很高的要求。水廠的生產(chǎn)技術(shù)一般都是經(jīng)歷了上百年才成熟的，其基本上都是采用混凝沉淀、過(guò)濾進(jìn)而消毒的系統(tǒng)化處理技術(shù)。在水廠的處理過(guò)程中混凝劑的采用通常都是以鋁鹽、鐵鹽為主的，是利用凝聚原理將原來(lái)水質(zhì)中存在的各種懸浮顆粒進(jìn)行處理，然后在采用沉淀法進(jìn)行過(guò)濾和消毒，從而進(jìn)行優(yōu)化。在近十年來(lái)的社會(huì)發(fā)展中，隨著進(jìn)水里了的發(fā)展，各工藝逐漸完善，使得原來(lái)供水企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的問(wèn)題也越來(lái)越突出，其具體表現(xiàn)在以下幾方面：

1.1給水自動(dòng)化系統(tǒng)起步晚

我國(guó)給水自動(dòng)化系統(tǒng)由于起步較晚，雖然發(fā)展很快，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較在技術(shù)上還存在著明顯的不足，供水標(biāo)準(zhǔn)顯著較低，而且隨著人們生活水平的提高和對(duì)用水量的增加，傳統(tǒng)的給水自動(dòng)化處理系統(tǒng)在應(yīng)用的過(guò)程中逐漸出現(xiàn)了無(wú)法滿足社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)象，因而需要在應(yīng)用的過(guò)程中做好相應(yīng)的改進(jìn)和處理工作。

1.2設(shè)施問(wèn)題

在原先的水廠給水自動(dòng)化系統(tǒng)中，大多數(shù)的一級(jí)泵站因?yàn)檫h(yuǎn)離水廠而采用了無(wú)線電通信傳播技術(shù)，其他各個(gè)泵站都是采用環(huán)境的光纖來(lái)相互連接的，在這個(gè)時(shí)候因?yàn)楫?dāng)時(shí)光纖技術(shù)的不夠科學(xué)，造成了信號(hào)在傳遞的過(guò)程中兼容性差，沒(méi)有提供集成接口，這就造成了在可編程控制系統(tǒng)的應(yīng)用中存在著工作上的漏洞，同時(shí)更是不存在專門的管理程序，為此在施工建設(shè)中有必要對(duì)這種問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

1.3人員管理上存在的問(wèn)題

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，供水企業(yè)自動(dòng)化建設(shè)已經(jīng)有原有的企業(yè)業(yè)務(wù)信息化逐漸轉(zhuǎn)換成企業(yè)信息流的自動(dòng)化管理，即利用信息化技術(shù)將供水管理系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)、倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)等企業(yè)供水系統(tǒng)中相互孤立的環(huán)節(jié)有機(jī)的組合起來(lái)，從而形成一個(gè)有效的集成，最終采用現(xiàn)代化信息技術(shù)來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)化，讓企業(yè)供水系統(tǒng)各環(huán)節(jié)在工作的過(guò)程中都能夠得到有效的控制，從而為整個(gè)供水系統(tǒng)的管理自動(dòng)化提供扎實(shí)可靠的理論基礎(chǔ)。

2.新老異構(gòu)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)集成

新系統(tǒng)要兼容集成老系統(tǒng)，就必須要做到與老系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，這樣才可能從老系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)和控制老系統(tǒng)。但是老的PLC系統(tǒng)采用專有光纖環(huán)網(wǎng)，并不提供對(duì)其他標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的接口，其驅(qū)動(dòng)程序只對(duì)上位機(jī)應(yīng)用提供DDE接口。而且隨著PLC的停產(chǎn)，相應(yīng)的文檔也難以查找，這給兩個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)直接互通帶來(lái)了困難。一般情況下，不同網(wǎng)絡(luò)之間的連接可以通過(guò)建立能夠和兩種網(wǎng)絡(luò)都連通的網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)互通。本系統(tǒng)即是采用這一思路：在上位機(jī)上開發(fā)網(wǎng)關(guān)軟件，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。也就是將A（B）網(wǎng)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成B（A）網(wǎng)的數(shù)據(jù)包使之在B（A）網(wǎng)上傳播。上位機(jī)同時(shí)與這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)接，分別在兩者中讀取、寫入數(shù)據(jù)，在將兩套網(wǎng)絡(luò)融合為一個(gè)完整的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中扮演了最重要的角色。這種同時(shí)、大量的三方通信，能否良好、穩(wěn)定、持續(xù)地運(yùn)行，是整個(gè)系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。以目前工控機(jī)的性能，是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的。實(shí)踐也證明該方案是可行的。出于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的后續(xù)性和柔性考慮，在一期系統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡(luò)癱瘓或損壞后，上位機(jī)網(wǎng)關(guān)軟件應(yīng)能分別實(shí)現(xiàn)各車間一期系統(tǒng)PLC和二期系統(tǒng)的互聯(lián)互通，從而保證整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的完整性和有效性。

3.供水企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)改造中的異構(gòu)系統(tǒng)集成工作要點(diǎn)

供水企業(yè)的各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)多源、異構(gòu)特性，從而導(dǎo)致業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成時(shí)，面對(duì)大量數(shù)據(jù)卻不能高效甚至無(wú)法利用的困境。因此，要實(shí)現(xiàn)供水企業(yè)信息系統(tǒng)的無(wú)縫集成與整合，需要解決兩個(gè)核心問(wèn)題：首先，集成系統(tǒng)應(yīng)該共享一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，使得各類基礎(chǔ)地理信息和專業(yè)業(yè)務(wù)信息具有通用的表達(dá)方法。其次，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)共享與交換子系統(tǒng)，向上支持多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的透明讀取與訪問(wèn)，向下屏蔽數(shù)據(jù)的具體存儲(chǔ)格式，從而可以借助數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，無(wú)障礙地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一發(fā)布，支持異構(gòu)數(shù)據(jù)的查詢、瀏覽、更新與維護(hù)。

3.1面向供水企業(yè)信息系統(tǒng)集成的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型

當(dāng)前，供水企業(yè)各類業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型是對(duì)現(xiàn)有專業(yè)信息的直接映射和模仿上的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)化表達(dá)，但其在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、字段規(guī)則、內(nèi)容構(gòu)成、存儲(chǔ)方式等方面都有各自特有的定義與表達(dá)規(guī)則，即使是同類型數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)中也有很大差異。例如，供水企業(yè)中的一只水表在管網(wǎng)中側(cè)重空間位置與管網(wǎng)的分層管理，而營(yíng)業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)則關(guān)注水表用戶的收費(fèi)信息管理，兩套系統(tǒng)中水表的字段在構(gòu)成與表達(dá)意義上均有較大不同。所以，供水企業(yè)信息系統(tǒng)的集成與整合需要一個(gè)以管網(wǎng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，通過(guò)數(shù)據(jù)交換協(xié)議與訪問(wèn)規(guī)則，屏蔽數(shù)據(jù)訪問(wèn)的復(fù)雜性，支持?jǐn)?shù)據(jù)透明的共享與交換。

3.2數(shù)據(jù)共享與交換子系統(tǒng)

基于以上統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，可以較為精確地將供水企業(yè)的各類業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)中異構(gòu)、非空間的行業(yè)數(shù)據(jù)與以空間數(shù)據(jù)管理為核心的管網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行映射和整合，以便實(shí)現(xiàn)水務(wù)數(shù)據(jù)的共享與交換。在這一過(guò)程中，為了對(duì)內(nèi)完成數(shù)據(jù)的提取、剔除和聚合，對(duì)外實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)布與交換，設(shè)計(jì)了一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)共享與交換子系統(tǒng)。同時(shí)，子系統(tǒng)還必須具有如下特征：（1）有足夠的健壯性，以適應(yīng)大多數(shù)的應(yīng)用環(huán)境，有足夠強(qiáng)大的容錯(cuò)性能；（2）有良好的可擴(kuò)展性，為以后的需求、應(yīng)用擴(kuò)展預(yù)留接口。

4.結(jié)束語(yǔ)

異構(gòu)系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)集成問(wèn)題是舊系統(tǒng)改造的瓶頸所在。本文闡述的設(shè)計(jì)思路擴(kuò)展性強(qiáng)、成本低廉、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，在自來(lái)水廠成功實(shí)施，自動(dòng)化系統(tǒng)自投入運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)約設(shè)備投資多萬(wàn)元，取得了明顯的直接經(jīng)濟(jì)效益。

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