系統(tǒng)架構(gòu)
無(wú)錫高新水務(wù)有限公司污水收集優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)，是無(wú)錫市高新區(qū)排水設(shè)施運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)、監(jiān)控及調(diào)度系統(tǒng)重要組成部分；是集成了SCADA技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、通訊技術(shù)等多種技術(shù)的一個(gè)信息發(fā)布和控制平臺(tái)。該平臺(tái)實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行信息和各遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)分站的設(shè)施屬性數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，具有實(shí)時(shí)信息監(jiān)控，綜合信息分析、應(yīng)急處理，設(shè)備運(yùn)行維護(hù)檢修支持，以及統(tǒng)計(jì)報(bào)表、并為上層的綜合調(diào)度系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)源。為無(wú)錫高新水務(wù)有限公司建立GIS系統(tǒng)、數(shù)據(jù)化管理提供支持。
根據(jù)高新水務(wù)有限公司的管理模式及目前管網(wǎng)及泵站的分布，本工程設(shè)計(jì)范圍包括調(diào)度控制中心1座、泵站15座（一期現(xiàn)場(chǎng)部分先實(shí)施7座）、污水廠3座。現(xiàn)場(chǎng)IO點(diǎn)數(shù)約在1000點(diǎn)左右。同時(shí)系統(tǒng)具備10000點(diǎn)的標(biāo)簽量能力，以備將來(lái)泵站數(shù)量增加時(shí)系統(tǒng)的免費(fèi)擴(kuò)容
系統(tǒng)組成
整個(gè)污水收集優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)在物理上被分成三個(gè)部分，即控制中心（系統(tǒng)的控制中心設(shè)在新城污水處理廠）、分站（包括泵站和污水廠）以及將兩者鏈接起來(lái)的通信網(wǎng)絡(luò)。
控制中心主要配置有服務(wù)器、工作站、DLP大屏幕、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。服務(wù)器包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和視頻服務(wù)器。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器具有冗余能力，保證其不間斷的運(yùn)行�？刂浦行牡奈鬯谜維CADA系統(tǒng)作用是實(shí)時(shí)采集分站運(yùn)行參數(shù)，從而進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度、數(shù)據(jù)處理、往上向綜合調(diào)度系統(tǒng)（GIS系統(tǒng)）傳送協(xié)議數(shù)據(jù)，并接受命令向控制器下達(dá)遙控指令，完成統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能�？刂浦行牡奈鬯谜維CADA系統(tǒng)同時(shí)提供大屏幕展示功能及安防監(jiān)控功能，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供直觀明了的支持。
分站包括泵站和污水廠，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)在梅村、碩放和新城污水處理廠配置數(shù)據(jù)采集端，獨(dú)立采集調(diào)度控制中心關(guān)注的數(shù)據(jù)和圖像，通過(guò)ADSL有線網(wǎng)絡(luò)向調(diào)度控制中心發(fā)送。如此配置的優(yōu)點(diǎn)在于不影響污水廠現(xiàn)有自控系統(tǒng)的獨(dú)立性和連續(xù)生產(chǎn)，保留了污水廠現(xiàn)有的、成熟的生產(chǎn)管理及運(yùn)營(yíng)模式。同時(shí)新增了泵站SCADA調(diào)度控制中心對(duì)污水廠關(guān)鍵數(shù)據(jù)的掌握，為綜合調(diào)度奠定基礎(chǔ)。
分站包括泵站和污水廠，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)在7座泵站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行系統(tǒng)改造、安裝和調(diào)試。配置檢測(cè)儀表、PLC控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電子圍欄及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控設(shè)備本地的數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程發(fā)送，接受并完成來(lái)自遠(yuǎn)程控制命令，完成本地的控制。泵站歷史數(shù)據(jù)可以在調(diào)度控制中心進(jìn)行存儲(chǔ)，也可以存儲(chǔ)在現(xiàn)場(chǎng)控制器的海量?jī)?nèi)存中(內(nèi)存最大可擴(kuò)展至8G)，互為備份。
組網(wǎng)及通信
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是以APROL監(jiān)控軟件和現(xiàn)場(chǎng)控制器為核心并采用交換機(jī)、路由器、防火墻等現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成的一個(gè)分布式計(jì)算機(jī)采集監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。中心網(wǎng)絡(luò)中的主要元素為調(diào)度控制中心泵站SCADA系統(tǒng)、泵站現(xiàn)場(chǎng)控制器。整個(gè)系統(tǒng)由兩層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，第一層是調(diào)度控制中心的SCADA系統(tǒng)，第二層是泵站和污水處理廠。連接兩層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)交互的是由電信/移動(dòng)等通信運(yùn)營(yíng)商提供的專用或公用通信信道。
控制中心網(wǎng)絡(luò)
控制中心的主干網(wǎng)絡(luò)采用冗余的1000Mbps 交換式以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)基于客戶機(jī)/服務(wù)機(jī)模式構(gòu)建，網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議為TCP/IP，通訊介質(zhì)為5類雙絞線。外部VPN專線和GPRS專線/或3G網(wǎng)絡(luò)通過(guò)不同的防火墻和路由器接入核心交換機(jī)。
系統(tǒng)的各項(xiàng)任務(wù)按功能劃分分別運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)中不同的服務(wù)器中（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器、視頻監(jiān)控服務(wù)器等），并對(duì)重要的功能服務(wù)器采用冗余配置，其它客戶機(jī)（操作員工作站、工程師工作站、視頻工作站等）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共亨服務(wù)器資源�；谶@種框架的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可合理利用網(wǎng)絡(luò)資源，減輕了單臺(tái)服務(wù)器的工作和通訊負(fù)荷，同時(shí)也可避免由于單臺(tái)服務(wù)器的故障而導(dǎo)致的系統(tǒng)癱瘓問(wèn)題，保證系統(tǒng)上層網(wǎng)絡(luò)高速穩(wěn)定運(yùn)行。
泵站和污水處理廠網(wǎng)絡(luò)
根據(jù)招標(biāo)文件的要求，對(duì)于泵站現(xiàn)場(chǎng)控制器和污水處理廠數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)與調(diào)度控制中心之間的遠(yuǎn)程通訊方式，我們提供有線通信方式和無(wú)線通信方式二種方案。其中，有線ADSL專線接入方式為主信道，無(wú)線GPRS/CDMA/3G網(wǎng)為備用信道。鑒于我司提供的現(xiàn)場(chǎng)控器制卓越的通訊能力，我們可以不改變系統(tǒng)架構(gòu)及控制器選型，直接根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的通信條件和甲方與通信部門協(xié)商的結(jié)果變更通信的方式。
有線通信方式
ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)，中文名字叫非對(duì)稱數(shù)字用戶線路。ADSL采用頻分復(fù)用技術(shù)把普通的電話線分成了電話、上行（用于用戶上傳信息）和下行（用于用戶下載信息）三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的信道，從而避免了相互之間的干擾。通常ADSL在不影響正常電話通信的情況下可以提供最高3.5Mbps的上行速度和最高24Mbps的下行速度。ADSL的帶寬較大、連接簡(jiǎn)單、投資較小，是目前非常成熟的通信技術(shù)。上述三個(gè)通道可以同時(shí)工作，傳輸距離達(dá)3～5公里。ADSL采用了高級(jí)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和新的算法壓縮數(shù)據(jù)，使大量的信息得以在網(wǎng)上高速傳輸。在現(xiàn)有的較長(zhǎng)的銅制雙絞線(普通電話線)上傳送數(shù)據(jù)，其對(duì)信號(hào)的衰減是十分嚴(yán)重的，ADSL在如此惡劣的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了大的動(dòng)態(tài)范圍，分離的通道，以及保持低噪聲干擾。為了在電話線上分隔有效帶寬，產(chǎn)生多路信道，ADSL調(diào)制解調(diào)器一般采用兩種方法實(shí)現(xiàn)，頻分多路復(fù)用(FDM)或回波消除(Echo Cancellation )技術(shù)。FDM在現(xiàn)有帶寬中分配一段頻帶作為數(shù)據(jù)下行通道，同時(shí)分配另一段頻帶作為數(shù)據(jù)上行通道。下行通道通過(guò)時(shí)分多路復(fù)用 (TDM)技術(shù)再分為多個(gè)高速信道和低速信道。同樣，上行通道也由多路低速信道組成。而回波消除技術(shù)則使上行頻帶與下行頻帶疊加，通過(guò)本地回波抵消來(lái)區(qū)分兩頻帶。
ADSL專線的通訊方式優(yōu)勢(shì)在于，其星型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞绞�，保證了每個(gè)用戶的帶寬，而且其帶寬是屬于獨(dú)享式的，可以保證通訊的安全性。
無(wú)線通信方式
GPRS是通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service）的簡(jiǎn)稱，它通過(guò)利用GSM網(wǎng)絡(luò)中未使用的TDMA信道，提供中速的數(shù)據(jù)傳遞。GPRS突破了GSM網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，只通過(guò)增加相應(yīng)的功能實(shí)體和對(duì)現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進(jìn)行部分改造來(lái)實(shí)現(xiàn)分組交換，這種改造的投入相對(duì)來(lái)說(shuō)不大，但得到的用戶數(shù)據(jù)速率卻相當(dāng)可觀。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌且苑獍絹?lái)傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位計(jì)算，并非使用其整個(gè)頻道，理論上較為便宜。
建議無(wú)錫高新水務(wù)公司向無(wú)錫移動(dòng)或聯(lián)通等通信運(yùn)營(yíng)商申請(qǐng)專用GPRS APN網(wǎng)絡(luò)連接。當(dāng)無(wú)錫高新水務(wù)公司內(nèi)部終端（如泵站控制器、污水廠數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)）需要訪問(wèn)內(nèi)部服務(wù)器時(shí)，只需通過(guò)GPRS訪問(wèn)無(wú)錫高新水務(wù)公司專用APN，在通過(guò)移動(dòng)公司的權(quán)限審核后，移動(dòng)公司通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)在無(wú)錫高新水務(wù)公司終端和公司服務(wù)器之間溝通路由，使無(wú)錫高新水務(wù)公司終端能隨時(shí)隨地地訪問(wèn)公司內(nèi)部資源，完成相關(guān)業(yè)務(wù)。
為保證無(wú)錫高新水務(wù)公司專網(wǎng)的安全性，運(yùn)營(yíng)商提供以下多種安全措施：
l 移動(dòng)公司通過(guò)SIM卡驗(yàn)證，只有無(wú)錫高新水務(wù)公司指定的手機(jī)才有能力撥打無(wú)錫高新水務(wù)公司專用APN
l 移動(dòng)終端的空中傳輸數(shù)據(jù)都實(shí)行了加密，保證了空中傳輸?shù)陌踩?/div>
l 無(wú)錫高新水務(wù)公司內(nèi)部服務(wù)器通過(guò)防火墻與江蘇移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)連接。通過(guò)在防火墻上設(shè)置過(guò)濾規(guī)則，可以防止DoS攻擊
l 無(wú)錫高新水務(wù)公司還可以在應(yīng)用程序增加登錄頁(yè)面，用戶在訪問(wèn)內(nèi)部數(shù)據(jù)前輸入應(yīng)用層的帳戶和密碼，進(jìn)一步增強(qiáng)信息保護(hù)措施
3G全稱為3rd Generation，中文含義就是指第三代數(shù)字通信。3G目前有3種標(biāo)準(zhǔn)，分別是歐洲的WCDMA制式（中國(guó)聯(lián)通運(yùn)營(yíng)，目前最成熟使用人數(shù)最多的3G標(biāo)準(zhǔn)，目前在歐洲最高速度可以達(dá)到14.4Mbps。），美國(guó)的CDMA2000制式（中國(guó)電信運(yùn)營(yíng)，成熟度僅次于WCDMA）和中國(guó)自主研發(fā)的TD-SCDMA制式（中國(guó)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)，自主研發(fā)，目前還只有在中國(guó)正式商業(yè)運(yùn)營(yíng)。）。3G與現(xiàn)在使用的2.5G最大的優(yōu)勢(shì)是視頻通話和媲美寬帶的網(wǎng)速，所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（聲音、圖像、報(bào)警信息、數(shù)據(jù)信息等）均可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，徹底彌補(bǔ)了數(shù)傳電臺(tái)、GPRS等無(wú)線通訊方式在視頻傳輸速度上的缺陷，使得視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控成為可能：
由于3G標(biāo)準(zhǔn)的多樣性，我們建議無(wú)錫高新水務(wù)選擇WCDMA或CDMA2000作為備用的通訊信道。一則整個(gè)通訊方案符合現(xiàn)代通訊發(fā)展的方向；二則這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面相對(duì)TD-SCDMA廣，無(wú)錫也屬于運(yùn)營(yíng)商提供服務(wù)的城市。 
