系統(tǒng)架構(gòu)
無錫高新水務有限公司污水收集優(yōu)化運行系統(tǒng)，是無錫市高新區(qū)排水設施運營、養(yǎng)護、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)庫技術(shù)、通訊技術(shù)等多種技術(shù)的一個信息發(fā)布和控制平臺。該平臺實時檢測數(shù)據(jù)、設備運行信息和各遠程監(jiān)測分站的設施屬性數(shù)據(jù)為基礎，具有實時信息監(jiān)控，綜合信息分析、應急處理，設備運行維護檢修支持，以及統(tǒng)計報表、并為上層的綜合調(diào)度系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)源。為無錫高新水務有限公司建立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，本工程設計范圍包括調(diào)度控制中心1座、泵站15座（一期現(xiàn)場部分先實施7座）、污水廠3座�，F(xiàn)場IO點數(shù)約在1000點左右。同時系統(tǒng)具備10000點的標簽量能力，以備將來泵站數(shù)量增加時系統(tǒng)的免費擴容
系統(tǒng)組成
整個污水收集優(yōu)化運行系統(tǒng)在物理上被分成三個部分，即控制中心（系統(tǒng)的控制中心設在新城污水處理廠）、分站（包括泵站和污水廠）以及將兩者鏈接起來的通信網(wǎng)絡。
控制中心主要配置有服務器、工作站、DLP大屏幕、打印機、網(wǎng)絡設備等。服務器包括實時數(shù)據(jù)采集服務器和視頻服務器。實時數(shù)據(jù)采集服務器具有冗余能力，保證其不間斷的運行�？刂浦行牡奈鬯谜維CADA系統(tǒng)作用是實時采集分站運行參數(shù)，從而進行優(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遙控指令，完成統(tǒng)計報表等功能�？刂浦行牡奈鬯谜維CADA系統(tǒng)同時提供大屏幕展示功能及安防監(jiān)控功能，為領(lǐng)導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)設計在梅村、碩放和新城污水處理廠配置數(shù)據(jù)采集端，獨立采集調(diào)度控制中心關(guān)注的數(shù)據(jù)和圖像，通過ADSL有線網(wǎng)絡向調(diào)度控制中心發(fā)送。如此配置的優(yōu)點在于不影響污水廠現(xiàn)有自控系統(tǒng)的獨立性和連續(xù)生產(chǎn)，保留了污水廠現(xiàn)有的、成熟的生產(chǎn)管理及運營模式。同時新增了泵站SCADA調(diào)度控制中心對污水廠關(guān)鍵數(shù)據(jù)的掌握，為綜合調(diào)度奠定基礎。
分站包括泵站和污水廠，本系統(tǒng)設計在7座泵站現(xiàn)場進行系統(tǒng)改造、安裝和調(diào)試。配置檢測儀表、PLC控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電子圍欄及網(wǎng)絡設備等，實現(xiàn)對監(jiān)控設備本地的數(shù)據(jù)采集及遠程發(fā)送，接受并完成來自遠程控制命令，完成本地的控制。泵站歷史數(shù)據(jù)可以在調(diào)度控制中心進行存儲，也可以存儲在現(xiàn)場控制器的海量內(nèi)存中(內(nèi)存最大可擴展至8G)，互為備份。
組網(wǎng)及通信
系統(tǒng)網(wǎng)絡是以APROL監(jiān)控軟件和現(xiàn)場控制器為核心并采用交換機、路由器、防火墻等現(xiàn)代網(wǎng)絡設備構(gòu)成的一個分布式計算機采集監(jiān)控網(wǎng)絡。中心網(wǎng)絡中的主要元素為調(diào)度控制中心泵站SCADA系統(tǒng)、泵站現(xiàn)場控制器。整個系統(tǒng)由兩層網(wǎng)絡構(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)絡實現(xiàn)網(wǎng)絡間數(shù)據(jù)交互的是由電信/移動等通信運營商提供的專用或公用通信信道。
控制中心網(wǎng)絡
控制中心的主干網(wǎng)絡采用冗余的1000Mbps 交換式以太網(wǎng)網(wǎng)絡。網(wǎng)絡基于客戶機/服務機模式構(gòu)建，網(wǎng)絡通訊協(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)絡通過不同的防火墻和路由器接入核心交換機。
系統(tǒng)的各項任務按功能劃分分別運行在網(wǎng)絡中不同的服務器中（實時數(shù)據(jù)服務器、視頻監(jiān)控服務器等），并對重要的功能服務器采用冗余配置，其它客戶機（操作員工作站、工程師工作站、視頻工作站等）通過網(wǎng)絡共亨服務器資源�；谶@種框架的系統(tǒng)網(wǎng)絡可合理利用網(wǎng)絡資源，減輕了單臺服務器的工作和通訊負荷，同時也可避免由于單臺服務器的故障而導致的系統(tǒng)癱瘓問題，保證系統(tǒng)上層網(wǎng)絡高速穩(wěn)定運行。
泵站和污水處理廠網(wǎng)絡
根據(jù)招標文件的要求，對于泵站現(xiàn)場控制器和污水處理廠數(shù)據(jù)采集計算機與調(diào)度控制中心之間的遠程通訊方式，我們提供有線通信方式和無線通信方式二種方案。其中，有線ADSL專線接入方式為主信道，無線GPRS/CDMA/3G網(wǎng)為備用信道。鑒于我司提供的現(xiàn)場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)場實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)，中文名字叫非對稱數(shù)字用戶線路。ADSL采用頻分復用技術(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）三個相對獨立的信道，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、連接簡單、投資較小，是目前非常成熟的通信技術(shù)。上述三個通道可以同時工作，傳輸距離達3～5公里。ADSL采用了高級的數(shù)字信號處理技術(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)有的較長的銅制雙絞線(普通電話線)上傳送數(shù)據(jù)，其對信號的衰減是十分嚴重的，ADSL在如此惡劣的環(huán)境下實現(xiàn)了大的動態(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現(xiàn)，頻分多路復用(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，同時分配另一段頻帶作為數(shù)據(jù)上行通道。下行通道通過時分多路復用 (TDM)技術(shù)再分為多個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，通過本地回波抵消來區(qū)分兩頻帶。
ADSL專線的通訊方式優(yōu)勢在于，其星型的網(wǎng)絡拓撲方式，保證了每個用戶的帶寬，而且其帶寬是屬于獨享式的，可以保證通訊的安全性。
無線通信方式
GPRS是通用分組無線服務技術(shù)（General Packet Radio Service）的簡稱，它通過利用GSM網(wǎng)絡中未使用的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，只通過增加相應的功能實體和對現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進行部分改造來實現(xiàn)分組交換，這種改造的投入相對來說不大，但得到的用戶數(shù)據(jù)速率卻相當可觀。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌且苑獍絹韨鬏�，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。
建議無錫高新水務公司向無錫移動或聯(lián)通等通信運營商申請專用GPRS APN網(wǎng)絡連接。當無錫高新水務公司內(nèi)部終端（如泵站控制器、污水廠數(shù)據(jù)采集計算機）需要訪問內(nèi)部服務器時，只需通過GPRS訪問無錫高新水務公司專用APN，在通過移動公司的權(quán)限審核后，移動公司通過GPRS網(wǎng)絡在無錫高新水務公司終端和公司服務器之間溝通路由，使無錫高新水務公司終端能隨時隨地地訪問公司內(nèi)部資源，完成相關(guān)業(yè)務。
為保證無錫高新水務公司專網(wǎng)的安全性，運營商提供以下多種安全措施：
l 移動公司通過SIM卡驗證，只有無錫高新水務公司指定的手機才有能力撥打無錫高新水務公司專用APN
l 移動終端的空中傳輸數(shù)據(jù)都實行了加密，保證了空中傳輸?shù)陌踩?/div>
l 無錫高新水務公司內(nèi)部服務器通過防火墻與江蘇移動的GPRS網(wǎng)絡連接。通過在防火墻上設置過濾規(guī)則，可以防止DoS攻擊
l 無錫高新水務公司還可以在應用程序增加登錄頁面，用戶在訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)前輸入應用層的帳戶和密碼，進一步增強信息保護措施
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種標準，分別是歐洲的WCDMA制式（中國聯(lián)通運營，目前最成熟使用人數(shù)最多的3G標準，目前在歐洲最高速度可以達到14.4Mbps。），美國的CDMA2000制式（中國電信運營，成熟度僅次于WCDMA）和中國自主研發(fā)的TD-SCDMA制式（中國移動運營，自主研發(fā)，目前還只有在中國正式商業(yè)運營。）。3G與現(xiàn)在使用的2.5G最大的優(yōu)勢是視頻通話和媲美寬帶的網(wǎng)速，所有業(yè)務數(shù)據(jù)（聲音、圖像、報警信息、數(shù)據(jù)信息等）均可通過無線網(wǎng)絡進行遠距離傳輸，徹底彌補了數(shù)傳電臺、GPRS等無線通訊方式在視頻傳輸速度上的缺陷，使得視頻實時監(jiān)控成為可能：
由于3G標準的多樣性，我們建議無錫高新水務選擇WCDMA或CDMA2000作為備用的通訊信道。一則整個通訊方案符合現(xiàn)代通訊發(fā)展的方向；二則這兩個網(wǎng)絡的覆蓋面相對TD-SCDMA廣，無錫也屬于運營商提供服務的城市。
