背景

水是生命之源，城市供水是人们最基本的生活要素之一。随着城市中(zhōng)大型建筑、超高层建筑的日益增多(duō)，二次供水成為(wèi)了城市供水中(zhōng)极其重要的环节。但很(hěn)多(duō)高层住宅小(xiǎo)區(qū)的居民(mín)却经常被停水、水压低、水质(zhì)差等问题困扰，只能(néng)望水兴叹。如何将“智慧水務(wù)”引入到二次供水的运行管理(lǐ)中(zhōng)，為(wèi)自来水“最后一公(gōng)里”的供水品质(zhì)提供有(yǒu)效保障是水務(wù)公(gōng)司需要思考的问题，也是实现变革性发展的新(xīn)机遇。

二次供水是指当民(mín)用(yòng)与工(gōng)业建筑生活饮用(yòng)水对水压、水量的要求超过城镇公(gōng)共供水能(néng)力时，通过储存和加压等设施经管道供给用(yòng)户的供水方式。目前，全國(guó)老旧高层住宅小(xiǎo)區(qū)的二次供水普遍存在着管理(lǐ)职责不明晰、设备年久失修、设施维护不到位、管网“跑冒滴漏”严重、水质(zhì)污染风险高等问题。為(wèi)解决这一系列问题，让广大高层住户实现“安(ān)居梦”，《全國(guó)城市市政基础设施建设“十三五”规划》提出，将加快老旧落后二次供水设施的更新(xīn)改造，总规模达1282万户。杭州市对此积极响应，并决定在2018~2020年按照“愿改尽改”的原则对符合改造条件的高层住宅小(xiǎo)區(qū)进行二次供水设施改造。

杭州市水務(wù)集团肩负着杭州二次供水设施的改造与接收工(gōng)作(zuò)，為(wèi)了更加安(ān)全、环保、节能(néng)、高效地运行和管理(lǐ)已接收的二次供水设施，杭州水務(wù)集团希望与领先的自动化和信息化企业合作(zuò)，将“智慧水務(wù)”引入二次供水设施的运行管理(lǐ)。通过建设“二次供水控制中(zhōng)心自控调度平台”，在集团本部对全市所有(yǒu)接管的二次供水设施的运行情况进行24小(xiǎo)时监控和管理(lǐ)，时刻保障居民(mín)的饮水安(ān)全和饮水质(zhì)量。

挑战

杭州市二次供水设施改造涉及数百个小(xiǎo)區(qū)，泵房站点多(duō)而分(fēn)散，实现“统建统管”并非易事。建设二次供水控制中(zhōng)心自控调度平台，实现地區(qū)二次供水设备的集中(zhōng)遠(yuǎn)程管控，是杭州水務(wù)集团提高二次供水系统的安(ān)全水平和维护效率，降低维护综合成本的关键。

為(wèi)此，杭州水務(wù)集团要求自控调度平台的调度软件和监控系统能(néng)够实现所有(yǒu)已改造和将改造的二次泵房的数据接入、展示、分(fēn)析和报表等功能(néng)，让水压、水量、水质(zhì)、耗電(diàn)量、变频器频率、水箱液位等关键参数“看得见”，做到实时状态监控的全自动化。这对系统和软件产(chǎn)品的智能(néng)化、数字化和网络化水平都提出了极高的要求。同时，作(zuò)為(wèi)保障民(mín)生的重要工(gōng)程，供水的安(ān)全性和稳定性是重中(zhōng)之重。在自控调度系统的选择中(zhōng)，杭州水務(wù)将产(chǎn)品的成熟性、可(kě)靠性、稳定性和高可(kě)用(yòng)性作(zuò)為(wèi)首要考量标准。

此外，项目的复杂性对于系统和软件供应商(shāng)的开发部署能(néng)力也提出了考验，供应商(shāng)需将杭州已建、在建及将建的500个二次泵房的下位机数据接入到调度软件平台，并负责相应的组态软件编程、画面编写、报表及分(fēn)析功能(néng)的编写等所有(yǒu)工(gōng)作(zuò)。在项目实施方面，為(wèi)了让市民(mín)能(néng)够尽快喝(hē)上“放心水”，杭州水務(wù)希望自控调度平台能(néng)够缩短开发周期，尽快投入使用(yòng)，并要求系统上線(xiàn)后能(néng)够持续稳定运行，以弥补维护管理(lǐ)人力的不足。為(wèi)了便于后期扩展，接入其他(tā)系统，系统和软件的扩展性也非常重要。

解决方案

方案采用(yòng)了罗克韦尔自动化的FactoryTalk软件解决方案，可(kě)以根据客户的不同需求灵活地采用(yòng)不同的产(chǎn)品组件，轻松地实现系统规模及功能(néng)的扩展。系统建立在FactoryTalk实时历史数据库平台上，操作(zuò)人员可(kě)通过平台对生产(chǎn)事件快速响应。通过平台的管理(lǐ)信息系统解决方案，管理(lǐ)人员可(kě)以在遠(yuǎn)程获取系统的实时、历史信息及各类设备的KPI（关键绩效指标）分(fēn)析报表。

為(wèi)保障整體(tǐ)系统的安(ān)全可(kě)靠，方案采用(yòng)了CompactLogix系列自动化控制产(chǎn)品，上位机监控软件则采用(yòng)了基于网络的企业级分(fēn)布式FactoryTalk View SE系统，支持数据服務(wù)器高可(kě)靠性热备冗余。為(wèi)提高数据读取和项目实施效率，二次供水现场的智能(néng)仪表、变频器、网络交换机和智能(néng)检测等设备在统一的控制编程环境Studio5000中(zhōng)实现集成，可(kě)直接读取智能(néng)设备数据，同时可(kě)在上位机监控软件FactoryTalk View中(zhōng)利用(yòng)已有(yǒu)的面板（Faceplates）直接显示操作(zuò)，实现编程和HMI人机界面代码的重复利用(yòng)，更加高效。数据通信则采用(yòng)EtherNet/IP以太网网络实现统一的数据接口和安(ān)全、高效的数据传输。

工(gōng)业数据中(zhōng)心是整个系统的数据库和数据枢纽，对下可(kě)对接各二次供水设备，对上则為(wèi)二次供水泵房遠(yuǎn)程监管软件提供数据，从而实现监控中(zhōng)心对各个泵房的实时监测，实时控制。本方案部署了一台采用(yòng)硬件容错技(jì )术的高性能(néng)服務(wù)器作(zuò)為(wèi)整个系统的I/O服務(wù)器。该服務(wù)器设计采用(yòng)VMWare服務(wù)器版软件，可(kě)同时运行19个虚拟计算机镜像。

调度中(zhōng)心整體(tǐ)配置包括2台FT View SE HMI服務(wù)器、5台I/O通信服務(wù)器、1台历史数据库和Web发布服務(wù)器、1台工(gōng)程师站和操作(zuò)员、1台操作(zuò)员站，可(kě)满足1000个泵站的控制监测需求。

FT View SE HMI服務(wù)器安(ān)装(zhuāng)FactoryTalk View SE服務(wù)端软件，同时该服務(wù)器还承担报警及图形服務(wù)任務(wù)。每组服務(wù)器包含一对冗余服務(wù)器，提供本區(qū)域的通信、报警和历史曲線(xiàn)等服務(wù)。I/O通信服務(wù)器安(ān)装(zhuāng)RSLinx软件担负与各泵站底层控制器设备的实时通信任務(wù)。数据库及Web服務(wù)器安(ān)装(zhuāng)FactoryTalk Historian SE产(chǎn)品，该服務(wù)器将作(zuò)為(wèi)系统的历史数据库，存储实时数据，并為(wèi)系统提供历史数据访问服務(wù)。部分(fēn)管理(lǐ)用(yòng)分(fēn)析和统计计算也可(kě)以在该服務(wù)器上定时完成。FactoryTalk VantagePoint EMI软件用(yòng)于实现包括生产(chǎn)模型、绩效分(fēn)析、负荷预测、设备运行管理(lǐ)及KPI指标分(fēn)析等功能(néng)，并可(kě)以生成各类生产(chǎn)运行及管理(lǐ)报表（日报、月报）。生成的报表都可(kě)以作(zuò)為(wèi)WEB页(yè)面以表格、曲線(xiàn)和電(diàn)子面板等各种丰富的形式以Web网页(yè)发布出来。

操作(zuò)员站安(ān)装(zhuāng)了FactoryTalk View SE客户端软件，生产(chǎn)调度人员将可(kě)以通过该软件监视各子站的工(gōng)艺过程和关键设备运行状态，处理(lǐ)各种设备异常和事故，还可(kě)以查看分(fēn)析历史数据，优化生产(chǎn)流程。操作(zuò)员站可(kě)以访问数据服務(wù)器的历史数据。

工(gōng)程师站除了安(ān)装(zhuāng)操作(zuò)员站的软件外，还安(ān)装(zhuāng)了FactoryTalk View Studio软件用(yòng)于HMI 服務(wù)器的配置及管理(lǐ)。FactoryTalk View Studio可(kě)以实现标签数据库、报警和画面等功能(néng)的在線(xiàn)管理(lǐ)，修改配置时，不影响操作(zuò)员操作(zuò)，修改配置后无需重启服務(wù)器。此外，工(gōng)程师站还安(ān)装(zhuāng)了Vantagepoint Client组件用(yòng)于電(diàn)子报表生成。

效果

罗克韦尔自动化提供的统一的控制和软件平台，易于泵房的自动化控制，泵房在24小(xiǎo)时无人值守的情况下，也可(kě)智能(néng)、高效地完成日常工(gōng)作(zuò)，大大提高了二次供水设施的安(ān)全水平和维护效率，节约了综合运营成本。

将所有(yǒu)小(xiǎo)區(qū)二次泵房的设备接入系统后，自控调度平台通过EtherNet/IP以太网实现实时数据的无缝传输共享，在平台上即可(kě)对这些小(xiǎo)區(qū)设备的维护情况进行实时查看，一旦泵房出现异常情况，遠(yuǎn)程监控系统会自动发出报警提示，相关人员可(kě)即时处理(lǐ)，减少了用(yòng)户停水时间，避免了水资源的浪费，让二次供水更加节能(néng)和环保。

借助FactoryTalk软件和工(gōng)业数据中(zhōng)心，平台可(kě)实时采集并自动记录二次泵站的进出水压力、液位、浊度和泵的运行频率等数据，并用(yòng)曲線(xiàn)图的方式将这些数据的实际值和历史值很(hěn)直观地展现出来，便于数据查询和分(fēn)析，為(wèi)泵站的高效、节能(néng)运行提供了依据和参考。

截至2019年，杭州全市已累计完成了106个小(xiǎo)區(qū)的二次供水改造。改造后，高层小(xiǎo)區(qū)的供水水质(zhì)更安(ān)全，供水水压更稳定，居民(mín)们的笑容中(zhōng)也洋溢着满满的安(ān)全感、幸福感和获得感。杭州水務(wù)集团对罗克韦尔自动化提供的一整套自控调度软、硬件解决方案给予了高度的评价，并表示自控调度平台的顺利上線(xiàn)让二次供水设施设备的管理(lǐ)更到位，供水设施发生故障时，维修也更及时，达到了水质(zhì)稳优、无人值守和节能(néng)降耗的智慧水務(wù)目标。

在“智慧水務(wù)”的大背景下，二次供水自控调度平台的建设和应用(yòng)使传统的二次供水管理(lǐ)逐渐演变為(wèi)智能(néng)化、数字化、标准化、生态化的供水模式。在新(xīn)的一年，杭州又(yòu)将有(yǒu)100个小(xiǎo)區(qū)完成二次供水设施改造，涉及居民(mín)家庭5.5万余户。在全國(guó)范围，二次供水改造工(gōng)程将惠及更多(duō)百姓。作(zuò)為(wèi)智能(néng)化、数字化和自动化技(jì )术的引领者，罗克韦尔自动化愿助力水務(wù)企业将“智慧水務(wù)”贯穿于二次供水的全过程管理(lǐ)，让二次供水不仅仅是一次供水压力的提升，更是品质(zhì)的提升、服務(wù)的提升，為(wèi)城市供水从源头到龙头的“最后一公(gōng)里”，提供健康、安(ān)全和舒适的供水體(tǐ)验。

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