一种分布式智能控制一体机的制作方法

1.本发明属于“源-网-厂-河”一体化联调联控和排水系统信息化综合管控领域，更具体的说，涉及一种分布式智能控制一体机。


背景技术：

2.由于传统排水系统的管理和控制方式单一，近年来多项标准和政策性文件均明确提出建设智慧化和信息化排水系统的必要性。同时，国家及各地方排水标准日益趋严，对水环境和水安全提出了更高的保障标准。
3.目前我国调蓄池、泵站等厂站设施的自动化程度较低，普遍采用手动或远程手动的控制模式，而各排水设施的控制逻辑又通常被编写于不同的控制设备中，使得厂站内控制系统品牌繁杂、占地大，且不同厂商之间无法协同合作，最终导致控制中心机柜成排，软件操作方式及界面不统一，软件切换困难等问题。


技术实现要素：

4.为有效解决现有排水系统中管控存在的缺陷，本发明提供一种分布式智能控制一体机，以实现精细化运维管理，实现不同层级之间的数据通讯以及功能联动，提高运维效率，降低运维成本，从而完成“源
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网-厂-河”一体化联调联控并优化调度，最终实现改善水环境、保障水安全。
5.如上构思，本发明采取的技术方案是：一种分布式智能控制一体机，包括中心站和本地站，所述中心站包括scada服务器、数据服务器、调度服务器，所述调度服务器上部署上位总控平台与中心站的 scada服务器实时通信，所述本地站包括就地plc机柜、通讯协议和数据采集模块，所述数据采集模块实时接收各分布式排水设施的数据信息，同时将这些数据信息经就地plc机柜或通过通信协议直接与中心站的scada服务器互联并将数据转发至中心站的数据服务器中进行数据整理和数据分区保存，所述上位总控平台包括数据管理模块、应用模块、监控模块和模型决策支持模块。
6.优选地，所述中心站还包括冗余服务器。
7.优选地，所述中心站设置有opc接口和通信协议部分。
8.优选地，所述scad服务器采用多层次分布式监控系统并通过光纤或数据专线进行骨干网间的通讯。
9.优选地，所述scad服务器与多个本地站的就地plc机柜通过星型与环型网络结构连接。
10.优选地，所述应用模块，包括报警管理功能、数据管理模块、运维管理模块、档案管理模块、资产管理模块和移动端。
11.优选地，所述监控模块通过opc接口接入现场所有监控摄像头，且通过与中心站scada服务器的实时通讯，以实现三维模型远程控制现场设备运行。
12.本发明具有如下的优点和积极效果：
13.1、本发明本地站可集成并替代现有大型调蓄池、泵站和小型雨污水处理厂站内繁杂的子控系统，将水质检测仪、流量计、液位计等监测仪表部署于排水系统关键节点并将各分布式设施控制逻辑及保护逻辑均独立编写于各就地plc中，经本地站或通过通信协议直接与中心站的scada服务器互联，从而保障当极端情况发生且上位总控平台与各分布式设施通讯断开时，各分布式设施可根据既定逻辑独立运行，进而保障排水系统安全。
14.2、本发明中心站的scada服务器采用多层次分布式监控系统，骨干网使用光纤或数据专线通讯与多个本地站的就地plc机柜通过星型与环型网络结构连接，跨系统，跨就地控制器，以均分中心站联合调度控制所需算力，从而通过冗余服务器与网络的双重冗余充分实现全自动化安全平稳运行。
15.3、本发明通过中心站调度服务器上部署的上位总控平台对多网架构内的所有站点进行上位系统监控、控制边界修改及调度指令执行，并可与本地站所控制的排水设施进行实时通讯。
16.4、本发明可将大型调蓄池、泵站等各分布式排水设施控制逻辑及保护逻辑均独立编写于各就地plc中，通过通信协议保持与scada 服务器的实时通讯。为保障排水系统安全，在中心站与各分布式排水设施通讯断开时，各分布式排水设施可根据设定逻辑独立运行，从而保障排水系统在极端情况下的安全运行。
附图说明
17.为更清晰地诠释本发明实施例的技术及集成解决方案，对实施例中所需的附图进行简单说明。以下附图仅为解释本发明，并未对其作出任何限定。同时，附图所示结构可以使本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下获得其他类似附图。
18.图1是本发明的硬件外形示意图；
19.图2是本发明的本地站外形三维示意图；
20.图3是上位总控平台中数据管理模块原理框图；
21.图4是上位总控平台中应用模块原理框图；
22.图5是上位总控平台中监控模块原理框图；
23.图6是上位总控平台中模型决策支持模块原理框图。
24.图中：1-中心站，2-opc接口和通信协议部分、3-scada服务器 (scada系统)、4-数据服务器(数据整理)，5-冗余服务器(备份服务器)，6-调度服务器，7-本地站，8-就地plc机柜，9-通信协议部分，10-数据采集部分。
具体实施方式
25.结合上述附图对本发明的技术方案和集成特征作进一步描述。本发明所举实施例只为更好说明本发明，并非限制本发明的适用范围。
26.请参照图1-3，本发明提供一种分布式智能控制一体机，包括中心站和本地站。
27.所述中心站包括scada服务器、数据服务器、调度服务器、冗余服务器、opc接口和通信协议部分，所述调度服务器上部署上位总控平台与中心站的scada服务器实时通信，该上位总控平台包括数据管理模块、应用模块、监控模块和模型决策支持模块。
28.所述上位总控平台包括以下模块：
29.1：数据管理模块：将在线收集的数据进行数据归档-数据标准化
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数据治理，治理后的数据用于模型分析系统现状，制定调度策略。
30.2：运维管理模块：支持运维管理人员实时查看运营管养工单。
31.3：档案管理模块：对各应用系统文档进行统一归档入库、存储，并为相关文件查询提供数据源。
32.4：报警管理模块：通过接入中心站scada系统的实时数据以完成对现场报警信息的管理及事故处置工作。
33.5：资产管理模块：具备资产的批量录入、资产信息编辑、资产运维养护、资产评估及资产统计等功能。
34.6：权限管理模块：可精细划分平台各系统的访问、应用及管理等权限，形成不同的模块管理。
35.7：移动端：可实时在微信程序中查看已办或待办任务、资产运行维护管理及运行监测等情况。
36.8：模型决策支持模块：集机理模型与调度模型于上位总控平台中，共同进行优化调度策略的制定。包括如下步骤
①
swmm现状评估：抓取感知层采集并处理后的厂网站池单体设施运行数据，应用swmm 模型模拟分析流域排水系统现状运行情况并在设施不匹配的地方提出警示信息；
②
simuwater优化：根据不同降雨情况下cso溢流控制和内涝治理目标，应用simuwater模型基于不同建设阶段厂网站池连接关系生成优化控制方案；
③
swmm验证：将s imuwater生成的优化控制规则导入swmm模型，验证控制规则的有效性和可靠性，将swmm 模型校验后的结果作为优化方案核定结果。
37.9：监控模块：通过定制化opc接口接入现场所有监控摄像头，从而实现运行工况的远程感知及分析。同时，与中心站scada系统的实时通讯，以实现三维模型远程控制现场设备运行。
38.所述中心站的scada服务器采用多层次分布式监控系统，骨干网应使用光纤或数据专线通讯，可与多个本地站的就地plc机柜通过星型与环型网络结构连接，跨系统，跨就地控制器，以均分中心站联合调度控制所需算力，从而通过设备(冗余服务器)与网络的双重冗余充分实现全自动化安全平稳运行。同时，为scada服务器的opc接口以支撑调度策略下发及三维模型远程设备控制功能。此外，可通过中心站调度服务器上部署的上位总控平台对多网架构内的所有站点进行上位系统监控、控制边界修改及调度指令执行，并可与本地站所控制的排水设施进行实时通讯。
39.所述本地站包括就地plc机柜(可编程逻辑控制器)、通讯协议和数据采集模块，所述数据采集模块实时接收各分布式排水设施的数据信息，同时将这些数据信息经就地plc机柜或通过通信协议直接与中心站的scada服务器互联并将数据转发至中心站的数据服务器中进行数据整理和数据分区保存。
40.该本地站可集成并替代现有大型调蓄池、泵站和小型雨污水处理厂站内繁杂的子控系统。将水质检测仪、流量计、液位计等监测仪表部署于排水系统关键节点并将各分布式设施控制逻辑及保护逻辑均独立编写于各就地plc中，经本地站或通过通信协议直接与中心站 scada服务器互联，从而保障当极端情况发生且上位总控平台与各分布式设施通讯断开时，各分布式设施可根据既定逻辑独立运行，进而保障排水系统安全。
41.本发明的实施过程是：
42.将水质检测仪、流量计、液位计、雨量计等监测仪表部署于排水系统关键节点，以实现对液位、流量、水质等数据信息的实时采集。采集的数据可经本地站7中的数据采集模块10和就地plc机柜8或经通讯协议2和9直接与中心站的scada服务器3互联并将数据转发至中心站的数据服务器4中进行数据整理和数据分区保存，以方便运维人员操作管理。
43.调用调度服务器5上部署的上位总控平台中模型决策支持模块对排水系统优化调度分析，并制定“源-网-厂-河”一体化联调联控及优化调度策略。当运维人员确定调度策略后，调度指令经调度服务器5实现远程下发并利用调度服务器5上部署的上位总控平台实现三维模型远程控制设备的功能。即通过opc接口和通信协议2和9将调度指令发送至scada服务器4和就地plc8以实现调度策略的执行。
44.中心站的scada服务器3采用多层次分布式监控系统并通过光纤或数据专线进行骨干网间的通讯。同时，scada服务器3可与多个本地站7的就地plc8通过星型与环型网络结构连接，跨系统，跨就地控制器，以均分中心站联合调度控制所需算力，从而通过设备(冗余服务器5)与网络的双重冗余充分实现全自动化安全平稳运行。
45.此外，将大型调蓄池、泵站等各分布式排水设施控制逻辑及保护逻辑均独立编写于各就地plc8中，通过通信协议2和9保持与scada 服务器3的实时通讯。为保障排水系统安全，在中心站1与各分布式排水设施通讯断开时，各分布式排水设施可根据设定逻辑独立运行，从而保障排水系统在极端情况下的安全运行。
46.本发明可提供数据集成解决方案。首先，根据建设目标整理绩效评估、模拟分析、过程控制等所需的各类监测数据及信号；其次，整合全部已有的水量、液位、水质等监测数据以及设备运维数据，经本地站或经通讯协议直接发送至中心站；最后，经由中心站对数据归档分类后进行集中分析。同时，所有设备报警及导致报警的操作数据均会被统一归档记录，方便运维人员查阅，以规避运维风险。
47.本发明的中心站可以实现所有排水系统所需的运行状态监视、控制、数据收集分析、优化调度、报警管理、安全管理等功能。本发明所装配的软硬件设计均充分考虑现场运维人员以及管理人员需求。操作、管理界面清晰、内容丰富、可直观体现排水系统关键性指标数据。报警系统内容直观、易懂、方便运维人员管理操作。同时，本发明配备移动端监管、控制平台，用户可随时随地查看排水系统运行状态。一体机可根据用户需求制定权限，以便于管理及运维。
48.最后，本发明的未述之处均采用现有技术中的成熟产品及成熟技术手段。
49.以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。