供水企业自动化系统改造中的异构系统集成

赵永胜 王小燕

【摘 要】水对于人类社会发展而言意义非常，不论是人类的日常生活，还是工农业生产都离不开水资源。特别是在现代社会发展中，随着人民物质生活水平的提高和对生产资源的不断提升，对水质的要求也越来越严格。人类对水资源的处理历史悠久，可以追朔至两千多年以前，但是一直以来这种处理方法都仅仅局限于小规模、家庭为主的水处理工作中，而面对大型供水企业的生产处理就显得有些无力了。为此，在这里我们有必要对供水企业传统自动化系统进行改造，并提出有关改造思路。

【关键词】供水企业；网络技术；信息技术；系统集成；计算机技术

随着我国城市经济的发展和城市化步伐的加快，自来水供应在城乡建设中的应用越来越普及，已经成为人类日常生活用水的主要来源。在这种时代背景下，国内各地兴建了许多大规模水厂，同时也有很多的水厂在扩建和改建当中，通过系统改造和处理我们不仅可以节省更多的人力、物力和财力，同时更是符合了我国未来国情发展需求。当然，与新建水厂相比较，传统的供水系统改造技术是一个难度更大、更为复杂的工程。这主要是因为水厂改造工作中新旧技术结合难度大、新旧设备的共用繁琐、磨合期较长等，但是它在建成之后可以成功的解决各种难题，且减少新建水厂所消耗的各种费用，有着良好的社会经济效益。为此，在当前的工程施工建设中我们有必要对供水企业自动化系统改造工作进行研究，以保证其工作效率的发挥。

1.供水企业自动化系统现状分析

供水企业和其他行业一样，自出现以来就一直在不断的钻研和革新，不断的向着现代化方向发展，其工作效率、生产能力和水质净化效果也在不断的提高，时至今日日产百万吨以上优质自来水的超大型水厂早已经屡见不鲜。但是维持如此大规模的水厂运行且需要保证出水质量，对处理工艺和自动化水平都提出了很高的要求。水厂的生产技术一般都是经历了上百年才成熟的，其基本上都是采用混凝沉淀、过滤进而消毒的系统化处理技术。在水厂的处理过程中混凝剂的采用通常都是以铝盐、铁盐为主的，是利用凝聚原理将原来水质中存在的各种悬浮颗粒进行处理，然后在采用沉淀法进行过滤和消毒，从而进行优化。在近十年来的社会发展中，随着进水里了的发展，各工艺逐渐完善，使得原来供水企业自动化系统中的问题也越来越突出，其具体表现在以下几方面：

1.1给水自动化系统起步晚

我国给水自动化系统由于起步较晚，虽然发展很快，但是与发达国家相比较在技术上还存在着明显的不足，供水标准显著较低，而且随着人们生活水平的提高和对用水量的增加，传统的给水自动化处理系统在应用的过程中逐渐出现了无法满足社会发展的现象，因而需要在应用的过程中做好相应的改进和处理工作。

1.2设施问题

在原先的水厂给水自动化系统中，大多数的一级泵站因为远离水厂而采用了无线电通信传播技术，其他各个泵站都是采用环境的光纤来相互连接的，在这个时候因为当时光纤技术的不够科学，造成了信号在传递的过程中兼容性差，没有提供集成接口，这就造成了在可编程控制系统的应用中存在着工作上的漏洞，同时更是不存在专门的管理程序，为此在施工建设中有必要对这种问题进行改进和优化。

1.3人员管理上存在的问题

随着信息技术的发展，供水企业自动化建设已经有原有的企业业务信息化逐渐转换成企业信息流的自动化管理，即利用信息化技术将供水管理系统、人事管理系统、仓库管理系统等企业供水系统中相互孤立的环节有机的组合起来，从而形成一个有效的集成，最终采用现代化信息技术来进行简化，让企业供水系统各环节在工作的过程中都能够得到有效的控制，从而为整个供水系统的管理自动化提供扎实可靠的理论基础。

2.新老异构系统的网络集成

新系统要兼容集成老系统，就必须要做到与老系统的网络互联互通，这样才可能从老系统中获取数据和控制老系统。但是老的PLC系统采用专有光纤环网，并不提供对其他标准网络的接口，其驱动程序只对上位机应用提供DDE接口。而且随着PLC的停产，相应的文档也难以查找，这给两个系统的网络直接互通带来了困难。一般情况下，不同网络之间的连接可以通过建立能够和两种网络都连通的网关来实现互通。本系统即是采用这一思路：在上位机上开发网关软件，实现两个网络协议之间的转换。也就是将A（B）网的数据包转换成B（A）网的数据包使之在B（A）网上传播。上位机同时与这两个网络相联接，分别在两者中读取、写入数据，在将两套网络融合为一个完整的监控网络的过程中扮演了最重要的角色。这种同时、大量的三方通信，能否良好、稳定、持续地运行，是整个系统成功的关键。以目前工控机的性能，是完全能够实现的。实践也证明该方案是可行的。出于对整个系统的后续性和柔性考虑，在一期系统的光纤网络瘫痪或损坏后，上位机网关软件应能分别实现各车间一期系统PLC和二期系统的互联互通，从而保证整个监控系统的完整性和有效性。

3.供水企业自动化系统改造中的异构系统集成工作要点

供水企业的各类业务数据呈现多源、异构特性，从而导致业务系统集成时，面对大量数据却不能高效甚至无法利用的困境。因此，要实现供水企业信息系统的无缝集成与整合，需要解决两个核心问题：首先，集成系统应该共享一个统一的数据模型，使得各类基础地理信息和专业业务信息具有通用的表达方法。其次，设计一个数据共享与交换子系统，向上支持多源异构数据的透明读取与访问，向下屏蔽数据的具体存储格式，从而可以借助数据之间的联系，无障碍地实现数据的统一发布，支持异构数据的查询、浏览、更新与维护。

3.1面向供水企业信息系统集成的统一数据模型

当前，供水企业各类业务信息系统的数据模型是对现有专业信息的直接映射和模仿上的简单结构化表达，但其在数据结构、字段规则、内容构成、存储方式等方面都有各自特有的定义与表达规则，即使是同类型数据在不同系统中也有很大差异。例如，供水企业中的一只水表在管网中侧重空间位置与管网的分层管理，而营业收费系统则关注水表用户的收费信息管理，两套系统中水表的字段在构成与表达意义上均有较大不同。所以，供水企业信息系统的集成与整合需要一个以管网数据为基础的统一数据模型，通过数据交换协议与访问规则，屏蔽数据访问的复杂性，支持数据透明的共享与交换。

3.2数据共享与交换子系统

基于以上统一数据模型，可以较为精确地将供水企业的各类业务信息系统中异构、非空间的行业数据与以空间数据管理为核心的管网数据进行映射和整合，以便实现水务数据的共享与交换。在这一过程中，为了对内完成数据的提取、剔除和聚合，对外实现数据的发布与交换，设计了一个独立的数据共享与交换子系统。同时，子系统还必须具有如下特征：（1）有足够的健壮性，以适应大多数的应用环境，有足够强大的容错性能；（2）有良好的可扩展性，为以后的需求、应用扩展预留接口。

4.结束语

异构系统之间的网络、数据集成问题是旧系统改造的瓶颈所在。本文阐述的设计思路扩展性强、成本低廉、实现简单，在自来水厂成功实施，自动化系统自投入运以来，运行稳定，节约设备投资多万元，取得了明显的直接经济效益。

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