《水厂综合信息智能管理系统的研究和设计85.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水厂综合信息智能管理系统的研究和设计85.docx（84页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、分类号： 单位代码：10019密 级： 学 号：学位论文水厂综合信息智能管理系统的研究和设计Study and Design of Intelligent Management System about Compositive Information in Water Plant研究生： 指导教师： 合作指导教师： 申请学位类别： 工程硕士 专业领域名称： 电 气 工 程 研究方向： 信息化技术应用 所在学院： 独 创 性 声 明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也
2、不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名： 时间： 年 月 日关于论文使用授权的说明本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名： 时间： 年 月 日导师签名： 时间： 年 月 日摘 要随着现代社会经济的发展，水对人民生活与生产的影
3、响日益加强，对供水的质量与安全可靠性的要求不断提高。随着社会的发展和人们生活水平的不断提高，饮用水的安全问题受到越来越广泛的关注。饮用水的安全包括微生物安全和化学物安全。对于净水供应生产水厂，担负着城市居民的生活饮用水的重任，水厂的信息管理更是供水安全的重要保障，水厂综合信息智能管理系统就是作为水厂生产、管理等综合信息交流、共享的平台，以提高水厂的信息管理水平，从而提高饮用水的安全性，保障饮用水的安全。是加强供水系统工况的监测，尤其是加强水处理厂各个工艺环节的自动监测与控制。本课题的研究将有效地提高供水系统的工作质量及供水的安全可靠性，降低供水成本，推进我国供水系统监控现代化的进程，具有很显著
4、的社会效益与经济效益。2.1.3 信息处理系统信息处理系统是一种支持TCPIIP协议的网络系统，包含了闭路电视监控系统、无线管网遥测系统、水质分析软件、生产数据分析软件、无纸办公环境和Intemet接口等。实现生产管理办公自动化、数据分析程序化、各种检测数据高度共享、传输方便。缩短决策反应时间，提高生产数据分析能力。信息处理系统包括厂级和公司级的网络建设，闭路电视监控系统，底层网络和上层网络的紧密集成，而且要提供统一的用户界面并与Intemet接口。两个系统的联系见图2-1。JAVA平台如今成为引领市场的潮流，它是一个提供企业级应用的平台，越来越多的开发者采用该平台技术，用比己往更少的投入、更
5、短的开发周期和更少的资源来设计和构建企业级应用。J2EE是一个标准的体系结构，尤其是面向使用Java程序设计语言进行基于Web的企业应用的开发与部署。本文首先介绍了J2EE平台的基础、体系结构及特点，详细说明了J2EE应用中各种组件，讨论了J2EE平台存在的优势。最后，结合水厂综合信息智能管理系统的开发，讲述了如何构建J2EE平台和在J2EE上开发系统的实际方法，对其它类型的企业级应用程序的开发具有借鉴作用。本系统基于微软windows平台，采用tomcat作为应用服务器，SQLServe 2000作为数据库服务器， 以JSP结合JavaBeans技术作为主要开发路线， 以Windows自带的
6、Internet Explorer浏览器作为客户端。关键词J2EE; JSP; JavaBeans;Web服务; 综合信息管理系统AbstractThe safety of drinking water is focused on more and more with the development of the society and the living condition becoming beter and better. The safety of drinking water include the safety of bacteria and the safety ofchemi
7、cals.Now,the JAVA Platform continues to succeed in the marketplace, J2EE is a platform for delivering enterprise applications, more and more developers design and build enterprise application with J2EE Platform for less money,faster,and with fewer resources than ever before. J2EE is a standard archi
8、tecture specifically oriented to the development and deployment of enterprise Web-oriented applications using the Java programming language. In this paper, firstly, we introduced the foundation system structure and characteristic of J2EE platform, described various kinds of packages in J2EE is used,
9、 discussed the advantages of J2EE application model, Combine the development of the public administrative system of Shaoguan, have told how to structure J2EE platform and actual method to develop the system on J2EE,the development to the enterprise layer application program of other types has refere
10、nce function.This system is based on Windows platform, using tomcat as web server and application server, SQLServe 2000 as database server, JSP and JavaBeans as main develoPing technology and Internet Explorer browse as Client.Keywords:J2EE;JSP; JavaBeans;Web service;common property目 录第一章 绪 论11.1 课题
11、背景11.2企业信息化现状和发展趋势41.3国内外供水系统技术发展状况61.4采用管控一体化信息管理机制的必要性111.5数据库技术121.6本课题要解决的问题和意义17第二章 系统关键技术介绍302.1 J2EE技术介绍302.2 JSP技术介绍34第三章 水厂综合信息智能管理系统设计383.1 程序设计383.2 系统结构403.3 系统功能设计423.4 数据库支持453.5 现场数据信息的采集513.6 系统安全52第四章 水厂综合信息智能管理系统实现544.1 创建和发布Web应用544.2 数据库设计564.3 数据库连接574.4 EJB的设计与实现604.5 servlet的设
12、计与实现624.6 开发中解决的问题64第五章 结束语735.1 总结735.2 前景展望73参考文献74致 谢78作者简历79第章 绪 论 课题背景 我国水资源状况水是人类最宝贵的自然资源，它是人类生活、动植物生长和工农业生产不可或缺的主要成分之一；也是社会存在、进步和发展的物质基础。尽管地球上70%的表面被水覆盖，总水量大约1.39 X 109km3，但是97%以上为海洋咸水，只有2.53%为淡水，即3.5 X l0km3。在有限的淡水资源中人类易于利用的仅占11%，即地球上全部水量的0.2%1，因此可利用的淡水资源对人类生存和发展起到决定作用。随着经济的发展、人口的不断增长、人们生活水平
13、的不断提高，人类对水的需求量会不断增大，水资源的短缺会日益明显。从1900年到1995年，世界淡水需求量增长了6倍，是人口增长率的两倍2。水危机最开始是在一些发达国家表现出来，在20世纪60年代经济的快速发展导致需水量的大量增加，同时一些水源受到污染，使得水的供应成为难题；当代世界各国的经济都在快速发展，水的问题引起了当今世界各国的普遍关注3,4。 1977年召开的联合国“水”会议曾向世界发出郑重警告“水，不久将成为一个深刻的社会危机，石油危机之后的下一个危机就是水”5。根据当时的经济发展状况和人口增长状况，1997年联合国发表了一份世界淡水资源综合报告，目前1/3的世界人口生活在中度到高度缺
14、水的国家，预计到2025年这个比例将达到2/36。华盛顿人口研究组织在1997年底发表的研究报告中指出：在未来50年里，全世界至少有1/4的人口将会面临水资源短缺;到2050年时，全世界生活在缺水状态下的人可能增加至近20亿。根据目前的发展趋势，21世纪水危机将会成为全球绝大多数国家普遍存在的问题。我国水资源虽然较丰富，平均水资源总量为28000多亿时，居世界第六位，但是由于人口多，人均水资源拥有量仅为2160m3/年，约为世界人均水平的1/4，现在已经被列为贫水国家之一7。又由于我国水资源时空分布不均衡，所以许多地区水资源的供需矛盾突出，极大限制了经济的发展。可见，水资源无论在世界上还是在中
15、国，其紧张局势日益紧迫。 我国水源污染现状我国是世界上严重缺水的国家之一，也是世界上水污染严重的国家之一。我国工农业的飞速发展与人口的快速城市化，将会使水污染与水短缺的矛盾更加尖锐。根据联合国2003年3月“第三届水资源论坛大会”召开前发表的最新世界水资源开发报告，在世界上180个国家和地区的水资源丰富状况排名中，我国以人均每年2260m3的水资源排列在第128位。水资源短缺是我国的国情，另外，严重的水环境污染问题也日益突出。我国自改革开放以来，经济发展迅速，而城市污水和工业废水的治理跟不上经济发展的步伐，所以有些未经处理的污水直接排入水体，造成水质恶化，生态遭到破坏。2002年，我国七大水系
16、741个重点监测断面中，29.1%的断面满足I一II类水质要求，30.0%的断面属N. V类水质，40.9%的断面属劣V类水质8。国家环境保护总局发布的2001年中国环境状况公报中我国七大水系污染由重到轻的顺序依次是:海河、辽河、淮河、黄河、松花江、长江和珠江，但2002年这一顺序改为:海河、辽河、黄河、淮河、松花江、珠江、长江8，珠江水系的相对污染程度排名上升。可见，我国的水资源有不断恶化的趋势，而且污染加剧的形势更加严峻。水源水体污染的加剧会直接影响饮用水的水质，给饮用水的安全性带来了很多问题，威胁着人们的身体健康。 饮用水安全性的提出随着生活水平的不断提高，饮用水安全越来越成为大家关注的
17、热点。饮用水的水质安全性主要分为生物安全性和化学安全性。饮用水生物安全性是人体健康所考虑的最首要的因素。19世纪，欧美一些城市由于、粪便和垃圾的排放使地表水和地下水受到污染，造成霍乱、痢疾、伤寒等水传染疾病的多次大规模爆发和蔓延，夺去成千上万人的生命10。饮用水净化技术也就针对饮用水生物安全性问题应运而生，解决长期威胁着人类的生命和健康的问题。人类在与水源污染及由此引起的疾病所做的长期斗争中发展和完善了最早的饮用水处理工艺，主要的是过滤技术和消毒技术。20世纪初，比利时开始对饮用水进行连续氯化消毒，在使用氯消毒的地方，伤寒病死亡率大幅度下降11。近年来多次爆发的大规模水介传染疾病的危害促使人们
18、进一步关注饮用水的生物安全性问题12。为保证饮用水的生物安全性，人们对消毒剂的种类和消毒技术进行了大量研究1315。另一个饮用水安全性指标是饮用水化学安全性。随着工业污染的加剧，污染物被大量的排入水体中， 同时由于科技的不断发展，一些合成的难降解高污染性的有机物也被排入水体中，导致水体中的有机污染物种类和总量不断增加。同时，饮用水水处理工艺本身也会产生一些有害物质，如，加氯消毒过程中产生氯化消毒副产物(DBPs )，会增加饮用水的致癌、致突变性，对人体健康有长期的影响16,17随着流行病学研究和微量有机物富集、检测技术的发展，有毒有害物质也不断地被发现和检出，其中很多有机物对人体健康具有较大的
19、危害。一些微量有机污染物由于其高致突变性或剧毒性引起了人们的关注，如内分泌干扰物18藻毒素，这样的有机物对水体的化学安全性影响大。其他的一些有毒有机化合物，各个国家根据具体情况列出了检测指标。在美国国家环保局制定的129种环境优先检测污染物中，有毒有机化学品就占114种；在我国国家环保局制定的68种环境优先检测污染物中，有毒有机化学品占58种。我国2000年饮用水水质规划中有毒有机化学品的检测指标为30项19, 2001年生活饮用水卫生规范中有毒化学品的检测指标为75项，2005年6月颁布的城市供水水质标准中有毒化学品的检测指标为70项。饮用水的水质安全是一个综合指标，化学安全性是基础，生物安
20、全性是根本，对饮用水的水质标准从感官性指标向微观指标发展20。 饮用水微生物安全性标准的发展饮用水作为传播病原体的载体是全球性的问题，不仅仅在经济落后的地区，就连经济发达的国家和地区也会同样发生。发达国家爆发的大规模疾病传染事件有：1993年美国Milwaukee发生的隐抱子虫的事件21, 1994年加拿大维多利亚市发生的弓形体病22。直到Pasteur Louis和Ferdinand Cohn以及Robert Koch发现了病原体，人们才能够将疾病与病原相联系起来，并且认识到传染病原是可以通过水体进行传播的23，19世纪末期人们只是认识到霍乱和伤寒是通过水进行传播的，随着科研的发展，人们发现
21、了更多的可以通过水进行传播的病原(表1-1 )：也发现很多细菌可以在水中继续生长、繁殖，如:铜绿假单胞菌、气单胞菌、军团菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、肺结核分枝杆菌。对于病原的传播途径主要是通过“粪一口”，饮用水是传播媒介之一，病原通过直接或间接摄入被粪便污染的食物、水而感染人体。表1-1以水为传染媒介的病原微生物为了控制霍乱的流行，Robert Koch建议地表水源必须经过过滤，而且细菌总数要小于100efu/mL，经过几年的时间检验，采用此规定的地区霍乱和伤寒能够被控制到很低的水平，所以在1899年普鲁士将细菌的规定纳入国家法律24。随着经济的发展，水源的污染也不断加剧，新的病原微生物被检测出
22、来，并不断补充到国家饮用水的法律、法规文件中。具有现代意义的水质标准是1914年美国的的饮用水标准，规定了细菌总数、大肠杆菌菌群数。世界其他国家如法国、德国、荷兰、加拿大等也对饮用水中的细菌作了严格的限制。我国政府也对饮用水的安全十分重视，1959年制定了第一个饮用水水质标准生活饮用水卫生规程，共16项水质指标；1976年修订的水质标准生活饮用水卫生标准将指标扩展到23项，1985年的扩展到35项，我国目前执行的是2005年的标准。此文对世界上执行的三大标准和我国的标准进行了比较(如表1-2)。通过表1-2可以看出：我国目前所采用的饮用水微生物标准要低于国外的标准，检测指标也少于国外的标准，标
23、准需要提高25。表1-2世界主要卫生标准中微生物标准的比较当前我国城市信息化建设快速发展，相应地供水行业的信息化建设也尤为重要。水厂作为城镇供水行业的一线生产单位，其信息化管理要求显得十分迫切。水厂需要有一个科学、严密的、切合实际的、具有全新理念的信息化系统， 水厂综合信息智能管理系统目的就是为了优化管理水厂的生产、管理信息，提高饮用水的安全性，保障饮用水的安全。对于净水供应生产水厂，担负着城市居民的生活饮用水供应及工业用水等重任。既要做到适应不同时期水源水质变化，保证城市供水的水质及用水量，又要保证水厂处于优化经济运行的生产环境下，把生产成本降到最低水平。实现水厂生产信息化，不仅降低水厂物耗
24、、能耗，节约生产成本，节省人工费用，而且可以提高已完成自动化设备建设的水厂生产管理水平，实现社会经济效益显著提高。1.2企业信息化现状和发展趋势企业信息化是指企业利用现代信息技术、通过信息资源的深入开发和广泛利用，不断提高生产、经营、管理、决策的效率和水平，进而提高企业经济效益和企业竞争力的过程。具体到一个企业，企业信息化就是要实现企业生产过程的自动化、管理方式的网络化、决策支持的智能化和商务运营的电子化16。随着计算机、互联网等现代技术的发展，以计算技术、通信技术和自动控制技术为特征的信息化浪潮正席卷全球，世界进入了信息时代。在2006-2020年国家信息化发展战略一文中指出：信息化是当今世
25、界发展的大趋势，是推动经济社会变革的重要力量。大力推进信息化，是覆盖我国现代化建设全局的战略举措，是贯彻落实科学发展观、全面建设小康社会、构建社会主义和谐社会和建设创新型国家的迫切需要和必然选择17。由信息化带动工业化是我国企业发展的指导方针，如何借鉴发达国家企业的经验，适应信息时代的要求，实现跨越式的发展是我国企业信息化建设需要重点思考的问题。随着中国加入WTO，很多企业对自身素质的提高越来越重视，实现生产自动化、管理自动化、智能决策已经被列入重点发展计划。利用现代化的信息技术来提高企业管理效率、降低管理成本已成为企业选择的目标。依靠现代化技术手段对生产过程进行控制和管理，提高设备运行效率和
26、可靠性，节省水、电资源是技术发展的必然趋势之一。网络技术的发展,引发了控制领域的深刻技术变革。网络技术与控制技术相结合产生的DCS、SCADA 等系统大大促进了生产效率的提高,使自动化系统产生了飞跃。开放性的监控系统随着网络化的发展也初露倪端。而采用什么样的技术，以什么样的方式构件开放性的工业系统,则是近年来控制领域讨论较多的问题。随着Internet 的飞速发展,人们将目光投向了构建Internet 的Web 技术。1.2.1国内企业信息化现状21世纪是企业竞争的世纪，企业作为国民经济的基本单元，其信息化应用水平是国家信息化建设的关键，也是企业提高核心竞争力、与国际接轨的重要途径。“九五”期
27、间，我国企业信息化建设取得了很大进展，特别是在内部网和因特网两大因素的促进下，许多企业早期的网络和系统在这几年进行了更新。但是，无论从企业信息化深度 即对劳动生产率的贡献，还是广度 即开展企业信息化建设的比重和已开展信息化建设企业的业务覆盖面，与国际先进水平均有十分巨大的差距。2001年，在加入WTO后，我国的企业将直接面对国际竞争，同时，全球企业信息化的步伐进一步加快。在这样的历史条件下，通过企业信息化建设，提高企业内在素质，提高企业竞争力，必将成为每一个具有竞争和忧患意识的企业家所关心的头等大事。但是，我国企业信息化建设确实走过许多弯路。许多企业，包括很多大中型企业对IT应用的目标、规律、
28、途径，后发优势如何利用，如何使企业信息化与企业发展战略、目标与企业日常生产经营管理结合，实实在在地提高效益和竞争力缺乏深刻的认识和实施方法指导。为全面把握我国企业信息化建设现状，为企业和相关机构的战略规划提供决策依据，中国电子信息产业发展研究院(CCID)赛迪资讯顾问有限公司于2001年8月20日一10月12日对我国企业信息化建设现状进行了深入的调查18。这次调查在我国七大区同时展开 重点调查了北京、上海、广州、成都等10个主要城市，涉及机械、电子、汽车、化工、电力等13个行业。调查显示：我国企业信息化应用总体上仍然处于初级发展阶段企业无论在信息化基础设施建设、应用水平.还是电子商务的认知度、
29、参与程度等方面都远远低于发达国家，特别是中小企业的IT应用急待开发，在IT终端产品及外设方面，被调查企业具有较高的拥有率;而基于网络应用的路由器、交换机等网络设备的拥有率不尽人意。特别是SCM,ERP,CRM等管理软件应用具有较大的空白：75%的企业电脑应用还继续停留在文字处理、财务与人事管理等基本信息处理方面。己拥有局域网或使用互联网的企业，企业间的业务联系仍主要依靠传统的电话、传真和邮件;调查的13个行业IP有22.3%的企业参与了电子商务，利用网络进行供应链集成、分销渠道管理、网上销售的比例分别占9.3%, 18.6%和51.4%,大多数企业主要利用互联网进行信息查询(72.9%)和发布
30、71.4%)。在受访企业中，80.4%的企业认为开展电子商务有助于产品宣传，77. 7%的企业认为N以提高企业知名度，只有43.6%的企业选择了降低生产、销售、运营成本。调查还显示，沿海地区的信息化建设和应用水平好子其他地区;大型企业的信息化进程明显快于中小型企业。1.2.2国际企业信息化现状目前，发达国家的企业信息化己基本进入全面电子商务阶段。美国在20世纪90年代已基本完成企业信息化建设，欧洲也将在本世纪初完成。目前，美国企业近70%的业务行为，欧洲企业近50%的业务行为都是通过互联网完成的。美国政府规定：到2004年，没有利用供应链管理技术的美国企业，将失去首选供应商的资格。国外大型钢铁
31、企业早在上世纪70年代末就陆续开始采用大型计算机系统来建设自己的企业信息管理系统，并随着其生产工艺的改进和生产规模的扩大，不断地投入巨资(一般每年投入企业利润的3%左右)来进行改造和完善企业信息化管理系统尤其是近十年来随着信息技术、网络技术的飞速发展，企业管理对信息化的需求也在不断地扩大，提出了建立企业ERP (Enterprise Resource Planning，即“企业资源计划”)系统的概念，将市场、供应商和合作伙伴的相关业务都纳入企业管理的范畴，这就要求其信息系统覆盖的范围不仅仅局限于企业内部业务，而且要更广泛、更精细、更复杂地延伸出去。从目前1T技术来看。实现全球信息化的目标己经成
32、为可能。国际上大型钢铁企业以美国美钢联公司和日本新日铁公司为代表，其信息系统一般采用五级计算机系统架构，其中分厂级(生产单元级)的管理系统为第四级计算机系统，管理相应分厂(或生产单元)的计划、质量、物料和仓库，第四级系统上联公司级(第五级)的管理信息系统，管理全公司的销售、生产、财务、采购、设备维修和人力资源等业务，下挂相应生产单元的生产控制计算机系统(第三级)，进行物流控制和生产实绩跟踪，并指挥生产线上的过程控制计算机系统(第二级系统)，最终通过基础自动化系统(第一级系统)进行生产作业过程控制。因此，企业每建设一条主要生产线，就同步建设一套四级计算机系统，并对第五级计算机系统进行改造。第四、
33、第五级计算机系统通常采用稳定可靠的大型计算机系统(如工BM公司ES390系列)作为企业级服务器。随着IT技术和管理模式的不断发展，当前一种比较流行的模式是将传统的五级系统转变为把三、四、五级系统合并为一个系统而成为三级计算机系统的模式，如台湾中国钢铁公司，他们经过10多年的探索，在学习美钢联和新日铁的基础上自主开发并建立了三级管理计算机系统架构19。1.3国内外供水系统技术发展状况计算机自动化己经成为现代化水工业的必要工艺技术支持手段，是考察一个水工业企业工艺水平的重要指标之一计算机自动化SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)技术又称计算
34、机四遥(遥测、遥控、遥信、遥调)技术，己在水工业行业得到广泛的应用，取得了良好的经济效益和社会效益，并形成了造福社会的产业规模。如何指导该技术的发展，培育好给排水自动化的市场，进而促进水工业产业的发展，是一件十分有意义的工作。SCADA技术的基础是3C+S (Computer. Communication. Control. Sensor)上。这四种技术近来发展很快，不断推出新技术、新产品，同时淘汰旧的技术和产品。如何采用新观念、新技术、新产品构建管理功能强大、可靠性强、有良好的现场安装界面、易于操作和维护、价格低廉的水工业SCADA系统，既是业内客户的需要也是SCADA系统集成商的责任。近些
35、年来，计算机PC技术以每一年多更新一代的速度飞速发展。强大的硬件平台(主频300M以上，CPU内置MMX技术、内存128M以上、10G以上的硬盘和高速CD ROM)支持着不断更新的视窗操作系统Window，软件和网络技术。功能强大的PC系统平台，不但摆脱了DOS操作系统的烦恼，解除了键盘操作PC的尴尬，使PC得到了广泛的应用，更为构建高功能的SCADA系统创造了条件。众所周知在SCADA系统中PC机主要用做Master或称调度中心。近来国内外许多厂家都推出了基于Windows的for SCADA的组态软件。这些软件平台上可以完成与给排水调度相关的数据采集(提供了与多种PLC或其它智能设备通讯驱
36、动程序Driver、动态数据交换DDE功能及OLE技术等等)、数据处理、数据显示和数据记录等工作，具有良好的图形化人机界面，MMI具备趋势分析和控制功能。为给排水优化调度、节能降耗提供了尽善尽美的手段。PC机的网络功能还为多级调度SCADA系统的建设和参与水厂管理提供了很多意想不到的功能。大中型水厂的自动化控制系统包括通信网络和综合控制两个系统，通信是基础，控制是核心。大中型水厂生产监控系统各个部分要实现数据交换和远程调度等生产功能需求，必须要有强大的通信网络的支持。现在大中型水厂的的智能化自动化控制系统都是建立在以现代通信理论为基础的通信网络之上。所以说，水厂通信网络是整个水厂的基础， 是水
37、厂自动化控制系统的通信保证。经过这么多年通信行业的发展，通信的各项新老技术都应用在了水厂的通信网络上。水厂的通信网络有其自己的特点，其通信网络为分层结构，从水厂上级主控中心到最下层的设备， 其通信分为以下几层：1、水厂上级主控中心(如自来水公司监控中心等)与水厂监控中心的通信2、水厂上层监控之间的通信3、水厂上层监控和中间各基站之间的通信4、各基站之间的通信5、基站和下层设备之间的通信从通信的角度来说，上面五个层次的通信可理解为如下：1、计算机之间通过广域网通信2、计算机之间通过局域网通信3、控制计算机与PLC基站之间通过以太网或现场总线通信4. PLC设备之间通过以太网或现场总线通信5. P
38、LC与下层各设备之间通过串口或直接电气连接实现通信通信网络的拓朴图如图1-1)：图1-1 通信网络的拓朴图1.3.1 国外发展状况国外自6070年代起开始了供水系统自动监控的研究与应用工作。尤其是自80年代以来，微电子等现代科技高速发展，水工业专用检测仪表与装备不断发展与完善，相应地推动供水系统的自动监控技术有了质的飞跃。浊度、PH值等水质关键参数的在线检测质量过关，微电脑控制器、投加泵、调节阀等控制、执行设备性能良好20。加之西方发达国家雄厚的经济实力与技术基础，供水系统的自动监控已得到普遍应用。一些水厂己实现全自动运行，能对生产工艺的各个环节连续自动地监测、调节、记录、报警等等。这种高度自
39、动化运行的模式是符合西方国情特点的。西方许多国家人力资源紧张，人工费用往往占生产成本构成的比重较大，而仪表设备费相对较低，加之设备质量可靠，高度自动化节省了人力资源也就是获取了较高的经济效益。西方也有相当多的水厂仅对一些影响处理水质及费用的关键工艺环节实施自动控制，而对各个工艺阶段的主要水质与运行参数进行自动监测。这是一种经济高效的自动监控方案，值得借鉴。国外的水厂监控普遍采用集散型系统。对各个工艺单元进行分散控制减小了各控制环节之间的干扰，提高了工作的可靠性;对全厂的集中监控，又保证了统一指挥、调度的灵活性。1.3.2我国水厂自控系统现状我国自80年代中后期起，陆续有一些较大型的水厂利用外资
40、建设，同时引进了成套的水厂现代化监控仪表与设备;自90年代中期起，在借鉴法国德利满公司的水厂自动化技术基础上，我国自来水厂开始自主开发水厂生产自动化控制系统。水厂生产工艺流程是比较庞杂的，就其处理过程控制特点而言，可以概括为以物料平衡调度为主的连续性较强的慢处理过程.现场控制设备(包括仪表设备)多且配置相对分散，设备结构也相对较简单，生产过程对设备的自动化水平及可靠性的有一定依赖程度。实践证明，除了少数关键工段设备外，大部分设备的“平均无故障时间”指标无特殊要求，现场设备自动化功能的暂时丧失不会对生产处理质量造成重大影响，仍可以采用其他控制方式.因此全厂综合自动化的主要目标重点不仅仅是保证生产
41、处理质量，而更现实的是提高自动化控制技术水平、减轻劳动强度、方便生产管理、提高设施设备的利用率、节能降耗、减员增效，其功能多为以“生产监视、自动控制为主，远程手动操作为辅，现场操作为备用”，部分环节采用精确的闭环逻辑控制。针对我国的技术经济条件，不同规模水厂迫切需要解决的问题有所不同。近年建设的自动监控水平较高的水厂认真总结了应用经验，并借鉴国内外成功经验，不断提高水厂自动化控制技术水平，己开始向优化运行方面发展，逐渐缩小了与国际先进应用技术的差距。随着水厂自动控制应用技术交流和推广，为水厂自动监控技术的进步提供借鉴与指导。同时引进和使用了国外大量精密、稳定和准确的在线检测仪表、设备，加强了水
42、厂净水处理工艺环节的自动监控技术与设备，建立规模适宜的集散型控制系统15。(1)我国水处理事业发展迅速我国净水处理事业基本上都是在最近改革开放的二十余年间得到迅速发展的。城市净水处理厂是保障城市经济活动、居民生活和健康的重要基础设施之一。上世纪九十年代建设的大中型水处理厂基本上都配置了与同时代先进水平相适应的综合自动化控制系统，在实践中摸索出了很多宝贵的自动化设备维护经验:特别是最近几年已经大众化的低成本的基于Internet的Web应用技术的迅猛发展，发达国家很多城市水处理厂都适时地更新或改造了原有控制系统，这进一步拉大了城市水处理行业中国内外自动化技术水平的差距161。我国近年来开始开发应
43、用供水管网GIS系统，大大促进了我国供水系统事业的发展，把我国水处理事业推上了一个新的台阶。(2)我国水处理设备和仪表及控制系统相对落后我国水处理事业中很大一部分是旧系统的陈旧设备和仪表，急迫面临改造和更新。现代水处理设备尤其是自动检测系统及相关软件大多依靠进口，国内生产的设备还难以满足要求。在引进设备的同时，不但要考虑有计划引进和消化吸收先进的设备管理、维修技术、运行管理及人员培训，而且在选型时还要注意中外国情差别，考虑设备长期的运行维护和备品备件来源。进口设备要消耗巨大的外汇，可见，设计出符合我国国情的水处理控制系统迫在眉睫门。(3)我国水处理厂自控系统现状我国水处理厂自控系统的现状是手动
44、与自动皆备，自制和引进并举。以前建设的中小型水处理厂由于资金不足，技术力量薄弱等原因，所采用的检测仪表大部分是国产的离线仪表，监测手段也是靠取样后测量，然后根据测量结果去调整设备运行状态。由于仪表的准确性差并且非连续性监测，设备运行状态调整滞后，常常导致出厂水水质的不稳定。我国在水厂关键环节 混凝投药控制技术与设备方面实现了流动电流及透光率脉动两种混凝控制设备的国产化，并在水厂获得推广应用，取得显著效果，在此方面已居于国际领先水平。水工业的一些专用检测仪表与设备，如在线检测浊度仪、计量投加泵等，也有一些厂家开始生产，但是质量水平与国外产品相比仍有距离，难以满足国内市场需要。我国大多数水厂的监控
45、技术仍是很落后的，基本以人工方式为主，很难适应现代化的要求。一些水厂的自动监控基本照搬西方的模式，虽然采用了庞大的自动化系统、投资很大，然而在一些关键环节上的调控功能并不强。如混凝投药是按原水流量比例控制，不能跟踪响应原水水质等因素变化对药耗的需求；沉淀池排泥是定时、定量自动排泥，仅是节省了人力，并不能保证排泥效果及节约排泥用水：传统的处理效果以浊度为指标，存在检测可靠性等问题等等8。这种模式并不适应我国相当多的水厂原水水质变化大而快的情况，而谈不上保证水处理系统运行优化，结果水质保证率低，而运行费用高。这些自动监控系统并不完全符合提高水厂技术经济效益这一根本目的。一些大中型的水厂为了实现自动
46、化控制、保证出水水质达标，或借鉴国内外先进的技术和经验自行开发，或利用政府投资和国外的优惠低息贷款，成套引进国外的水处理工艺、设备、监测仪器仪表、自控系统及相应的软件。由于设备配套性好、技术先进、自动化程度高，系统都能连续稳定运行，所以能保证出厂水水质达标。我国水厂自控系统的现状是手动与自动皆备，自制和引进并举。以前建设的中小型水水厂由于资金不足，技术力量薄弱等原因，所采用的检测仪表大部分是国产的离线仪表，监测手段也是靠取样后测量，然后根据测量结果去调整设备运行状态，不能跟踪响应原水水质等因素变化对药耗的需求;沉淀池排泥是定时、定量自动排泥，仅是节省了人力，并不能保证排泥效果及节约排泥用水：传统的处理效果以浊度为指标，存在检测可靠性等问题等等21。这种模式并不适应我国相当多的水厂原水水质变化大而快的情况，而谈不上保证水处理系统运行优化，结果水质保证率低，而运行费用高。这些自动监控系统并不完全符合提高水厂技术经济效益这一根本目的。一些大中型的水厂为了实现自动化控制、保证出水水质达标，或借鉴国内外先进的技术和经验自行开发，或利用政府投资和国外的优惠低息贷款，成套引进国外的水处理工艺、设备、监测仪器仪表、自控系统及相应的软件。由于设备配套性好、技术先进、自动化程度高，系统都能连续稳定运行，所以能保
