饮水安全是人类健康和生命安全的基本保障，获得安全水资源是维护人类健康和生态系统完整性的前提，也是各国发展的需要，全球21世纪的总目标之一就是保障安全供水，保障饮用水安全已经成为世界各国当前面临的主要挑战。为此，许多公用事业公司采用了监控和数据采集(SCADA)系统对饮用水安全进行先进的监控、控制、报告和警报管理。

但是，这些硬件、软件和通信网络组合的实现和维护成本很高。在本次问答中，两位来自公用事业领域和咨询领域的水处理专家讨论了饮用水工厂综合SCADA系统的成本合理性。

James Hause是俄亥俄州沃伦县供水和下水道部门的控制系统经理，职责包括设计和维护SCADA系统，如计算机、PLC、网络设备和micro网络主干。在过去的九年里，Hause与工程师和运营商紧密合作，开发了两个供水SCADA项目和一个废水项目。
Gordon F. Balcombe是加拿大新斯科舍省ABL环境顾问公司的过程工程师。他在开发导致全面实施的中试规模治疗研究方面具有丰富的经验。Balcombe在各种处理厂和工艺的调试、运行和故障排除方面具有实际经验，是认证的I类水处理厂操作员。

饮用水SCADA系统与废水系统有何不同?

James Hause -“饮用水系统更多的采用控制功能和监控输入来产生警报。控制功能通常用于井泵和高服务泵，而监测用于水箱液位、管路压力和水质警报。这些控制还为化学注入泵提供起搏信号。污水处理系统更适合工厂监控，提供警报和废水处理工厂操作的报告。”

Gordon F. Balcombe -“饮用水供应系统往往比废水系统有更多的质量监测分析设备。废水处理厂可以监测一些参数，如pH值、溶解氧和出水质量。饮用水处理过程需要对原水质量的各种参数进行监测，控制处理的各个阶段和最终处理后的水质。在当前的给水排水系统设计中，设备自动化已成为一种普遍的趋势。因此，监控过程性能和设备故障的报警指示是至关重要的。”

为什么公共饮用水事业选择VTScada？

GB-“为了使公众的饮用水供应更加安全，政府机构经常更新对水源、处理和分配系统的设计和运行的监管要求。这使得具有报警指示能力的自动控制系统变得至关重要。我们的要求是确保提供给民众的水是安全达标的。”

JH -“水厂、配水系统和井场的自动控制对公共事业公司至关重要，尽量以较低成本向客户提供优质的水产品。针对泵、罐液位和化学问题的报警系统可以配合操作人员有效地维护水系统。

GB -“除了预防措施外，还有新的验证规定。常规报告需要分析关键的水质参数，这些参数是使用在线工厂仪器观测到的，并由SCADA系统记录下来。以一种适合向监管当局报告的格式导出数据，且操纵程度最小，这是设计良好的SCADA系统的一个重要特点。”

JH-“存储在SCADA系统中的所有历史数据都可以用于计费和报告。工程师和顾问们利用历史数据来规划供水系统的未来需求。”

如何选择SCADA系统的种类？

GB—“供水要有高度的可靠性。没有任何系统是100%万无一失的,通过使用冗余系统和验证过程响应和警报指示，必须达到可接受的可靠性水平。”

JH -“不要包含无用的警报，这些警报会干扰操作人员发现重要警报。

GB -“不要有很多低优先级的警报。警告是可以的，但是紧急警报应该只用于真正的紧急情况。并且警报应随时为操作人员提供关键参数。

GB -“保存趋势很重要。操作人员通常会在一个趋势上查看过滤器的流量、压头、欠排压力和浊度。如果他们需要快速解决问题，那么点击一下就可以显示每个过滤器的参数。”

JH -“开发者必须与操作人员一起工作，以确保图形和标签的正确性以及屏幕设计和标签命名的一致性。”

GB -“确保操作人员获得他们需要的控制功能。在启动和调试过程中进行控制，不仅为开发人员提供了有价值的输入，还能加深他们对系统理解。在此之前，人们只能通过专门的培训课程吸收有限的信息。”

GB -至少添加一个备份。我们经常看到SCADA安装在一台连接到控制系统的计算机上。可以每天备份数据，以提供最低水平的安全性。然而，当计算机故障和HMI需要重新加载时，这可能会导致混乱。如果配备一台冗余计算机可简化计算机的维护和更换。”

公用事业如何收回新SCADA的成本?

JH -“降低成本并不困难。有了报警呼叫系统，工厂可以长时间无人操作。工厂和分配系统的警报监测节省了环境保护署在两个水厂花费的工时。”

GB -“对工厂HMI的远程访问(例如瘦客户端)使操作人员能够检查警报条件并决定是否需要进行操作。纠正措施可以在不抵达工厂的情况下实施，也可以远程进行后续调整，从而减少操作人员加班的时间，进而节省数百美元的加班费。此外，远程报警指示和响应减少了公用事业启动沸水咨询的次数，降低了公共通知、冲洗、重新采样和执行监管报告的巨大成本，以及给公众带来的不便。”

JH -“历史报告和趋势允许工程人员审查设备和系统的运行，提高设备运行效率，从而降低运行成本。通过一些电力公司的合作，工厂可以在非高峰时段自动运行高功耗设备，从而降低电力成本。”

GB -“有效HMI的最大优点之一是可以在故障排除机械或过程问题时使用。通过在一段时间尺度上对不同参数趋势进行分层，可以有很多新的发现。例如，设备的行为可能会影响系统下游几个小时的工艺元件。”

给公用事业公司的建议

JH -“实用程序需要实时监控其计算机和软件，以确保它们能正确运行，并拥有最新的软件和病毒防护。病毒可能引发电脑故障，因此要确保有软件、应用程序和历史记录的备份。我们在每个工厂运行冗余服务器，为所有系统提供备份操作和历史记录。我们的系统没有直接连接到互联网，使用电信部门的安全接入系统，让主要员工可以通过互联网访问我们的SCADA服务器。网络安全对于SCADA系统的可靠性至关重要。”

GB -“我们已经让一些市政当局获得了开发者执照，一旦他们了解到他们有能力改进他们的人机界面，即可为未来的系统维护和升级节省了成本。”

JH -“我们的员工接受过SCADA培训，所以我们在内部完成了我们的最后一个项目。只有您的员工受过专业培训时，才建议您这么做。”

GB -“一个专注于操作需求的应用程序可能没有很多内建的管理功能。一些更先进的公用事业将利用数据收集的优势，为维护计划等提供管理报告。例如，利用扬程/压力vs流量数据来监测泵的性能，以帮助调度更换和重建。”

GB -“在硬件方面，更常见的成本节约措施之一是使用固定速度的电机控制，而不是变速电机。在某些应用中，使用VFD和适当的控制策略可以看到显著的节能效果。”

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