網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在污水處理廠的應(yīng)用

　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了日益廣泛的應(yīng)用，在很多領(lǐng)域內(nèi)都發(fā)揮了不可替代的作用。本文介紹技局域網(wǎng)技術(shù)在針對(duì)污水處理廠的具體設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用。

　　《網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用》(月刊)創(chuàng)刊于2001年本刊成立于2003年，先由中華人民共和國(guó)公安部主管、中國(guó)人民公安大學(xué)出版社主辦。從2009年起，本刊改由中華人民教育部主管，北京大學(xué)出版社主辦，是國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域行業(yè)指導(dǎo)性科技月刊，國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行。

　　1、前言：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總體方案概述

　　某污水處理廠改擴(kuò)建工程，將原有26萬(wàn)噸的日處理污水能力提高到54萬(wàn)噸的日處理污水能力，并改變?cè)性O(shè)備基本無(wú)自動(dòng)控制的落后面貌，準(zhǔn)備建立一套完備的自動(dòng)控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)施的自動(dòng)控制。

　　本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝流程的監(jiān)控自動(dòng)化管理，以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和化驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、整理、分析及傳遞，同時(shí)完成了生產(chǎn)系統(tǒng)和辦公系統(tǒng)的整合，并最終提供對(duì)上級(jí)管理部門的數(shù)據(jù)接口。

　　2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和實(shí)施步驟

　　2.1 制定系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

　　2.2 確定系統(tǒng)總體目標(biāo)

　　2.3 設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　2.4 進(jìn)行設(shè)備選型和性價(jià)比分析

　　2.5 系統(tǒng)的實(shí)施

　　2.6 系統(tǒng)的驗(yàn)收

　　3、系統(tǒng)總體目標(biāo)

　　采用高性能、全交換的方式，符合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向，能適應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅麄€(gè)系統(tǒng)在3～5年內(nèi)將保持先進(jìn)的水平，并具有擴(kuò)展能力，以適應(yīng)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。

　　4、網(wǎng)絡(luò)集成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(硬件部分)：

　　4.1局域網(wǎng)絡(luò)：鑒于目前常用的局域網(wǎng)典型結(jié)構(gòu)，我們采取一種較為經(jīng)濟(jì)、易于維護(hù)的組網(wǎng)方式。這就是在雙絞線以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的100Mbit/s快速以太網(wǎng)。它可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率能夠達(dá)到200Mbit/s。

　　4.2通訊協(xié)議：本系統(tǒng)采用是以太網(wǎng)協(xié)議TCP/IP。

　　4.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：采用兩層星型結(jié)構(gòu)。在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，每個(gè)站由點(diǎn)到點(diǎn)鏈路連接到公共中心，中心節(jié)點(diǎn)是一個(gè)局域網(wǎng)交換器(核心交換機(jī))。實(shí)現(xiàn)了站間鏈路的簡(jiǎn)單通信，通信傳輸速度快。

　　4.4局域網(wǎng)的組成：網(wǎng)絡(luò)中心位于綜合辦公樓總?cè)蹼姍C(jī)房。各二級(jí)交換機(jī)單鏈路上聯(lián)到網(wǎng)絡(luò)中心，連線采用單模光纜。管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器直接與核心交換機(jī)相連。

　　根據(jù)組網(wǎng)要求，本網(wǎng)內(nèi)包括以下幾個(gè)部分，每一部分都必須具有相對(duì)獨(dú)立性，以保證數(shù)據(jù)的安全性和保密性。

　　4.4.1生產(chǎn)自控系統(tǒng)。生產(chǎn)自控系統(tǒng)采用的技術(shù)為集散控制系統(tǒng)(DCS)。

　　集散控制系統(tǒng)(DCS)通過(guò)操作站對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理，通過(guò)控制站對(duì)工藝過(guò)程各部分進(jìn)行分散控制。紀(jì)莊子污水處理廠改擴(kuò)建工程中包括整個(gè)DCS的建設(shè)、軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試。具體包括：1 就地控制(現(xiàn)場(chǎng)電器控制柜);2 過(guò)程控制(五個(gè)PLC現(xiàn)場(chǎng)分控站);3監(jiān)控管理(中央控制室的操作站)。三層網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的采集、設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)在線儀表的數(shù)據(jù)采集、整理和傳遞。所有信息傳入中控室PLC總站。

　　DCS通過(guò)中控交換機(jī)與公共中心(核心交換機(jī))相連。中控室內(nèi)主控機(jī)軟件設(shè)計(jì)時(shí)考慮廠長(zhǎng)終端，以利于廠長(zhǎng)隨時(shí)掌握生產(chǎn)運(yùn)行態(tài)勢(shì)。

　　DCS內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)采用Fast Ethenet100M 光環(huán)快速以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表和設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制及數(shù)據(jù)的傳輸。對(duì)外通訊聯(lián)絡(luò)需要借助廠局域網(wǎng)，集散控制系統(tǒng)信息先進(jìn)入局域網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，上級(jí)管控中心通過(guò)Internet訪問(wèn)局域網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，讀取數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。

　　4.4.2化驗(yàn)室子網(wǎng)。為提高數(shù)據(jù)傳輸效率，確保化驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行良好，化驗(yàn)室使用一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)段，成為一個(gè)單獨(dú)的廣播域。化驗(yàn)室子網(wǎng)經(jīng)網(wǎng)關(guān)與核心交換機(jī)相連接。

　　4.4.3綜合辦公樓。綜合樓各樓層分設(shè)二級(jí)交換機(jī)，樓層交換機(jī)連接本樓層的計(jì)算機(jī)終端并與核心交換機(jī)連接，二級(jí)交換機(jī)端口速率為10～100MbPS自適應(yīng)，使得在實(shí)際使用過(guò)程中無(wú)需考慮物理連接問(wèn)題，可以根據(jù)需要設(shè)置子網(wǎng)。

　　4.4.4廠區(qū)內(nèi)班組和部門的計(jì)算機(jī)終端連至中控交換機(jī)并通過(guò)中控交換機(jī)與核心交換機(jī)相連，從而與主網(wǎng)相連，形成高效能、信息化管理網(wǎng)絡(luò)。

　　5、軟件配置及軟件開(kāi)發(fā)

　　5.1 安裝統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)它既照顧了日常辦公的需要，又重點(diǎn)考慮了網(wǎng)絡(luò)上傳、下載、瀏覽、搜索的需求。

　　5.2 建立公用辦公數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)立生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，并可通過(guò)Internet訪問(wèn)上級(jí)單位的數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　5.3 安裝應(yīng)用于本局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全控制軟件。

　　5.4 化驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)：在化驗(yàn)室數(shù)據(jù)服務(wù)器上安裝數(shù)據(jù)軟件SQL2000，建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)化驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)。

　　5.5全廠數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)：在全廠數(shù)據(jù)服務(wù)器安裝數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，實(shí)現(xiàn)有組織地動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)全廠大量的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。

　　6、設(shè)備選型和性價(jià)比分析

　　6.1網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型：

　　交換機(jī)：由于我廠局域網(wǎng)屬于小型工業(yè)網(wǎng)，網(wǎng)內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)量不是很大，100Mbps的端口速率已經(jīng)足夠，不會(huì)在此處形成瓶頸。因此本方案中核心交換機(jī)選用CISCO WS-C3550型交換機(jī)。二級(jí)交換機(jī)選用CISCO WS-C2950型交換機(jī)。

　　服務(wù)器：服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的倉(cāng)庫(kù)，其重要性可想而知，本方案選用的IBM服務(wù)器特點(diǎn)：操作系統(tǒng)為Windows NT，其界面友好、易于掌握，可以直接安裝在服務(wù)器上，無(wú)需專設(shè)網(wǎng)管工作站。

　　UPS設(shè)備：不間斷電源的配置方式有兩種-集中式和分散式。兩種方式的價(jià)格基本相同，但集中式設(shè)備更易于管理和維護(hù)，因此本方案選用集中式UPS。

　　6.2與外網(wǎng)的連接方式

　　該系統(tǒng)采用光纜寬帶網(wǎng)，光纜的帶寬可在適當(dāng)范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)配，可隨著實(shí)際需要進(jìn)行上調(diào)。而且可以先開(kāi)設(shè)小帶寬的光纜做先期使用，滿足我廠的時(shí)下需要，并做到可持續(xù)發(fā)展。

　　7、設(shè)備的安裝，調(diào)試驗(yàn)收

　　8、網(wǎng)絡(luò)安全

　　任何網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都必須具有一套非常有效的安全保護(hù)功能。安全保護(hù)功能主要包括：實(shí)體保護(hù)功能、數(shù)據(jù)保護(hù)功能、通信保護(hù)功能和處理過(guò)程控制及系統(tǒng)安全管理功能等五個(gè)方面。

　　·實(shí)行實(shí)體訪問(wèn)控制：做好計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理工作，嚴(yán)格防止非工作人員接近系統(tǒng)，可以加裝雙層電子門，使用磁卡身份證等。

　　·保護(hù)網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)：網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)要采取完好的屏蔽措施，避免電磁干擾，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備、通信線路應(yīng)定期做好檢查、維修，確保硬件環(huán)境安全。

　　·數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制：通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制，保證只有特許的用戶可以訪問(wèn)系統(tǒng)和系統(tǒng)的各個(gè)資源，只有特許的成員或程序才能訪問(wèn)或修改數(shù)據(jù)的特定部分。

　　·數(shù)據(jù)存儲(chǔ)保護(hù)：網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在磁盤上，因此，首先要做好磁盤的安全保管。其次對(duì)于磁盤上的數(shù)據(jù)要根據(jù)重要性制作三至五個(gè)備份，第三要實(shí)行數(shù)據(jù)多級(jí)管理，然后分給不同的用戶實(shí)現(xiàn)。最后，將數(shù)據(jù)加密后存儲(chǔ)。

　　·計(jì)算機(jī)病毒防護(hù)：預(yù)防為主，采取消除傳染源、切斷傳播途徑、保護(hù)易感源等措施，增強(qiáng)計(jì)算機(jī)對(duì)病毒的識(shí)別和抵抗力。系統(tǒng)應(yīng)具有建立程序特征值檔案的功能，系統(tǒng)能夠?qū)τ?jì)算機(jī)內(nèi)存進(jìn)行嚴(yán)格的管理，系統(tǒng)還應(yīng)該具有中斷向量表恢復(fù)功能，使計(jì)算機(jī)病毒不能進(jìn)入系統(tǒng);切斷傳染源，一旦病毒入侵，系統(tǒng)能夠迅速做出反應(yīng)，阻止病毒進(jìn)行破壞的任何企圖和恢復(fù)被病毒破壞的系統(tǒng)。

　　·通信數(shù)據(jù)加密：采用數(shù)據(jù)加密技術(shù)，采用各種算法對(duì)通信中數(shù)據(jù)加密。

　　·通信鏈路安全保護(hù)。

　　經(jīng)過(guò)以上這些步驟，紀(jì)莊子污水處理廠局域網(wǎng)組建完畢。建成后的網(wǎng)絡(luò)將生產(chǎn)自控系統(tǒng)與辦公管理系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)，滿足使用要求。

　　9.結(jié)束語(yǔ)：當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，知識(shí)更替日新月異，誰(shuí)搶占了經(jīng)濟(jì)、科技的制高點(diǎn)，誰(shuí)就擁有了生存與發(fā)展的主動(dòng)權(quán)。進(jìn)入新世紀(jì)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，改革開(kāi)放不斷深化，我們的污水處理行業(yè)也面臨著新的形勢(shì)、新的任務(wù)、新的考驗(yàn)，同時(shí)也面臨著新的機(jī)遇。掌握網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，掌握最新的污水處理技術(shù)是我們立足的根本，使我們能夠繼續(xù)生存不斷發(fā)展。