网络技术在污水处理厂的应用

　　网络技术得到了日益广泛的应用，在很多领域内都发挥了不可替代的作用。本文介绍技局域网技术在针对污水处理厂的具体设计和实际应用。

　　《网络安全技术与应用》(月刊)创刊于2001年本刊成立于2003年，先由中华人民共和国公安部主管、中国人民公安大学出版社主办。从2009年起，本刊改由中华人民教育部主管，北京大学出版社主办，是国内网络安全技术与应用领域行业指导性科技月刊，国内外公开发行。

　　1、前言：网络系统总体方案概述

　　某污水处理厂改扩建工程，将原有26万吨的日处理污水能力提高到54万吨的日处理污水能力，并改变原有设备基本无自动控制的落后面貌，准备建立一套完备的自动控制系统以实现生产设备、设施的自动控制。

　　本系统主要实现生产工艺流程的监控自动化管理，以及现场实时数据和化验数据的采集、整理、分析及传递，同时完成了生产系统和办公系统的整合，并最终提供对上级管理部门的数据接口。

　　2、系统设计方法和实施步骤

　　2.1 制定系统设计原则

　　2.2 确定系统总体目标

　　2.3 设计网络系统结构

　　2.4 进行设备选型和性价比分析

　　2.5 系统的实施

　　2.6 系统的验收

　　3、系统总体目标

　　采用高性能、全交换的方式，符合网络发展的方向，能适应数据传输的要求，整个系统在3～5年内将保持先进的水平，并具有扩展能力，以适应未来网络技术的发展。

　　4、网络集成的系统结构(硬件部分)：

　　4.1局域网络：鉴于目前常用的局域网典型结构，我们采取一种较为经济、易于维护的组网方式。这就是在双绞线以太网的基础上发展起来的100Mbit/s快速以太网。它可以实现实际数据传输速率能够达到200Mbit/s。

　　4.2通讯协议：本系统采用是以太网协议TCP/IP。

　　4.3网络拓扑结构：采用两层星型结构。在星型拓扑结构中，每个站由点到点链路连接到公共中心，中心节点是一个局域网交换器(核心交换机)。实现了站间链路的简单通信，通信传输速度快。

　　4.4局域网的组成：网络中心位于综合办公楼总弱电机房。各二级交换机单链路上联到网络中心，连线采用单模光缆。管理服务器、数据服务器直接与核心交换机相连。

　　根据组网要求，本网内包括以下几个部分，每一部分都必须具有相对独立性，以保证数据的安全性和保密性。

　　4.4.1生产自控系统。生产自控系统采用的技术为集散控制系统(DCS)。

　　集散控制系统(DCS)通过操作站对整个工艺过程进行集中监视、操作、管理，通过控制站对工艺过程各部分进行分散控制。纪庄子污水处理厂改扩建工程中包括整个DCS的建设、软件设计及调试。具体包括：1 就地控制(现场电器控制柜);2 过程控制(五个PLC现场分控站);3监控管理(中央控制室的操作站)。三层网络可以实现设备状态的采集、设备的远程控制，实现在线仪表的数据采集、整理和传递。所有信息传入中控室PLC总站。

　　DCS通过中控交换机与公共中心(核心交换机)相连。中控室内主控机软件设计时考虑厂长终端，以利于厂长随时掌握生产运行态势。

　　DCS内部通信网络采用Fast Ethenet100M 光环快速以太网，实现对现场仪表和设备的监测和控制及数据的传输。对外通讯联络需要借助厂局域网，集散控制系统信息先进入局域网数据库，上级管控中心通过Internet访问局域网数据库，读取数据，从而实现数据的远程传输。

　　4.4.2化验室子网。为提高数据传输效率，确保化验室网络运行良好，化验室使用一个独立的网段，成为一个单独的广播域。化验室子网经网关与核心交换机相连接。

　　4.4.3综合办公楼。综合楼各楼层分设二级交换机，楼层交换机连接本楼层的计算机终端并与核心交换机连接，二级交换机端口速率为10～100MbPS自适应，使得在实际使用过程中无需考虑物理连接问题，可以根据需要设置子网。

　　4.4.4厂区内班组和部门的计算机终端连至中控交换机并通过中控交换机与核心交换机相连，从而与主网相连，形成高效能、信息化管理网络。

　　5、软件配置及软件开发

　　5.1 安装统一的网络操作系统。该系统它既照顾了日常办公的需要，又重点考虑了网络上传、下载、浏览、搜索的需求。

　　5.2 建立公用办公数据库，设立生产数据库，并可通过Internet访问上级单位的数据库。

　　5.3 安装应用于本局域网的网络安全控制软件。

　　5.4 化验室数据库开发：在化验室数据服务器上安装数据软件SQL2000，建立相应数据库来存储化验室分析数据。

　　5.5全厂数据库开发：在全厂数据服务器安装数据库软件，实现有组织地动态地存储全厂大量的关联数据。

　　6、设备选型和性价比分析

　　6.1网络设备选型：

　　交换机：由于我厂局域网属于小型工业网，网内传输数据量不是很大，100Mbps的端口速率已经足够，不会在此处形成瓶颈。因此本方案中核心交换机选用CISCO WS-C3550型交换机。二级交换机选用CISCO WS-C2950型交换机。

　　服务器：服务器是网络数据储存的仓库，其重要性可想而知，本方案选用的IBM服务器特点：操作系统为Windows NT，其界面友好、易于掌握，可以直接安装在服务器上，无需专设网管工作站。

　　UPS设备：不间断电源的配置方式有两种-集中式和分散式。两种方式的价格基本相同，但集中式设备更易于管理和维护，因此本方案选用集中式UPS。

　　6.2与外网的连接方式

　　该系统采用光缆宽带网，光缆的带宽可在适当范围内进行调配，可随着实际需要进行上调。而且可以先开设小带宽的光缆做先期使用，满足我厂的时下需要，并做到可持续发展。

　　7、设备的安装，调试验收

　　8、网络安全

　　任何网络系统都必须具有一套非常有效的安全保护功能。安全保护功能主要包括：实体保护功能、数据保护功能、通信保护功能和处理过程控制及系统安全管理功能等五个方面。

　　·实行实体访问控制：做好计算机系统的管理工作，严格防止非工作人员接近系统，可以加装双层电子门，使用磁卡身份证等。

　　·保护网络介质：网络介质要采取完好的屏蔽措施，避免电磁干扰，对系统设备、通信线路应定期做好检查、维修，确保硬件环境安全。

　　·数据访问控制：通过数据访问控制，保证只有特许的用户可以访问系统和系统的各个资源，只有特许的成员或程序才能访问或修改数据的特定部分。

　　·数据存储保护：网络中的数据都存储在磁盘上，因此，首先要做好磁盘的安全保管。其次对于磁盘上的数据要根据重要性制作三至五个备份，第三要实行数据多级管理，然后分给不同的用户实现。最后，将数据加密后存储。

　　·计算机病毒防护：预防为主，采取消除传染源、切断传播途径、保护易感源等措施，增强计算机对病毒的识别和抵抗力。系统应具有建立程序特征值档案的功能，系统能够对计算机内存进行严格的管理，系统还应该具有中断向量表恢复功能，使计算机病毒不能进入系统;切断传染源，一旦病毒入侵，系统能够迅速做出反应，阻止病毒进行破坏的任何企图和恢复被病毒破坏的系统。

　　·通信数据加密：采用数据加密技术，采用各种算法对通信中数据加密。

　　·通信链路安全保护。

　　经过以上这些步骤，纪庄子污水处理厂局域网组建完毕。建成后的网络将生产自控系统与办公管理系统有机的结合在一起，实现了预定目标，满足使用要求。

　　9.结束语：当今世界，科学技术飞速发展，知识更替日新月异，谁抢占了经济、科技的制高点，谁就拥有了生存与发展的主动权。进入新世纪，国民经济持续发展，改革开放不断深化，我们的污水处理行业也面临着新的形势、新的任务、新的考验，同时也面临着新的机遇。掌握网络技术，掌握最新的污水处理技术是我们立足的根本，使我们能够继续生存不断发展。