王維東，劉樹(shù)波，涂國(guó)慶

（1.湖北省利川市水利水電工程質(zhì)量監(jiān)督站，湖北 利川 445400；2.武漢大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，武漢 430072；3.武漢大學(xué) 國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院，武漢 430072）

1 研究背景

農(nóng)村飲水安全事關(guān)農(nóng)村居民的基本生存權(quán)利，農(nóng)村飲水安全工程是一項(xiàng)惠及民生的重大工程?！笆濉逼陂g，在現(xiàn)有農(nóng)村飲水安全工作的基礎(chǔ)上，實(shí)施鞏固提升工程［1］，對(duì)于逐步提高農(nóng)村飲水安全標(biāo)準(zhǔn)、改善農(nóng)村居民健康狀況、提高農(nóng)村生產(chǎn)生活水平、補(bǔ)齊農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施短板具有重要意義，也是全面建成小康社會(huì)的重要任務(wù)［2］。

信息化建設(shè)是促進(jìn)農(nóng)村飲水安全鞏固提升的重要手段，實(shí)施管理現(xiàn)代化戰(zhàn)略［3］。以縣（市、區(qū)）為單元，將先進(jìn)的信息化技術(shù)逐步應(yīng)用到農(nóng)村飲水安全工程的取水、制水、用水等環(huán)節(jié)［4-5］，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村飲水安全生產(chǎn)全過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和行政主管部門(mén)的實(shí)時(shí)監(jiān)管，加強(qiáng)制水企業(yè)主體作用、行政主管部門(mén)的監(jiān)督指導(dǎo)作用，為保證農(nóng)村飲水安全鞏固提升發(fā)揮重要作用。

通過(guò)“十一五”和“十二五”兩期建設(shè)，我國(guó)農(nóng)村飲水安全工程建設(shè)已經(jīng)躍上了新臺(tái)階，工程現(xiàn)狀大為改觀，但工程管理措施還跟不上工程運(yùn)行的需求［6］，除一些規(guī)模水廠實(shí)施了自動(dòng)監(jiān)控和水質(zhì)監(jiān)測(cè)以外［7-8］，大量的分散式中小規(guī)模水廠還沒(méi)有相應(yīng)的管理手段［9-10］，造成水質(zhì)不穩(wěn)定，集中管理困難，監(jiān)管不到位。為解決農(nóng)村飲水安全信息化基礎(chǔ)建設(shè)比較分散、不成體系，不能進(jìn)行集中監(jiān)管，不能適應(yīng)現(xiàn)代化農(nóng)飲工程管理需要等問(wèn)題，本文提出了一種促進(jìn)縣級(jí)農(nóng)村飲水安全鞏固提升的監(jiān)管平臺(tái)架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。

2 系統(tǒng)建設(shè)指導(dǎo)思想

（1）利用水廠自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)助推水廠級(jí)供水質(zhì)量持續(xù)提高。對(duì)水廠取水、生產(chǎn)和管網(wǎng)供水等環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、監(jiān)視與控制信息的采集，對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、傳輸、接收、處理、存儲(chǔ)，使水廠監(jiān)控流程可視化；掌握水廠的基礎(chǔ)信息和水廠運(yùn)行的水量、水質(zhì)、能耗等信息；通過(guò)廠區(qū)和管網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)工程運(yùn)行及時(shí)告警預(yù)警；為水廠安全生產(chǎn)和供水提供信息化保障，促進(jìn)供水質(zhì)量的不斷提升。

（2）提升縣級(jí)行業(yè)主管部門(mén)對(duì)農(nóng)村供水工程運(yùn)行管理的監(jiān)管能力。通過(guò)信息化平臺(tái)將全市各水廠綜合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心存儲(chǔ)和分析，能夠及時(shí)掌握各水廠運(yùn)行狀況、水質(zhì)合格率、供水保證率信息；督促水廠限時(shí)解決事故，考評(píng)水廠供水的保障率；為管理層全面分析農(nóng)村供水工程安全運(yùn)行情況、供水區(qū)需水與用水情況、進(jìn)而作出科學(xué)決策，提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。

（3）提供省級(jí)工程建管支持。系統(tǒng)用戶分為水廠級(jí)、縣級(jí)、?。ㄊ校┘?jí)。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，統(tǒng)計(jì)供水合格率和供水保障率，并按優(yōu)劣次序獎(jiǎng)勵(lì)、警告、督辦；通過(guò)各水廠供水質(zhì)量分析，宏觀上指導(dǎo)和督促各水廠制定提升供水質(zhì)量的措施；通過(guò)公共渠道獲取流域、水源水庫(kù)的水質(zhì)信息，實(shí)時(shí)掌握水源水質(zhì)規(guī)律性或突發(fā)性變化，總體指導(dǎo)水廠運(yùn)行，監(jiān)管制定突發(fā)事件的處理措施和應(yīng)急響應(yīng)方案。

3 系統(tǒng)總體架構(gòu)

該系統(tǒng)以水廠為接入節(jié)點(diǎn)，縣級(jí)農(nóng)村飲水行政單位為全縣數(shù)據(jù)匯聚與綜合應(yīng)用中心，實(shí)現(xiàn)縣域范圍內(nèi)水廠與管網(wǎng)的監(jiān)控、安全運(yùn)行、水質(zhì)管理、運(yùn)行監(jiān)管的一體化運(yùn)行監(jiān)管平臺(tái)。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig．1 Framework of the platform system

本系統(tǒng)從建設(shè)結(jié)構(gòu)上可以分為5層：信息采集與控制層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、云存儲(chǔ)層、云服務(wù)平臺(tái)層和業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)層，其中后3層都屬于縣級(jí)數(shù)據(jù)中心建設(shè)內(nèi)容。現(xiàn)對(duì)各結(jié)構(gòu)層的功能分述如下。

（1）信息采集與控制層：水源地及廠區(qū)水質(zhì)、液位監(jiān)測(cè)，廠區(qū)流量、電量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，管線末梢壓力、水質(zhì)、流量監(jiān)測(cè)，視頻信息采集，視頻、水廠泵組、閥門(mén)與加藥設(shè)備控制。

（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：現(xiàn)場(chǎng)采集與控制數(shù)據(jù)通過(guò)遙測(cè)網(wǎng)、監(jiān)控光纜網(wǎng)絡(luò)、廣域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在監(jiān)控點(diǎn)、水廠、信息中心和其他相關(guān)部門(mén)間傳輸。

（3）云存儲(chǔ)層：提供云存儲(chǔ)能力，包含基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)、測(cè)控信息數(shù)據(jù)庫(kù)、視頻數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

（4）云服務(wù)平臺(tái)層：提供云服務(wù)應(yīng)用支撐，包含中心開(kāi)發(fā)與運(yùn)行環(huán)境、資源虛擬化、云資源管理、云平臺(tái)管理及相關(guān)云服務(wù)支撐；管理下層的網(wǎng)絡(luò)資源與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源，為上層業(yè)務(wù)應(yīng)用提供云端運(yùn)行環(huán)境。

（5）業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)層：以云服務(wù)平臺(tái)層為基礎(chǔ)，利用水廠監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)縣級(jí)監(jiān)管平臺(tái)的主要功能。應(yīng)用系統(tǒng)包含平臺(tái)軟件和移動(dòng)應(yīng)用軟件2種形式。

水廠現(xiàn)地?cái)?shù)據(jù)采集與監(jiān)控（Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA）系統(tǒng)與管網(wǎng)壓力遙測(cè)等技術(shù)比較成熟，本文不再贅述。為保障飲水?dāng)?shù)據(jù)的安全，在縣級(jí)數(shù)據(jù)中心配備虛擬化軟件和云平臺(tái)管理軟件，對(duì)計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源和存儲(chǔ)資源進(jìn)行池化，建設(shè)縣級(jí)水利私有云平臺(tái)。本文著重論述分布式水廠的異構(gòu)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)中心的可靠集成，解決了這個(gè)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，監(jiān)管平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)難點(diǎn)也就解決了。

4 分布式水廠異構(gòu)SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成

4.1 存在的問(wèn)題

農(nóng)飲工程的特點(diǎn)是水廠規(guī)模比較小、數(shù)量多、位置分散，水廠SCADA系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式多樣，網(wǎng)絡(luò)形式上有分散控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上有Modbus，CANopen等工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，也有基于IP的工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)。

對(duì)于頂層監(jiān)管系統(tǒng)集成來(lái)說(shuō)，各水廠的異構(gòu)結(jié)構(gòu)給集成帶來(lái)了難度，主要體現(xiàn)在：首先，硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)、并發(fā)控制、訪問(wèn)方式和通信能力不同；其次，各分布系統(tǒng)采用的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議不同，也就是命名規(guī)則、數(shù)值、語(yǔ)義和模式不同。例如，本文的應(yīng)用背景中涉及5座水廠，具體配置如表1。

表1 某農(nóng)飲工程各水廠SCADA系統(tǒng)建設(shè)情況Table 1 Constructed SCADA systems of water plants in a rural tap water project

4.2 異構(gòu)SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成方案

從表1中可以看出，由于各水廠SCADA系統(tǒng)所采用的控制手段和控制技術(shù)各不相同，現(xiàn)場(chǎng)總線多樣，數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行平臺(tái)也不相同，意味著變量命名規(guī)則、數(shù)值定義、語(yǔ)義和模式各不相同。要通過(guò)系統(tǒng)集成達(dá)到集中管理、信息共享的目的，必須解決2個(gè)問(wèn)題：一是管理中心和各水廠SCADA系統(tǒng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的集成，二是各水廠不同總線協(xié)議的接口集成。

4.2.1 管理中心與各水廠SCADA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)級(jí)集成同步

一般農(nóng)村水廠都比較分散，利用公用網(wǎng)絡(luò)將管理中心和各水廠聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)集成的首選，但這樣的集成存在網(wǎng)絡(luò)不在一個(gè)網(wǎng)段，除中心有固定IP外，各水廠網(wǎng)絡(luò)對(duì)外IP是動(dòng)態(tài)的。網(wǎng)絡(luò)級(jí)同步首先要解決設(shè)備發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，就是中心設(shè)備和水廠監(jiān)控設(shè)備之間能夠互相通信。以下2種途徑可以解決這個(gè)問(wèn)題：一種是通過(guò)運(yùn)營(yíng)商的管理設(shè)備將管理中心和水廠的頂層IP網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃為同一個(gè)虛擬VPN網(wǎng)段，這種方法簡(jiǎn)單，但運(yùn)行成本較高；另一種方法是通過(guò)自建目錄服務(wù)動(dòng)態(tài)VPN，將各網(wǎng)段IP在地址目錄服務(wù)器中注冊(cè)，某個(gè)網(wǎng)段的IP發(fā)生變化需要在地址目錄服務(wù)器上重新注冊(cè)，地址目錄服務(wù)器使用固定IP地址。這種方式運(yùn)行成本低廉，用戶掌握網(wǎng)絡(luò)管理的主動(dòng)權(quán)，因此本文采用地址目錄服務(wù)器。

地址目錄服務(wù)器存儲(chǔ)了各水廠和管理中心VPN設(shè)備的硬件信息、用戶信息，當(dāng)某個(gè)水廠VPN設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，首先進(jìn)行PPPOE撥號(hào)，撥號(hào)成功后，即可獲取當(dāng)前使用的公網(wǎng)IP，隨后自動(dòng)搜索其內(nèi)置的目錄服務(wù)器IP，然后與目錄服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。交換的數(shù)據(jù)主要包括VPN設(shè)備的身份認(rèn)證、IP地址登記及IP地址下載3個(gè)部分。其他水廠的VPN設(shè)備也是一樣，同時(shí)VPN設(shè)備會(huì)定期將其他成員的IP地址下載到本地，這樣就可依據(jù)各自當(dāng)前的公網(wǎng)IP建立VPN，實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙通信。

圖2為管理中心與各水廠SCADA系統(tǒng)同步后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，圖中線（1）表示水廠路由向地址目錄服務(wù)器注冊(cè)及協(xié)商的過(guò)程，線（2）表示監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與管理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互的過(guò)程。

圖2 各水廠網(wǎng)絡(luò)與管理中心網(wǎng)絡(luò)級(jí)同步示意圖Fig．2 Synchronization between water plants network and management center’s network

4.2.2 管理中心與各水廠SCADA系統(tǒng)的接口級(jí)互聯(lián)

網(wǎng)絡(luò)級(jí)同步僅僅是保證了各網(wǎng)段之間的網(wǎng)路是互通的，在IP層可以通信，但在本網(wǎng)絡(luò)中需要交換的是現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)、運(yùn)行工況等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來(lái)自于各水廠的SCADA系統(tǒng)。要解決這些數(shù)據(jù)的共享，還需解決協(xié)議轉(zhuǎn)換問(wèn)題，這是本系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題，也是技術(shù)難點(diǎn)。

同步網(wǎng)絡(luò)中配置了一臺(tái)通信服務(wù)器，圖2中通信服務(wù)器上運(yùn)行負(fù)責(zé)水廠數(shù)據(jù)收發(fā)和轉(zhuǎn)存的定制軟件，該軟件的重要功能是負(fù)責(zé)不同協(xié)議的接口數(shù)據(jù)收發(fā)。本應(yīng)用中包含了2種不同的協(xié)議，即EtherNet／IP協(xié)議和 OPC（OLE（Object Linking and Embedding）for Process Control）接口協(xié)議。Modbus協(xié)議是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信協(xié)議，異構(gòu)接口互聯(lián)時(shí)可以不用考慮。

圖3中給出了接口集成中各被集成接口的位置及集成內(nèi)容，其中，水廠級(jí)接口由設(shè)備供應(yīng)商和接口協(xié)議服務(wù)器（Modbus OPC Server）供應(yīng)商提供，只需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置即可使用，需要設(shè)計(jì)的是管理中心通信服務(wù)器的定制化中間件。它需要完成2個(gè)任務(wù)：一是2種協(xié)議類(lèi)型水廠的通信，即圖3中的（1）和（2）兩路雙向通信；另一個(gè)是將接收的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)表中，即圖3中（3）的數(shù)據(jù)入庫(kù)任務(wù)。

圖3 各水廠與管理中心協(xié)議接口互聯(lián)圖Fig．3 Communication interconnection among water plants and management center

通信服務(wù)器中間件要解析和封裝2種報(bào)文，EtherNet／IP協(xié)議中的CIP（控制及信息協(xié)議）報(bào)文和OPC接口協(xié)議報(bào)文。

面向EtherNet／IP的SCADA系統(tǒng)的CIP報(bào)文中水質(zhì)、能耗、水量、開(kāi)關(guān)等實(shí)時(shí)I／O信息采用隱式報(bào)文傳輸，對(duì)設(shè)備的配置信息等非實(shí)時(shí)信息采用顯式傳輸。

監(jiān)管平臺(tái)主要是從各SCADA系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)信息，不需要對(duì)底層設(shè)備進(jìn)行管理，因此設(shè)計(jì)中間件時(shí)主要考慮隱式報(bào)文的解析和封裝，隱式報(bào)文封裝成UDP包發(fā)送。設(shè)備連接等的消息管理采用TCP包以顯式報(bào)文發(fā)送。

中間件設(shè)計(jì)主要關(guān)心報(bào)文格式，以濁度報(bào)為例，Ethernet／IP協(xié)議的報(bào)文封裝如圖4。封裝好的信息通過(guò)UDP（TCP）0x08ae（0xaf12）端口傳送。

圖4 CIP報(bào)文封裝Fig．4 CIP message encapsulation

將CIP報(bào)文正確封裝好后，通過(guò)Socket編程接口發(fā)送到某個(gè)PLC或智能設(shè)備上，設(shè)備會(huì)返回所詢問(wèn)的濁度ID對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)值。OPC技術(shù)是一個(gè)用于和PLC通訊的基于COM的通訊組件，本系統(tǒng)中OPC組件實(shí)現(xiàn)的是Modbus協(xié)議。因此，面向采用Modbus協(xié)議的水廠SCADA系統(tǒng)，可采用OPC接口協(xié)議通信，在管理中心通信服務(wù)器中間件上還應(yīng)設(shè)計(jì)OPC Client接口，用于與 Modbus OPC Server通信。本系統(tǒng)中Modbus OPC Server就是水廠的監(jiān)控工作站，它既作為OPC Server，也作為一個(gè)OPC Client，即其上運(yùn)行的組態(tài)軟件就是OPC Server的一個(gè)OPC Client。

5 監(jiān)管平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在信息中心建設(shè)縣級(jí)農(nóng)村供水工程監(jiān)管軟件平臺(tái)，對(duì)全縣水廠監(jiān)測(cè)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，通過(guò)數(shù)據(jù)、圖形和三維影像的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查詢與展現(xiàn)，直觀地反映全縣整體農(nóng)村供水工程基本信息和運(yùn)行監(jiān)測(cè)信息。

5.1 監(jiān)管平臺(tái)功能模塊及實(shí)現(xiàn)

監(jiān)管平臺(tái)主要功能模塊包含水源保證監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)流程監(jiān)控、預(yù)警與應(yīng)急處理、巡線管理、信息查詢、統(tǒng)計(jì)分析、系統(tǒng)管理等模塊。部分模塊的主要功能實(shí)現(xiàn)效果如下：

（1）水廠生產(chǎn)與供水監(jiān)測(cè)。圖5為根據(jù)水廠與管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)信息按時(shí)段繪制水質(zhì)、管壓曲線。

圖5 胡家畈水廠和管網(wǎng)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（2017-11-27）Fig．5 Real-time monitoring data from water plants and water-supply pipe networks（November 27，2017）

（2）水廠工藝流程全程監(jiān)視。圖6顯示水廠取水、制水、供水等環(huán)節(jié)工藝流程。

（3）供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)。圖7顯示供水區(qū)地圖、管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息。

（4）移動(dòng)業(yè)務(wù)應(yīng)用。水廠工作人員可利用手機(jī)端移動(dòng)應(yīng)用，查詢水廠實(shí)時(shí)運(yùn)行情況、管網(wǎng)壓力、傳送巡查現(xiàn)場(chǎng)圖片，在突發(fā)情況出現(xiàn)時(shí)，可推送報(bào)警和應(yīng)急處置方法，推送響應(yīng)時(shí)間＜1 s。

5.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)架構(gòu)

監(jiān)管平臺(tái)應(yīng)用軟件系統(tǒng)采用基于J2EE的輕量級(jí)多層架構(gòu)SSM三層架構(gòu)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)采用 SQL Server2013。SSM框架是 Spring MVC、Spring和MyBatis框架的整合，是標(biāo)準(zhǔn)的MVC模式，可劃分為表現(xiàn)層、控制層、服務(wù)層和DAO層共4層。應(yīng)用系統(tǒng)包括客戶端、服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)，這3個(gè)層面構(gòu)成完整的Web應(yīng)用平臺(tái)，其開(kāi)發(fā)架構(gòu)如圖8所示。

一般由瀏覽器實(shí)現(xiàn)客戶端功能，客戶端通過(guò)http、https或者其他協(xié)議發(fā)送至服務(wù)器，由控制器判斷用戶的請(qǐng)求類(lèi)型，并根據(jù)分析結(jié)果調(diào)用響應(yīng)的請(qǐng)求模型即模塊來(lái)處理請(qǐng)求，再根據(jù)處理結(jié)果把響應(yīng)的數(shù)據(jù)通過(guò)DAO持久化到數(shù)據(jù)庫(kù)中，最后根據(jù)處理結(jié)果，由控制器調(diào)用相應(yīng)的視圖以響應(yīng)客戶端請(qǐng)求。

圖7 基于地圖的供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)Fig．7 Map-based monitoring of water-supply pipe networks

5.3 系統(tǒng)實(shí)踐應(yīng)用研究

圖6 水廠工藝流程Fig．6 Technological processes of water plant

圖8 的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)架構(gòu)主要包含了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)集成和Web數(shù)據(jù)訪問(wèn)過(guò)程2個(gè)方面。

圖8 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)架構(gòu)Fig．8 System development framework

采用不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的2類(lèi)水廠數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)本文所述網(wǎng)絡(luò)級(jí)集成同步與接口級(jí)數(shù)據(jù)互連，都匯聚到中心數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表，并轉(zhuǎn)存入相關(guān)歷史數(shù)據(jù)表。其中，2#，3#，5#水廠網(wǎng)絡(luò)基于 EtherNet／IP協(xié)議，1#，4#水廠網(wǎng)絡(luò)基于Modbus協(xié)議。因此，中心通信服務(wù)器中間件要解析和封裝2種報(bào)文，即CIP報(bào)文和OPC報(bào)文。

用戶通過(guò)客戶端向平臺(tái)系統(tǒng)請(qǐng)求查詢實(shí)時(shí)或某歷史時(shí)段的水廠監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：原水PH值、原水濁度、壓力、出廠余氯、出廠濁度等。中心服務(wù)器接收到用戶請(qǐng)求后，通過(guò)DAO層查詢對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表，獲取相關(guān)處理結(jié)果數(shù)據(jù)集，再通過(guò)表現(xiàn)層返回給用戶。

本系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了某縣的農(nóng)飲安全監(jiān)管平臺(tái)，監(jiān)管了20萬(wàn)人供水的農(nóng)村飲水安全工程，接入10座水廠，廠外監(jiān)測(cè)點(diǎn)30點(diǎn)，穩(wěn)定運(yùn)行1年的實(shí)踐表明，供水保證率和保障率兩項(xiàng)指標(biāo)均同比提高了5%以上，故障排查更方便，經(jīng)濟(jì)效益得到了提高。

6 結(jié) 語(yǔ)

縣級(jí)農(nóng)村飲水安全信息化監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)存在其自身特點(diǎn)，眾多現(xiàn)有的位置分散、規(guī)模不一的異構(gòu)水廠網(wǎng)絡(luò)和SCADA系統(tǒng)，導(dǎo)致在頂層監(jiān)管系統(tǒng)集成時(shí)存在難題；另外，縣級(jí)農(nóng)村飲水安全信息化平臺(tái)軟件系統(tǒng)也沒(méi)有統(tǒng)一可遵循或參照的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)此，從如下方面進(jìn)行研究并達(dá)到相關(guān)目的：

（1）采用地址目錄服務(wù)器注冊(cè)及協(xié)商機(jī)制實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的網(wǎng)路互通，進(jìn)而將管理中心與各水廠SCADA系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)級(jí)集成同步。

（2）采用通信服務(wù)器中間件對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的報(bào)文進(jìn)行解析和封裝，實(shí)現(xiàn)分布式SCADA系統(tǒng)的系統(tǒng)接口級(jí)數(shù)據(jù)互聯(lián)。

（3）在平臺(tái)軟件中設(shè)計(jì)了從水廠取水、制水到供水等環(huán)節(jié)的工藝流程監(jiān)控、展示和預(yù)警功能，基本形成了一個(gè)比較完整、可供復(fù)制的縣級(jí)農(nóng)村飲水安全信息化平臺(tái)應(yīng)用參考框架。

在全國(guó)農(nóng)村飲水安全工程鞏固提升的背景下，本文系統(tǒng)建設(shè)的相關(guān)技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)具備積極的推廣意義。