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探尋房山:人與自然和諧共生

供稿:美國容錯技術有限公司(Stratus Technologies ) 2021/3/15 13:49:56
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2019年,是有完整氣象觀測記錄以來第二暖的年份。這一年,物候期提前、冰川消融、海平面上升……多項歷史紀錄被刷新,氣候極端性增強。顯然,人類正在為自己的貪婪付出沉重代價。

自改革開放以來,隨着歐美日等發達工業國家將中低端產業鏈向中國遷移,助推中國經濟高速增長的同時,也使中國一躍成長為全球製造業規模最大的國家。然而,在經濟高速成長的背後,卻是以巨大的資源消耗和環境污染為代價。礦山被挖空、河流被污染,在長期發展中,一些工業區疏於管理,已不適合人居住。

就拿水資源説,目前中國七大水系低於III類標準的水所佔比例竟高達58.2%,IV類水處理之後既不能作為安全飲用水,也不能作為漁業水域和游泳區用水,V類水基本上喪失了功能,劣V類水屬於毫無用處的臭水。若將七大水系就這一比例進行比較的話——淮河的80.2%、松花江的78.1%、海河的74.6%、遼河的67.6%、黃河的63.6%、長江的27.9%和珠江的21.2%——就會沉痛地感受到水污染形勢的嚴峻性。

水資源不僅關乎國民經濟發展,更與居民健康息息相關,要實現可持續發展,中國必須改變以大量資源消耗和環境污染為代價的粗放型經濟增長模式。我們要用行動證明,經濟發展與環境保護從來就不存在衝突。

北京房山區素來有“人之源”、“城之源”和“都之源”的美譽,是舉世聞名的周口店北京人遺址、山頂洞人遺址,是人類文明的發祥地之一。在房山境內有中國房山世界地質公園,華北地區最古老的原始次生林上方山國家森林公園、北方規模最大的石花洞、銀狐洞等岩溶洞羣。近年,房山區充分利用歷史名區和自然饋贈的豐富資源發展旅遊業和農林牧漁業,對水資源生態的依賴度較高。

為持續強化對水資源的保護,2010年房山區城關污水處理廠建設落地,一期位於房山區大石河西岸田各莊村,佔地面積10公頃,設計規模為2萬立方米/日,建成後極大地改善了周圍水體環境。由於水資源保護效果極好,進一步促進了本地區生態經濟的發展。

2019年11月,城關污水處理廠決定再次啓動提標改造工程,採用“強化生物處理+絮凝沉澱池+反硝化深牀濾池+臭氧脱色”工藝,每年為大石河補充高品質再生水730萬立方米,對持續改善周邊村鎮水環境和拒馬河水系,助力實現山水共濟、城景相融、宜人宜居的“五水兩山 大美城關”具有重要意義。

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目前,房山區城關污水處理廠改造工程已於2020年8月完工,由北京市政院前期按照傳統的C/S架構設計。在系統的設計過程中,經溝通交流並瞭解到Stratus容錯服務器具有極高穩定性和可用性,且維護簡單容易擴展。

經過全面測試評估,項目組最終決定採用“Stratus容錯服務器+瘦客户端”方案。系統使用Rockwell RSLogix5000的PLC軟件和RSView SE瘦客户端,採用Stratus ftServer2900系統容錯服務器搭建SCADA系統,詳細系統架構如下圖所示。

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房山區城關污水處理廠系統架構

房山區城關污水處理廠淨化系統架構,按照功能劃分主要分為三層,即現場控制層、數據層和監控層。

現場控制層:完成對管轄範圍內工藝參數檢測,設備運行的信號採集、檢測和控制,通過RSView SE人機界面對設備進行操作,同時向上位機傳送實時數據,現場控制站可通過工業以太網進行通訊,採集其他控制站的信號,實現不同站數據交換。

數據層:通過SCADA監視現場控制站全部信息,包括控制現場設備的啓動和停止,對各站採集的數據進行彙總分析。

監控層:管理者通過大屏可遠程監控現場設備及系統的運行狀態,通過控制中樞訪問系統。全面採用先進信息化技術,為水處理企業建立一個生產運行管理的綜合信息平台。

為保證現場數據持續穩定不間斷傳輸,即使出現存儲故障也不影響整個系統正常運行,北京市政院改變了傳統SCADA系統部署模式,通過Stratus ftServer2900系統容錯服務器替換傳統服務器的雙機冗餘備份模式,徹底杜絕非計劃停機。

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RA傳統SCADA部署模式

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Stratus ftServer SCADA部署模式

傳統SCADA部署模式下,企業都是通過雙機熱備消除單點故障。其思想是主機和從機通過TCP/IP網絡連接,正常情況下主機處於工作狀態,從機處於監視狀態,一旦從機發現主機異常,從機將會在很短的時間之內代替主機,完全實現主機的功能。但這種模式下是兩台服務器共享一台存儲設備,假如這台存儲設備也出現故障,那業務就停頓了,數據也會丟失。另外,雙機熱備需要同時部署兩台一樣的服務器,不僅投入成本高,維護起來也複雜。

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運行中的Stratus ftServer 2900

區別於傳統SCADA部署模式,Stratus ftServer SCADA部署模式的特點是,通過採用冗餘硬體架構,在一台服務器內部部署兩組完全一樣的硬件模組,通過先進的容錯芯片實現CPU、內存、硬盤和網卡等的資料指令同步,可實現硬體模組故障無縫切換,使系統完全不存在硬體單點故障風險,高可用性達到最高級別99.999%。除了極高的穩定性和可靠性,其應用和維護優勢也十分明顯。

據房山區城關污水處理廠的員工透露,在一期項目升級後,隨着SCADA系統部署平台被全部遷移到Stratus ftServer容錯服務器,極大地降低了IT成本投入,並簡化了運維。首先,客户的數據庫軟件和應用軟件都是單套,比傳統雙機熱備方案節省大量軟件成本。其次,只需對一台機器修改,自動同步到另外一台機器;第三,系統維護操作簡單,減少不必要集羣軟件開發,增強系統可用性,服務器容量擴展方便快捷。

“綠水青山就是金山銀山”,這是15年前時任浙江省委書記習近平在浙江湖州安吉考察時提出的科學論斷。在十九大報告中,習近平主席再次指出,要堅持人與自然和諧共生,必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念。中國經濟要實現健康可持續發展,提升人民羣眾生活水平固然是第一要務,但與人們生活息息相關的生態環境,也必須得到充分的保護。

在推動經濟高質量發展的路上,面對百姓對生活品質的要求不斷提高的情況,Stratus將與合作伙伴一路同行,在實踐中將“綠水青山就是金山銀山”化為生動的現實。

審核編輯(劉婷)
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