АСУ ТП очистки питьевой воды

Курсовой проект

по курсу

«Проектирование АСОИиУ»

на тему:

«АСУ ТП очистки питьевой воды»

1. Анализ объекта автоматизации и разработка ТЗ на проектирование АС

1.1    Формулировка проблемы вызвавшей необходимость создания АСУ ТП на предприятии ГУП «ПО» Горводоканал»

Источником водоснабжения очистных сооружений водоотвода является река Сыр-Дарья. Речная вода относится к хлоридно-сульфатному классу, средней мутности, повышенного солесодержания, загрязнена инфильтрационными и сбросными водами сельскохозяйственных полей. Поверхностный водозабор из реки Сыр-Дарья введен в эксплуатацию в 1966 году и включает в себя: приемный колодец; головной шлюз регулятор; канал-отстойник; шпунтовую плотину-гребенку; дамбу обвалования; 3 повысительные насосные станции; галерею первичных отстойников; водоочистные сооружения.

Технология водоподготовки речной воды заключается в следующем: речная вода насосной станции 1А подъема (НС-1Ап) подается на галерею первичных отстойников, где происходит предварительное обеззараживание воды и ее отстаивание от крупнодисперсной взвеси. Отстойник разделен на 2 секции. Рабочих отстойников-18 штук; 2 отстойника в резерве на случай увеличения подачи воды при форсировании работы водоочистных сооружений. Постоянно находящихся на очистке-2 отстойника. Между группами отстойников находится наземная галерея, в которой размещена арматура, подающие водоводы Д=800 мм и Д=400 мм, производственная канализация и промывные трубопроводы. Далее отстоянная вода собирается в сборные резервуары объемом 4000 м³ (8 штук по 500 м³) насосной станции 2А подъема, из которых перекачивается на водоочистные сооружения проектной производительностью до 140 тыс. куб. м в сутки. Поступающая на сооружения вода попадает в перегородочный смеситель, где происходит ее смешивание с раствором коагулянта (сернокислого алюминия) и хлорной водой (первичное обеззараживание). В качестве коагулянта на сооружении используется водная соль сернокислого алюминия. Доза реагента определяется пробным коагулированием и меняется в зависимости от химических показателей - мутности и цветности исходной воды от 1,7 до 14, 7 мг/л по оксиду алюминия. Обработанная коагулянтом и хлорной водой вода поступает в камеры хлопьеобразования, куда подается раствор флокулянта. В качестве флокулянта используется флокулянт - «Праестол 2540 TR» - производный полиакриламида. Доза флокулянта определяется пробным флокулированием и меняется в интервале от 0,1 до 0,3 мг/л. В камерах хлопьеобразования образовавшиеся хлопья укрупняются, стабилизируются под действием флокулянта и поступают во вторичные отстойники для осаждения. Скорость движения воды во вторичных отстойниках составляет 4,4 см/сек. Затем после осветления во вторичных отстойниках вода подается на скорые фильтры, заполненные цеолитом (фракция для фильтрования 0,65-1,8 мм), где происходит процесс фильтрации. Отфильтрованная вода далее поступает в резервуары чистой воды (РЧВ) «Город», «Север», где вторично обеззараживается и смешивается с водой подземного водозабора «Левобережный» в примерном соотношении 1:1 и затем НС-3Ап подается потребителям города и комплекса Байконур.

Основной проблемой вызвавшей необходимость создания АСУ на предприятии ГУП «ПО’Горводоканал» является то, что очистка питьевой воды на ВОС управлялась вручную, то есть с помощью механических приборов и датчиков. В настоящее время стало возможным создать АСУ, которая могла бы весь этот процесс автоматизировать. Таким образом, АСУ может обеспечивать контроль за вводом реагентов, определение мутности и цветности воды, а также достоверной информацией о количестве и качестве полученной воды в РЧВ. Цель АСУ облегчить и упростить работу технолога по очистке воды, а также исключить создание внештатных ситуаций на ВОС.

1.2 Цели и производственно-экономические задачи ГУП «ПО Горводоканал»

ГУП «ПО’Горводоканал» представляет собой единый технологический комплекс по добыче и подаче питьевой воды потребителям города и космодрома Байконура, а также жителям поселков Тюра-Тама и Акая. Кроме того, предприятие отвечает за отвод сточных вод из города, подачу их на комплекс очистных сооружений и утилизацию. Объекты; эксплуатируемые ГУП «ПО Горводоканал» включают в себя: городские сети водоснабжения; городскую систему самотечной канализации; канализационные насосные станции перекачки сточных вод; напорные трубопроводы сетей канализации; комплекс очистных сооружений.

Задачи, подлежащие проработке:

) Осуществить контроль ввода реагентов в смеситель, а точнее произвести расчет необходимой дозы коагулянта (производится за счет определения: мутности и цветности воды) и дозы первичного хлорирования (для окисления примесей).

) Проконтролировать процесс ввода реагентов в камеру реакции, для чего необходимо рассчитать дозу флокулянта за счет пробного коагулирования.

) Определить время, которое необходимо на промывку скорых фильтров с разными показателями мутности и цветности воды.

) Произвести обеззараживание воды перед резервуаром чистой воды (РЧВ), путем определения необходимой дозы по свободному хлору.

) Разработать рекомендации по выбору оборудования для создания аппаратной части АСУ ТП, оформив на выходе список подходящих устройств, для его дальнейшей передачи подрядной организации с целью составления проектно-сметной документации, закупки, монтажа и наладки оборудования в соответствии с рассчитанными параметрами работы регулирующих устройств и программ управления.

) Разработать интерфейс автоматизированных рабочих мест (АРМ) пользователей системы.

Целью создания АСУ является повышение безопасности в ТП водоподготовки (исключить создание внештатных ситуаций на ВОС), достижение экономического эффекта от введения системы в эксплуатацию (облегчить работу технолога по очистке воды).

1.3 Организационно-штатная структура предприятия ГУП «ПО Горводоканал»

В настоящее время структурная схема предприятия включает в себя:

· Объединение;

· Управление эксплуатации водозабора, в состав которого входит MB «Север»

· Управление эксплуатации сетей водоснабжения и канализации

Объединение

Одним из главных подразделений объединения является служба главного инженера, выполняющая ряд важнейших задач. Среди них: определение технической политики и направлений технического развития предприятия; путей реконструкции и технического перевооружения действующего производства; обеспечение необходимого уровня технической подготовки производства; повышения эффективности производства и производительности труда; организация и осуществление контроля за правилами и нормами по охране труда. Все эти составляющие в целом направлены на выполнение основной задачи - обеспечение населения питьевой водой нормативного качества и в достаточном количестве. В службу главного инженера входят отделы: главного механика; технической эксплуатации систем водопровода и канализации, надзора и контроля за капитальным ремонтом; главного энергетика, служба охраны труда и т.д.

Управление эксплуатации водозабора

Управление эксплуатации водозабора включает в себя:

· Водозабор поверхностный из реки Сыр-Дарья «Речной»;

· Водозабор подземный «Левобережный»;

· Комплекс Водоочистных сооружений;

· MB «Север».

- Ряд вспомогательных подразделений обеспечивающих жизнедеятельность управления

Водозабор «Речной», поверхностный источник из реки Сырдарья запроектирован Ташкентским институтом «Средазгипроводхоз», введен в эксплуатацию в 1965-66 году и включает в себя:

· водоприемный ковш,

· головной шлюз-регулятор,

· канал-отстойник,

· шпунтовая плотина-гребенка,

· дамба обвалования,

· насосная станция 1-го подъема НС-1А с шестью насосами Д5000-33;

· повысительные насосные станции НС-2А, НС-ЗА, НС-ЗБ

· галерею первичных отстойников,

· фильтровальную станцию.

Водозабор «Левобережный», подземный водозабор линейного типа введен в эксплуатацию в 1975-1980 гг. по этапам (I-IV этапа). Проектная мощность водозабора 100 тыс. м³сут. Он расположен в 16 км к югу от города Байконур на левобережной долине реки Сыр-Дарья. Водозабор линейного типа состоит из 40 эксплуатационных и 37 наблюдательных скважин. Глубина скважин 155 -205 м, находящимися в восточной части Приаральской впадины, которая является частью Туранской плиты, имеющей складчатое палеозойское основание, покрытое осадочным слабо дислоцированным чехлом мезокайнозойских отложений (толщей глин с прослоями и линзами песков и песчаников). Водозаборные скважины расположены в два ряда в направлении с запада на восток. Расстояние между скважинами до 500 м, между рядами - 1000 м. Скважины по своей производительности подразделяются на 2 типа с дебитом 130-160 м³/час и до 100 м³/час. Скважины оборудованы погружными насосами ЭЦВ 10-63-110 и ЭЦВ 12-160-140.

Технология водоподготовки. Комплекс сооружений для очистки речной воды, как и НС-1 А, расположен на пл. 17. Насосной станцией 1А подъема речная вода подается на галерею первичных отстойников. Время пребывания воды в отстойниках - 3 часа, скорость прохождения - 4 мм/сек. Из отстойников вода поступает в сборный резервуар объемом 4000 м, затем насосами НС-2А подъема подается на фильтровальную станцию и ТЭЦ города, а также используется для полива. Проектная производительность фильтровальной станции до 108 тыс. м³ в сутки. Введена в эксплуатацию в 1967 году.

Магистральный водовод «Север» служит для подачи питьевой воды на объекты космодрома Байконур. Подаваемая по MB «Север» вода распределяется по площадкам, жилым зонам, техническим, стартовым, заправочным, специальным и иным комплексам, находящимся в ведении МО РФ и РосАвиаКосмоса. Получаемая потребителями вода используется как для бытовых нужд, так и для работы специальных технических систем, обеспечивающих функционирования ракетно-космических комплексов в период подготовки и осуществления пусков РКН и МБР всех типов с КА народно-хозяйственного, научного назначения, запускаемым по федеральной космической программе, военного назначения - по программам МО РФ, а также с КА, запускаемыми по коммерческой тематике.

MB «Север» включает в себя:

- водоводы из стальных труб диаметром от 100 до 1020 мм общей протяженностью свыше 450 км (без учета внутриплощадочных сетей находящихся в ведении эксплуатирующих организаций);

·   запорно-регулирующую арматуру, размещенную на насосных станциях и в камерах переключения, стальные и чугунные задвижки диаметром от 50 до 1200 мм более 1500 штук;

·   повысительние насосные станции НС-5П, НС-7П, НС-9П, НС-10, НС-11П, оборудованные насосами типа Д различных типоразмеров от 200 до 1250. На территории насосных станций имеются резервуары воды.

На повысительных насосных станциях 11-го, 5-го подъемов обеззараживание воды осуществляется жидким хлором - производительностью до 2 кг товарного хлора в час. На выходе с повысительных станций в водопроводной сети поддерживается величина остаточного хлора до 1,5 мг/л (по указанию санитарной службы города).

Управление эксплуатации сетей водоснабжения и канализации

Состоит из:

· Участка водопроводной распределительной сети города;

· Участка канализационной распределительной сети города;

· Комплекса очистных сооружений канализации.

Водопроводная сеть города. Водопроводные сети города предназначены для подачи питьевой и технической воды потребителям города и близлежащих поселков. Сети выполнены по кольцевой схеме и включают в себя:

- стальные и ПВХ трубопроводы диаметром от 76 до 720 мм общей протяженностью более 208 км;

· запорно-регулирующую арматуру, стальные и чугунные задвижки диаметром от 50 до 600 мм в количестве 963 шт.;

· камеры и колодцы в количестве 931 шт.;

Кроме того в городе насчитывается 128 пожарных гидрантов. Канализационная сеть города. Распределительная сеть канализации представлена сетью трубопроводов протяженностью 129176 метров, канализационными насосными станциями.

Основные объекты КОС были запроектированы в/ч 33859 в 1967 году и введены в эксплуатацию в течение 1970-1980 гг. на проектную мощность 50 тыс. м /сутки. Весь комплекс очистных сооружений в проекте состоит из следующих узлов:

· Узел механической очистки (УМО) состоит из приемной камеры, решеток-дробилок, песколовок, первичных отстойников.

· Узел биологической очистки (УБО) включает в себя аэрофильтры, вторичные отстойники, насосную станцию УБО, хлораторную станцию, контактные резервуары, метантенки, иловые карты.

· Насосная станция перекачки сточных вод.

В настоящее время в работе находится узел механической очистки.

1.4 Организационно-штатная и функциональная структура подразделения ВОС

Рисунок 1 - Организационная схема отдела ВОС

· Начальник ВОС - 1 ед.

· Технолог по очистке воды - 5 ед.

· Инженер ВОС - 1 ед.

· Мастер фильтров - 5 ед.

· Мастер хлораторной - -5 ед.

· Техник (технолог)-5 ед.

· Слесарь - 1 ед.

· Электрик - 1 ед.

· Лаборанты - 5 ед.

· Операторы фильтров - 5 ед.

· Машинисты насосной станции - 5 ед.

· Коагулянщики - 5 ед.

· Слесарь (хлораторной) -4 ед.

· Операторы хлораторных установок-5 ед.

Разрабатываемое ПО предназначено для непосредственной работы технологом ВОС и будет располагаться на его рабочем месте. ПО предполагает решение ряда задач, облегчающих работу технолога, а также способствует улучшению и упрощению контроля за ТП очистки воды за счет быстрой обработки данных, получения точных расчетов и возможности контроля и реагирования на полученные данные.

Также возможностью контроля за ТП могут быть обеспечены: главный инженер и диспетчер по распределению воды.

Главный инженер, на рабочем месте которого будет расположено ПО, сможет лишь контролировать ряд процессов (исходное состояние воды, ввод коагулянта, ввод флокулянта, процесс вторичного хлорирования) необходимых для его работы. Также он сможет получать полную информацию о процессе очистки (данные полученные на ПО, результат обработки и выбранное решение технологом) в виде отчетности и графиков на любой момент времени.

Диспетчеру по распределению воды необходимо контролировать концентрацию и химические показатели воды в РЧВ, а также распределение питьевой воды по направлениям потребителей. Поэтому он сможет вмешиваться в работу системы только после того как вода поступит в РЧВ для дальнейшего ее распределения либо для отправки ее на повторное очищение.

1.5 Постановка задачи

При добыче питьевой воды основным источником являются В/з «Речной». В нем добывают техническую воду (не очищенную), которая проходит определенную технологическую очистку (которая описано в теоретической части данной КР). За ТП очистки добытой технической воды на ВОС контролирует Технолог, по данным различных приборов и датчиков со своего АРМ. Концентрацию и химические показатели воды в РЧВ, а также распределение питьевой воды по направлением потребителей контролирует Диспетчер. Соответственно по приборам и датчикам со своего АРМ.

Задача состоит в том, чтобы, используя АСУ ТП, технолог и диспетчер могли управлять, контролировать, а также вносить коррективы в процесс водоподготовки, а главный инженер мог контролировать весь процесс очистки воды.

2. Функциональные модели и модели данных проектируемой АС

2.1 Универсальный язык моделирования UML

Унифицированная система обозначений

Таблица 1 - Обозначение диаграмм вариантов использования

Таблица 2 - Обозначение диаграмм классов

Таблица 3 - Обозначение диаграмм последовательностей

Таблица 4 - Обозначение диаграмм состояний

Описание разработки программных продуктов с использованием объектного подхода

Универсальный язык моделирования - фактически стандартное средство описания проектов, создаваемых с использованием объектно-ориентированного подхода. В модель проекта программного обеспечения по замыслу авторов языка может входить большое количество диаграмм различных типов, использующих единую систему обозначений. Среди диаграмм наиболее часто используемыми являются;

·   Диаграммы вариантов использования или прецедентов - показывают основные функции системы для каждого типа пользователей:

·        Диаграммы классов: контекстные, описание интерфейсов и реализации - демонстрируют отношения классов между собой:

·        Диаграммы деятельностей - представляют собой схему потоков управления для решения некоторой задачи по отдельным действиям, допускают наличие параллельных и/ или альтернативных действий

·        Диаграммы взаимодействия двух альтернативных типов:

а)      диаграммы последовательности действий - отображают упорядоченное по времени взаимодействие объектов в процессе выполнения вариантов использования

б)      диаграммы кооперации - предоставляют ту же информацию, что и диаграммы последовательности действий, но в форме позволяющей лучше представить ответственности классов в целом

·   Диаграммы состояний объекта - показывают состояние объекта и условия переходов из одного состояния в другое

·   Диаграммы пакетов - демонстрируют связи наборов классов, объединенных в пакеты, между собой

·        Диаграммы компонентов - показывают, из каких программных компонентов состоит программное обеспечение и как эти компоненты связаны между собой

·        Диаграммы размещения - позволяют связать программные и аппаратные компоненты системы

Диаграммы вариантов использования. Диаграммы вариантов использования позволяют наглядно представить ожидаемое поведение системы. Основными понятиями диаграмм вариантов использования являются: действующее лицо, вариант использования, связь.

Действующее лицо - внешняя по отношению к разрабатываемому программному обеспечению сущность, которое взаимодействует с ним с целью получения или предоставления какой либо информации. Действующими лицами могут быть пользователи, другое программное обеспечение или какие либо технические средства, взаимодействующие с разрабатываемым программным обеспечением.

Вариант использования - некоторая очевидная для действующего лица процедура, решающая его конкретную задачу. Все варианты использования, так или иначе, связаны с требованиями к функциональности разрабатываемой системы и могут сильно отличаться по объему выполняемой работы.

Связь - взаимодействие действующих лиц и соответствующих вариантов использования.

Варианты использования также могут быть связаны между собой. При этом фиксируют связи использования и расширения.

Использование подразумевает, что существует некоторый фрагмент поведения разрабатываемого программного обеспечения, который повторяется в нескольких вариантов использования. Этот фрагмент оформляют как отдельный вариант использования и указывают связь с ним типа «использование».

Расширение применяют, если имеется два подобных варианта использования, различающиеся наличием в одном из них некоторых дополнительных действий. В этом случае дополнительные действия определяют как отдельный вариант использования, который связан с основным вариантом связью типа «расширение».

Диаграммы классов. Диаграммы классов - центральное звено объектно-ориентированных методов разработки ПО, поэтому все существующие методы используют диаграммы классов в одной из известных нотаций. Однако в основном диаграммы классов в этих методах применяют на этапе проектирования, для того чтобы показать особенности построения конкретных классов. В отличие от ранее существовавших нотаций UML предлагает использовать три уровня диаграмм классов в зависимости от степени их детализации:

·   концептуальный уровень, на котором диаграммы классов, называемые в этом случае контекстными, демонстрируют связи между основными понятиями предметной области;

·        уровень спецификаций, на котором диаграммы классов отображают интерфейсы классов предметной области, т.е. связи объектов этих классов;

·        уровень реализации, на котором диаграммы классов непосредственно показывают поля и операции конкретных классов.

Практически это три разных модели, связь между которыми не однозначна. Так, если концептуальная модель определяет некоторое понятие предметной области как класс, то это не означает, что для реализации этого понятия будет использован отдельный класс. Однако во всех трех моделях нас интересуют типы объектов (классы) и их статические отношения, что позволяет использовать единую нотацию.

Каждую из перечисленных моделей используют на конкретном этапе разработке ПО:

·   концептуальную модель - на этапе анализа;

·        диаграммы классов уровня спецификации - на этапе проектирования;

·        диаграммы классов уровня реализации - на этапе реализации.

Концептуальные модели в соответствии с определением оперируют понятиями предметной области, атрибутами этих понятий и отношениями между ними. Понятию в предметной области, разрабатываемого ПО, могут соответствовать как материальные предметы, так и абстракции, которые применяют специалисты предметной области.

Основным понятиям в модели ставятся в соответствие классы. Класс при этом традиционно понимают как совокупность общих признаков заданной группы объектов предметной области. В соответствии с этим определением на диаграмме классов каждому классу соответствует группа объектов, общие признаки которых и фиксирует класс.

Диаграммы последовательностей системы. Диаграммы последовательностей системы - графическая модель, которая для определенного сценария варианта использования показывает генерируемые действующими лицами события и их порядок. При этом система рассматривается как единое целое.

Для построения диаграммы последовательностей системы необходимо:

·   представить систему как «черный ящик» и изобразить для нее линию жизни - вертикальную пунктирную линию, подходящую к блоку снизу;

·        идентифицировать каждое действующее лицо и изобразить для него линию жизни (много действующих лиц бывает в вариантах совместного использования ПО);

·        из описания варианта использования определить множество системных событий и их последовательность;

·        изобразить системные события в виде линий со стрелкой на конце между линиями жизни действующих лиц и системы, а также указать имена событий и списки предаваемых значений.

В отличие от внутренних событий, которые генерируются для системы действующими лицами, называют системными. Системные события инициируют выполнение соответствующего множества операций, также называемых системными. Каждую системную операцию называют по имени соответствующего сообщения.

Множество всех системных операций определяют, идентифицирую системные события всех вариантов использования. Для наглядности системные опtрации изображают виде операций абстрактного класса (типа) System. Если необходимо разделить множество операций на подмножество, инициируемые разными пользователями, то используют несколько абстрактных классов: System1, System2 и т.д.

Под деятельностью в данном случае понимают задачу (операцию), которую необходимо выполнить вручную или с помощью средств автоматизации. Каждому варианту использования соответствует своя последовательность задач. В теоретическом плане диаграммы деятельности являются обобщенным представлением алгоритма, реализующего анализируемый вариант использования. На диаграмме деятельность обозначается прямоугольником с закругленными углами.

Диаграммы деятельностей позволяют описывать альтернативные и параллельные процессы для обозначения альтернативных процессов используют ромб, условие указывают над ним слева или справа, а альтернативы «да», «нет» - рядом с соответствующими выходами. С помощью этого же блока можно построить циклический процесс. Множественность активации деятельности обозначают символом «*», помещенным рядом со стрелкой активации деятельности и при необходимости уточняют надписью вида «для каждой строки».

3. Программное обеспеченье и КТС

3.1 Описание разработанного проекта системы АСУТП и его назначение

Автоматизированная система управления технологическим процессом очистки воды предназначена для возможности расчета показателей мутности и цветности воды, необходимые для контроля доз реагентов (коагулянта, хлора, флокулянта) поступающие в воду в процессе очистки. Система необходима для того, чтобы, используя АСУ ТП, технолог и диспетчер, могли управлять, контролировать, а также вносить коррективы в процесс очистки воды, а главный инженер мог контролировать весь процесс водоподготовки.

В рамках темы курсового проекта, в выбранной предметной области можно выделить следующие основные компоненты UML:

Варианты использования:

1.  Получить информацию об исходном состоянии воды

2.      Контролировать процесс первичного хлорирования

.        Контролировать ввод коагулянта

.        Контролировать ввод флокулянта

.        Контролировать процесс вторичного хлорирования

.        Получить информацию о конечном состоянии воды

.        Получить информацию о состоянии воды после фильтрации

Действующие лица на диаграмме:

·   Главный инженер;

·        Технолог по очистке воды;

·        Диспетчер по распределению воды.

I. Вариант использования «Получить информацию об исходном состоянии воды»:

) технолог по очистке воды просматривает информацию о состоянии воды после забора воды из реки;

) система отражает полную информацию о состоянии воды (примеси, взвешенные вещества, химические вещества);

) если содержание ни одного из вещества не превышает нормы, процесс очистки продолжается.

II. Вариант использования «Контролировать процесс первичного хлорирования»

1)  технолог по очистке воды просматривает информацию о вводимой дозе хлора;    

2)  система отражает полную информацию о дозе вводимого хлора;

3)      если технолог согласен с дозировкой, начинается процесс хлорирования.

III. Вариант использования «Контролировать ввод коагулянта»

1) технолог по очистке воды просматривает информацию о расчете дозы коагулянта;

2)  система отражает полную информацию о расчетах дозы коагулянта;

3)  если технолог согласен с дозировкой, начинается процесс коагуляции.

IV. Вариант использования «Контролировать ввод флокулянта»

1) технолог по очистке воды просматривает информацию о расчете дозы флокулянта;

2)  система отражает полную информацию о расчетах дозы флокулянта;

3)  если технолог согласен с дозировкой, начинается процесс флокуляции.

V. Вариант использования «Контролировать процесс вторичного хлорирования»

1) технолог по очистке воды просматривает информацию о расчетах дозы хлора;

2) система отражает полную информацию о дозе вводимого хлора;

3) если технолог согласен с дозировкой, начинается процесс хлорирования.

VI. Вариант использования «Получить информацию о состоянии воды после фильтрации»:

1) технолог по очистке воды просматривает информацию о времени затраченном на промывку фильтров и качестве воды после фильтрации;

2) система отражает полную информацию о времени затраченном на промывку фильтров, а также о состоянии воды после фильтрации;

3) если технолог считает что состояние фильтров удовлетворительное, а диспетчер по распределению воды считает, что вода после фильтрации чистая, начинается подача воды в РЧВ.

VII. Вариант использования «Получить информацию о конечном состоянии воды»:

1) технолог по очистке воды просматривает информацию о вводимой дозе хлора для обеззараживания;

2) система отражает полную информацию о дозе вводимого хлора, о конечном состоянии воды;

3) если технолог согласен с дозировкой, а диспетчер по распределению воды считает, что конечное состояние воды пригодно для питья, начинается процесс подачи воды потребителям.

Описание диаграммы вариантов использования.

Технолог по очистке воды следит за всем технологическим процессом на ВОС. Для бесперебойной работы ВОС технологу необходимо: получать информацию о состоянии воды для определения содержания концентрации вредных веществ; контролировать процесс первичного хлорирования, путем определения необходимой дозировки хлора для введения его в воду перед попаданием ее в смеситель; контролировать ввод коагулянта - для этого необходимо по полученным данным мутности и цветности воды рассчитать необходимую дозировку коагулянта; контролировать ввод флокулянта - для этого производится расчет дозы флокулянта по рассчитанной дозе коагулянта и по полученным показателям мутности и цветности воды; контролировать процесс вторичного хлорирования, путем определения необходимой дозировки хлора для введения его в воду; получить информацию о состоянии воды после фильтрации для определения содержания концентрации вредных веществ и для определения необходимой дозы хлора; получить информацию о конечном состоянии воды для сопоставления ее с нормами указанными в СанПин. В процессе очистки воды вся необходимая информация заносится в отчеты и может быть просмотрена главным инженером. Диспетчер по очистке воды следит за состоянием воды после фильтрации, контролирует процесс вторичного хлорирования, а также получает информацию о конечном состоянии воды, после чего он и решает подавать или нет воду пользователям.

Классы объектов:

Оборудование

Реагенты

Смена

Описание диаграммы классов.

На данной диаграмме представлены основные объекты, взаимодействующие или имеющие значение при осуществлении технологического процесса очистке воды на ВОС. Смена - в нее входят работники, которые обслуживают ВОС, а также следят за выполнением технологического процесса и за исправной работой оборудования.

Реагенты - это химические вещества, необходимые для очистки воды на разной стадии и с использованием разного оборудования.

Оборудование - необходимые технические средства, предназначенные для осуществления технологического процесса очистки воды на разных стадиях водоподготовки.

Описание диаграммы состояний.

На диаграмме состояний представлены возможные состояния системы получающую и обрабатывающую информацию для Технолога при осуществлении технологического процесса очистки воды на ВОС. Технолог ВОС получает информацию от АСУ, изучает ее и принимает различного рода решения. Вся полученная информация и принятые решения отражаются в отчетах, которые в дальнейшем изучаются главным инженеров. Технологический процесс заканчивается, как только, вода поступает в РЧВ. В дальнейшем состояние воды будет отслеживаться диспетчером по распределению воды, который в свою очередь тоже получает и обрабатывает информацию от АСУ, и только им будет приниматься решение о подаче воды потребителям.

Описание диаграммы последовательностей.

На диаграмме последовательностей представлены основные объекты технологического процесса очистки воды, а также генерируемые события и их порядок. Первоначально вода из реки с помощью насосной станции доставляется на ВОС. А точнее, пройдя первичное отстаивание и обеззараживание, вода попадает в смеситель, где в нее добавляют коагулянт и смешивают его с водой. Затем вода проходит камеру реакции для создания благоприятных условий процесса коагуляции хлопьеобразования, чему способствует плавное перемешивание потока. Для ускорения процесса хлопьеобразования вводится флокулянт, который увеличивает плотность коагулянта и степень осветления воды. После этого вода поступает на вторичные отстойники, где происходит дальнейшее осветление воды и удаление осадка. С отстойников вода уходит на скорые фильтры, где пройдя через слой цеолита, очищается от взвесей и поступает на РЧВ, после чего подается потребителям.

3.2 Структура и состав системы АСУ

Система АСУ состоит из трех подсистем:

· АРМ Технолога по очистке воды

· АРМ Диспетчера по распределению воды

· Информационного сервера

АРМ Технолога по очистке воды

Предназначен для сбора информации с интеллектуальных датчиков анализа качества воды, обмена информацией с АРМ Диспетчера по распределению воды, ручного ввода измеренных параметров, обработки полученной информации, ее архивирования, визуализации и передачи на информационный сервер. АРМ Технолога по очистке воды осуществляет контроль за значениями параметров и выдает информационные сообщения об авариях.

- Режим функционирования АРМ Технолога по очистке воды - круглосуточный.

- В качестве операционной системы для АРМ Технолога по очистке воды использована Windows 2000 Prof.

АРМ Диспетчера по распределению воды

·   Режим функционирования АРМ Диспетчера по распределению воды - круглосуточный.

·   В качестве операционной системы для АРМ Диспетчера по распределению воды использована Windows 2000 Prof.

Информационный сервер данных

Предназначен для хранения полученной информации от АРМ Технолога по очистке воды и АРМ Диспетчера по распределению воды, справочной информации о комплексе АСУ, выдачи требуемой информации клиентам и генерации отчетов.

·  Режим функционирования информационного сервера - круглосуточный.

·  В качестве операционной системы для информационного сервера использована Windows 2000 Server.

- Прикладное программное обеспечение станции разрабатывается под Borland Delphi 7. База данных реализуется под Microsoft Office Access.

3.3 Описание функциональности системы АСУТП

Общая функциональность АРМ Диспетчера по распределению воды и Технолога по очистке воды

- Система должна стартовать автоматически при включении компьютера.

- Система должна отображать состояния технологического процесса на экранных формах.

- Система должна осуществлять сбор данных с интеллектуальных датчиков расхода воды.

- Система должна предоставлять справочную информацию по выбранному интеллектуальному датчику для просмотра и редактирования.

- Система должна архивировать поученные данные и осуществлять восстановление данных после сбоя.

· Система должна осуществлять передачу информации в информационный сервер данные передаются на информационный сервер периодический, с помощью механизма работы с SQL сервером.

· Система должна предоставлять пользователю по его команде просмотр выбранного параметра или группы параметров в виде графика.

· Система должна вести журнал аварийных сообщений.

· Система должна сигнализировать цветов на мнемосхемах и звуковым сигналом при отклонении параметров от допустимых значений.

· Система должна обеспечивать разграничение доступа пользователей.

- Система должна вести журнал действий оператора.

Список экранных форм

Информация отображается на АРМ Диспетчера по распределению воды и Технолога по очистке воды в виде вкладок на форме. Должны отображаться следующие экранные формы и вкладки:

- Главная технологическая схема. Отображаются все регистрируемые параметры, каждый регистрируемый параметр отображается в виде единого элемента.

·  Окно регистрации пользователей и основное меню приложения.

·  Окно администрирования пользователей - предназначено для добавления, удаления, изменения информации о пользователях.

·  Окно просмотра журнала оператора - предназначено для просмотра действий операторов за определенный промежуток времени.

·  Окно системы сбора информации - должно отображать схему сбора информации, состоящую из интеллектуальных датчиков и состояния соединения с данными датчиками.

·  Окно просмотра исторических графиков - предназначено для просмотра архивных данных ситуации за определенный промежуток времени.

Все окна должны быть выполнены в едином стилевом решении, и созданы на основе единого шаблона, в который должны входить показания текущей даты и времени и вызов контекстной справки для текущего окна.

Архивирование

АРМ Диспетчера по распределению воды и АРМ Технолога по очистке воды должны отслеживать текущее состояние измеренных значений, связь с интеллектуальными датчиками, связь с информационным сервером.

АРМ Диспетчера по распределению воды и АРМ Технолога по очистке воды должны архивировать все данные, получаемые с интеллектуальных датчиков, используя резервное копирование файлов БД. Одновременно данные должны передаваться на информационный сервер, используя механизм запросов. Для этих целей в сервере выделена специальная таблица. В АРМ Диспетчера и Технолога должен быть предусмотрен механизм восстановления информации после обрыва связи с центральным сервером. Информация должна восстанавливаться на основе внутреннего архива АРМ. В АРМ Диспетчера и Технолога должны быть предусмотрены механизм восстановления информации на информационном сервере после потери связи АРМов Диспетчера и Технолога с интеллектуальными датчиками. Информация должна восстанавливаться на основе внутреннего архива интеллектуальных датчиков. Срок хранения архивной информации на АРМах 1 год, на информационном сервере 5 лет.

Для защиты от программных и аппаратных сбоев в системе, ОС, БД лучше всего сохранять содержимое всего системного раздела жесткого диска (HDD). Для таких целей подходит программный продукт фирмы Acronis True Image.

3.4 Обеспечение защиты информации

Защита информации обеспечивается:

- резервированием файлов;

восстановлением файлов;

применением антивирусных средств;

ограничением доступа информации (путем разграничения прав доступа);

шифрование паролей учтенных записей (алгоритм XOR).

Из шифруемой строки получаем код символа, с помощью оператора XOR по заранее заданному ключу производим выполнение логических поразрядных операций, в результате которых получается зашифрованная последовательность символов, которая сохраняется в файл с паролями.

Под защитой информации понимается обеспечение ее сохранности на машинных носителях и запрет несанкционированного доступа к ней.

Резервирование файлов

Необходимость резервирования файлов вызывается различными обстоятельствами:

- жесткий диск может быть полностью заполнен и на него нельзя записать новую информацию без удаления старой;

при работе ПЭВМ может произойти сбой, который приведет к полному или частичному уничтожению информации на жестком диске;

воздействие компьютерных вирусов;

неправильные действия оператора ПЭВМ или случайное / умышленное удаление файлов;

физическое разрушение жесткого диска.

Резервированием файлов называется создание их копий на машинных носителях информации и систематическое их обновление в случае изменения резервируемых файлов.

Способы резервирования:

Простое копирование файлов. В этом способе резервирования получается простая копия одного или нескольких файлов или файловой структуры. Главная особенность - копия может быть использована в прикладной программе, без каких-либо преобразований.

Резервирование файлов. При этом способе резервирования сохраняются (записываются) в одном файле все сохраняемые файлы или их часть. Для использования зарезервированных файлов в прикладных программах их необходимо предварительно извлечь из файла, в котором они были сохранены. Процесс извлечения файлов резерва называется восстановлением файлов.

Архивное копирование файлов. Основная особенность архивного копирования файлов - это сжатие файлов с целью уменьшения занимаемого архивной копией пространства на машинном носителе информации. При таком резервировании создается один архивный файл, представляющий собой набор из одного или нескольких сжатых файлов, откуда их можно извлечь в первоначальном виде.

Восстановление файлов

Под восстановлением файлов понимается воссоздание их первоначального содержания в исходной форме.

Существует несколько способов восстановления файлов, ошибочно удаленных с диска, а также поврежденных вследствие появления логических ошибок в файловой структуре и возникновения физических дефектов на машинном носителе. Для этих целей применяются утилиты пакета Norton Utilities, специальные и служебные программы Windows. Частным случаем восстановления файлов является извлечение файлов из резервных копий, полученных при полмощи программ резервного копирования и архивирования, и «лечение» файлов, пораженных программными вирусами. Удаление файлов производится при форматировании диска и при использовании соответствующих команд операционных систем.

Компьютерные вирусы и антивирусные средства

Вирусы передаются вместе с программными продуктами, записанными на дискетах или распределяемыми через компьютерные сети. Способы внедрения в программу различны для разных ОС.

Компьютерным вирусом называется программа, предназначенная выполнения разрушительных действий. Она может размножаться, внедряясь в другие программы во время запуска инфицированной программы на выполнение.

Действия вирусов могут быть разрушительными и проявляться в виде помехи. К разрушительным действиям вируса относятся: замена и / или удаление части или всего файла, форматирование диска, искажение сообщений программы пользователя и т.д.

Вирусы - помехи могут выводить на экран дисплея информацию, затрудняющую чтение сообщений программ. Вирус начинает вредить или сразу же после загрузки в оперативную память инфицированной программы, или при наступлении определенного события.

Меры защиты от компьютерных вирусов включают комплекс средств:

Профилактика, т.е. перекрытие путей проникновения вирусов в компьютер; исключение возможности заражения и порчи вирусами, проникшими в компьютер, других файлов;

Диагностика, диагностические средства позволяют обнаруживать вирусы в компьютере и распознавать их типы;

Лечение, состоит в удалении вирусов из зараженных программных средств и восстановление пораженных файлов.

Ограничение доступа к информации

Под ограничением доступа к информации понимается исключение несанкционированного доступа к данным, что обеспечивается программными и организационными мероприятиями.

Разработка системы защиты информации

Для обеспечения безопасности информации, содержащейся в системе, необходима организация следующих мероприятий:

помещение, где находится ПЭВМ, должно запираться на ключ;

опечатывание помещения вне рабочего времени;

подключение помещения к охранной сигнализации;

система паролей (при загрузке операционной системы, при активизации базы данных).

) Мероприятия по защите от вирусов: для защиты информации необходимо наличие, регулярно обновляемых, антивирусных пакетов программ, позволяющих:

- производить диагностирование компьютера

производить проверку DVD, CD дисков и 3,5» дискет, Flash носителей на наличие вирусов

по результатам проверок выдавать отчет

«лечить» зараженные файлы или автоматически их удалять

восстанавливать потерянные данные.

В целях профилактики заражения данных рекомендуется контроль и учет доступа к ресурсам ПЭВМ.

В течение всего времени работы с системой необходимо обеспечение бесперебойной работы комплекса технических средств.

Заключение

Данный курсовой проект посвящен рассмотрению процесса создания АСУ ТП очистки питьевой воды на примере работы предприятия ГУП «ПО» Горводоканал». В работе смоделированы функциональные требования к создаваемой системе с помощью диаграмм: вариантов использования, классов, состояний и последовательностей.

Также описана организационно-штатная структура предприятия ГУП «ПО» Горводоканал» и подразделения, курирующего проектируемую систему АСУТП. Описаны процессы системы управления работ по получению и распределению питьевой воды потребителям.

В результате выполнения курсовой работы выполнены следующие задачи: осуществлен контроль ввода реагентов в смеситель, а точнее произведен расчет необходимой дозы коагулянта и дозы первичного хлорирования; проконтролирован процесс ввода реагентов в камеру реакции, где была рассчитана доза флокулянта за счет пробного коагулирования; определено время, которое необходимо на промывку скорых фильтров с разными показателями мутности и цветности воды; произведено обеззараживание воды перед резервуаром чистой воды (РЧВ), путем определения необходимой дозы по свободному хлору; разработан интерфейс автоматизированных рабочих мест (АРМ) пользователей системы.

очистка вода обеззараживание реагент

Список источников

1. Вендров А.М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем: Учебник. - М.: Финансы и статистика, 2003. - 352 с.

. Вендров А.М. Практикум по проектированию программного обеспеченья экономических информационных систем: Учеб. пособие. - М.: Финансы и статистика, 2004. - 192 с.

. Иванова Г.С. Технология программирования: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп.-М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - 336 с.

. Фрог Б.Н., Левченко А.П. «Водоподготовка: Учебн. пособие для вузов. М. Издательство МГУ, 1996 г. 680 с; 178 ил.

5. СНиП 2.04.02. - 84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения/ Минстрой России. - М:ГП ЦПП., 1996.-128 с.