探寻房山：人与自然和谐共生

2019年，是有完整气象观测记录以来第二暖的年份。这一年，物候期提前、冰川消融、海平面上升……多项历史纪录被刷新，气候极端性增强。显然，人类正在为自己的贪婪付出沉重代价。

自改革开放以来，随着欧美日等发达工业国家将中低端产业链向中国迁移，助推中国经济高速增长的同时，也使中国一跃成长为全球制造业规模最大的国家。然而，在经济高速成长的背后，却是以巨大的资源消耗和环境污染为代价。矿山被挖空、河流被污染，在长期发展中，一些工业区疏于管理，已不适合人居住。

就拿水资源说，目前中国七大水系低于III类标准的水所占比例竟高达58.2%，IV类水处理之后既不能作为安全饮用水，也不能作为渔业水域和游泳区用水，V类水基本上丧失了功能，劣V类水属于毫无用处的臭水。若将七大水系就这一比例进行比较的话——淮河的80.2%、松花江的78.1%、海河的74.6%、辽河的67.6%、黄河的63.6%、长江的27.9%和珠江的21.2%——就会沉痛地感受到水污染形势的严峻性。

水资源不仅关乎国民经济发展，更与居民健康息息相关，要实现可持续发展，中国必须改变以大量资源消耗和环境污染为代价的粗放型经济增长模式。我们要用行动证明，经济发展与环境保护从来就不存在冲突。

北京房山区素来有“人之源”、“城之源”和“都之源”的美誉，是举世闻名的周口店北京人遗址、山顶洞人遗址，是人类文明的发祥地之一。在房山境内有中国房山世界地质公园，华北地区最古老的原始次生林上方山国家森林公园、北方规模最大的石花洞、银狐洞等岩溶洞群。近年，房山区充分利用历史名区和自然馈赠的丰富资源发展旅游业和农林牧渔业，对水资源生态的依赖度较高。

为持续强化对水资源的保护，2010年房山区城关污水处理厂建设落地，一期位于房山区大石河西岸田各庄村，占地面积10公顷，设计规模为2万立方米/日，建成后极大地改善了周围水体环境。由于水资源保护效果极好，进一步促进了本地区生态经济的发展。

2019年11月，城关污水处理厂决定再次启动提标改造工程，采用“强化生物处理+絮凝沉淀池+反硝化深床滤池+臭氧脱色”工艺，每年为大石河补充高品质再生水730万立方米，对持续改善周边村镇水环境和拒马河水系，助力实现山水共济、城景相融、宜人宜居的“五水两山 大美城关”具有重要意义。

目前，房山区城关污水处理厂改造工程已于2020年8月完工，由北京市政院前期按照传统的C/S架构设计。在系统的设计过程中，经沟通交流并了解到Stratus容错服务器具有极高稳定性和可用性，且维护简单容易扩展。

经过全面测试评估，项目组最终决定采用“Stratus容错服务器+瘦客户端”方案。系统使用Rockwell RSLogix5000的PLC软件和RSView SE瘦客户端，采用Stratus ftServer2900系统容错服务器搭建SCADA系统，详细系统架构如下图所示。

房山区城关污水处理厂系统架构

房山区城关污水处理厂净化系统架构，按照功能划分主要分为三层，即现场控制层、数据层和监控层。

现场控制层：完成对管辖范围内工艺参数检测，设备运行的信号采集、检测和控制，通过RSView SE人机界面对设备进行操作，同时向上位机传送实时数据，现场控制站可通过工业以太网进行通讯，采集其他控制站的信号，实现不同站数据交换。

数据层：通过SCADA监视现场控制站全部信息，包括控制现场设备的启动和停止，对各站采集的数据进行汇总分析。

监控层：管理者通过大屏可远程监控现场设备及系统的运行状态，通过控制中枢访问系统。全面采用先进信息化技术，为水处理企业建立一个生产运行管理的综合信息平台。

为保证现场数据持续稳定不间断传输，即使出现存储故障也不影响整个系统正常运行，北京市政院改变了传统SCADA系统部署模式，通过Stratus ftServer2900系统容错服务器替换传统服务器的双机冗余备份模式，彻底杜绝非计划停机。

RA传统SCADA部署模式

Stratus ftServer SCADA部署模式

传统SCADA部署模式下，企业都是通过双机热备消除单点故障。其思想是主机和从机通过TCP/IP网络连接，正常情况下主机处于工作状态，从机处于监视状态，一旦从机发现主机异常，从机将会在很短的时间之内代替主机，完全实现主机的功能。但这种模式下是两台服务器共享一台存储设备，假如这台存储设备也出现故障，那业务就停顿了，数据也会丢失。另外，双机热备需要同时部署两台一样的服务器，不仅投入成本高，维护起来也复杂。

运行中的Stratus ftServer 2900

区别于传统SCADA部署模式，Stratus ftServer SCADA部署模式的特点是，通过采用冗余硬体架构，在一台服务器内部部署两组完全一样的硬件模组，通过先进的容错芯片实现CPU、内存、硬盘和网卡等的资料指令同步，可实现硬体模组故障无缝切换，使系统完全不存在硬体单点故障风险，高可用性达到最高级别99.999%。除了极高的稳定性和可靠性，其应用和维护优势也十分明显。

据房山区城关污水处理厂的员工透露，在一期项目升级后，随着SCADA系统部署平台被全部迁移到Stratus ftServer容错服务器，极大地降低了IT成本投入，并简化了运维。首先，客户的数据库软件和应用软件都是单套，比传统双机热备方案节省大量软件成本。其次，只需对一台机器修改，自动同步到另外一台机器；第三，系统维护操作简单，减少不必要集群软件开发，增强系统可用性，服务器容量扩展方便快捷。

“绿水青山就是金山银山”，这是15年前时任浙江省委书记习近平在浙江湖州安吉考察时提出的科学论断。在十九大报告中，习近平主席再次指出，要坚持人与自然和谐共生，必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念。中国经济要实现健康可持续发展，提升人民群众生活水平固然是第一要务，但与人们生活息息相关的生态环境，也必须得到充分的保护。

在推动经济高质量发展的路上，面对百姓对生活品质的要求不断提高的情况，Stratus将与合作伙伴一路同行，在实践中将“绿水青山就是金山银山”化为生动的现实。