探究自來水廠生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

焦琨

摘 要：隨著自動技術(shù)的發(fā)展，自來水廠的生產(chǎn)過程逐漸走向自動化、智能化，自來水的生產(chǎn)加工效率與質(zhì)量得到不斷地發(fā)展和提高。文章分析了自來水廠自動化系統(tǒng)的構(gòu)建要素，以及自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：自來水廠；生產(chǎn)過程；自動化系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

自來水廠的建設(shè)與發(fā)展得益于自動化技術(shù)的支持，自來水生產(chǎn)加工操作中需要控制、管理雙向互動，自動化技術(shù)支持下的自來水自動化系統(tǒng)具有多重功能優(yōu)勢，從而確保自來水生產(chǎn)、加工的高效化、自動化，提高水體生產(chǎn)加工質(zhì)量。

1 自來水廠自動化系統(tǒng)的構(gòu)建要素

1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是構(gòu)建自動化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因?yàn)樽詣踊刂谱罡旧鲜峭ㄟ^數(shù)據(jù)控制來實(shí)現(xiàn)的，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息采集、儲備、記錄與處理，自來水廠自動化系統(tǒng)中有數(shù)據(jù)采集設(shè)備，關(guān)于自來水的各種信息、數(shù)據(jù)等將會被數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集、收錄，主要的信息包括：水體流量、水質(zhì)、水位、濁度、pH值、氯添加劑量等多種數(shù)據(jù)信息，這些信息數(shù)據(jù)被采集后將進(jìn)入信息系統(tǒng)，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析軟件的統(tǒng)計(jì)分析，最終得出結(jié)論，例如：自來水體濁度是否達(dá)標(biāo)、pH值是否合格等，并將這些數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一歸納整理，使其進(jìn)入與自動化系統(tǒng)相連接的其他系統(tǒng)，例如：監(jiān)控系統(tǒng)等，為水體的自動化監(jiān)控提供依據(jù)。

1.2 監(jiān)視控制系統(tǒng)

監(jiān)視控制系統(tǒng)具有自動化功效，主要是對自來水生產(chǎn)加工過程等的自動化監(jiān)督與視頻化監(jiān)控，監(jiān)視控制系統(tǒng)的運(yùn)行主要依托于來自數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)、信息，憑借數(shù)據(jù)的分析、統(tǒng)計(jì)等來對所生產(chǎn)的自來水以及生產(chǎn)過程等進(jìn)行監(jiān)督與控制，一般會形成一個(gè)可視化的視頻，對水體的處理過程中進(jìn)行全方位的可視化監(jiān)控，不允許任何非法行為影響到安全、健康生產(chǎn)，同時(shí)，著重對消毒劑的添加量進(jìn)行控制監(jiān)控，當(dāng)自來水中的氯添加量超過科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)將發(fā)出警示性信號，從而敦促工作人員來重新作出調(diào)整。

1.3 集散型控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)，英文簡稱：DCS。主要依托于微型計(jì)算機(jī)的全新過程化控制系統(tǒng)，能夠妥善地把通訊系統(tǒng)、集中操作、信息管控等集中起來，從整體上達(dá)到一種最優(yōu)控制。集散控制系統(tǒng)主要由過程控制系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，并憑借通訊網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行信息傳輸，其中融入了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)、顯示技術(shù)等。能夠有效適應(yīng)自來水廠的現(xiàn)代化生產(chǎn)管控。集散控制系統(tǒng)能夠巧妙地將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、儀表以及電控技術(shù)等有效聯(lián)合，依托于特定的軟件系統(tǒng)來達(dá)到數(shù)據(jù)信息的自動化采集、加工、處理與傳輸?shù)龋瑫r(shí)具備參數(shù)抄表警示功能，當(dāng)自來水生產(chǎn)加工過程中出現(xiàn)異常故障、問題時(shí)，則將自動化發(fā)出警示性信息，并對應(yīng)做出科學(xué)的調(diào)整，采取解決性對策措施。

2 自來水廠自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1.1 現(xiàn)場控制

自來水廠現(xiàn)場控制主要源自四大方面，例如：視頻終端控制，具體控制方式為：將攝像頭配設(shè)于自來水廠、泵房、控制室等處。獲知而在控制室內(nèi)部配設(shè)供水監(jiān)控系統(tǒng)，動態(tài)地監(jiān)督、檢查送水泵等設(shè)備的工作狀態(tài)。加強(qiáng)對自來水廠消毒的檢查與監(jiān)督，其中消毒藥劑的投放量必須科學(xué)把握。自來水深井泵中水體的監(jiān)督與控制。

2.1.2 主控制

主控制也是自動化控制系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵部分，具體是針對自來水生產(chǎn)加工中不同站點(diǎn)所實(shí)施的監(jiān)控與管理，主控制居于核心地位，具體的控制設(shè)備包括：GPS、UPS、交換機(jī)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、水源監(jiān)測設(shè)備等，主要負(fù)責(zé)不同站點(diǎn)數(shù)據(jù)信息等的動態(tài)采集，同時(shí)，對所采集的數(shù)據(jù)信息等實(shí)施動態(tài)分析、計(jì)算，達(dá)到對自來水生產(chǎn)過程的遠(yuǎn)距離、全程化監(jiān)督與控制，同時(shí)，也要強(qiáng)化調(diào)度、指揮等功能，形成自來水的現(xiàn)代化生產(chǎn)、加工與質(zhì)檢，同時(shí)，把一些科學(xué)、有價(jià)值的信息數(shù)據(jù)傳輸至管理層。

2.1.3 管理控制

管理控制主要指的是管理層的諸多控制性活動，管理主要依賴于管理控制系統(tǒng)，無需直接深入自來水生產(chǎn)、加工以及監(jiān)控的各個(gè)環(huán)節(jié)，僅僅通過監(jiān)控視頻就能夠查詢信息、獲取數(shù)據(jù)，從而達(dá)到遠(yuǎn)距離監(jiān)督、控制與指揮等過程，確保自來水能夠安全、穩(wěn)定地被生產(chǎn)、加工與運(yùn)行。

2.2 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的自動化設(shè)計(jì)

自動化技術(shù)推動著水質(zhì)檢測的自動化發(fā)展，以自動化儀表為代表的設(shè)備應(yīng)用于自來水的壓力、溫度、流量、水質(zhì)各個(gè)方面的監(jiān)測中，常見的檢測設(shè)備包括：水質(zhì)濁度檢測儀、漏氯警報(bào)設(shè)備、酸堿值檢測儀等。還要負(fù)責(zé)流量測試的儀器，例如：電磁流量計(jì)，水位測量儀等。其中自來水水質(zhì)的自動化檢測成為重要選擇，多選配智能化自動檢測儀表，確保檢測精度、準(zhǔn)確度。

2.3 水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自來水的處理也正在逐漸走向智能化、現(xiàn)代化，各種新型的技術(shù)、工藝與設(shè)備等被引進(jìn)構(gòu)建起水處理控制系統(tǒng)，提高了自來水的處理能力，自動化水處理控制系統(tǒng)依然有待發(fā)展與完善，要積極借助于科學(xué)的控制理論，形成全自動的控制系統(tǒng)，其中處理添加劑，例如：氯的添加量必須做出合理把握。由于現(xiàn)代自動化技術(shù)、機(jī)械加工與制造技術(shù)等的不斷發(fā)展，各種水處理自動化控制系統(tǒng)被不斷研發(fā)出來，質(zhì)檢搭建起了自動化水處理控制模型，能夠?qū)λ幚磉^程中的用藥量進(jìn)行自動化控制。

2.4 變頻節(jié)能設(shè)計(jì)

自來水廠實(shí)際的自來水生產(chǎn)、加工、處理以及水質(zhì)檢測等過程中最為棘手的問題就是能源的消耗問題，特別是用水高峰期，用戶對水體的需求量持續(xù)增加，此時(shí)自來水廠則要通過增加電能消耗來服務(wù)用戶，為他們提供所需水量，最主要的是用水量是一個(gè)動態(tài)浮動的過程，在一年時(shí)間內(nèi)不同的季節(jié)、不同地域等都可能影響用水量，通常不同季節(jié)之間形成較大差距，在用水高峰期與低谷期之間需要自來水廠來實(shí)施變頻調(diào)控，也要遵照用戶實(shí)際的水體需求量來實(shí)施科學(xué)地變頻調(diào)控。變頻器屬于典型的調(diào)速裝置，可以將其利用在變頻調(diào)節(jié)工作中，能夠妥善發(fā)揮其節(jié)電、節(jié)能功效，通過選擇變壓、變量等模式可以達(dá)到變頻節(jié)能的目標(biāo)，也可以參照用戶的實(shí)際用水需求量來對應(yīng)靈活調(diào)控變頻設(shè)備水體轉(zhuǎn)換的壓力、轉(zhuǎn)速等，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

2.5 機(jī)電一體化系統(tǒng)

自來水廠機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，也就是把最初的過濾、沉淀等環(huán)節(jié)聚焦于統(tǒng)一的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，節(jié)省了設(shè)備占用的空間，同時(shí)，檢修也更加便捷、簡單。同時(shí)，自來水生產(chǎn)加工中也增設(shè)了自動反洗、排污功能，其他的一些特殊工藝技術(shù)，例如：復(fù)合過濾等也參與其中，為以往的水體凈化帶來了新的出路，削減了復(fù)雜的生產(chǎn)加工流程，達(dá)到自動化控制的目標(biāo)。

3 結(jié)束語

自來水生產(chǎn)過程的自動化系統(tǒng)建設(shè)與發(fā)展提高了自來水生產(chǎn)加工質(zhì)量，提高了自動化生產(chǎn)水平，有效確保了自來水廠的高效運(yùn)行，提高了自來水質(zhì)量，隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，自來水廠生產(chǎn)過程自動化水平將不斷提高，水體質(zhì)量也必將得以提高。

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