探究自來(lái)水廠生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張義琛 洪德雨

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生產(chǎn)生活中的用水量也在不斷增加，但是由于環(huán)境因素的影響許多水質(zhì)已經(jīng)收到了嚴(yán)重污染。因此，在自來(lái)水廠建立自動(dòng)化處理系統(tǒng)，不但可以提供處理水的效率，還能滿(mǎn)足人們對(duì)改善水質(zhì)的要求。因此我們必須不斷優(yōu)化和改進(jìn)自來(lái)水廠的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，基于筆者多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，本文對(duì)自來(lái)水廠的自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)討論。

關(guān)鍵詞：自來(lái)水廠;過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng);設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、引言

由于我國(guó)與歐美先進(jìn)國(guó)家的自來(lái)水廠自動(dòng)化系統(tǒng)幾乎沒(méi)有交集，因此在中國(guó)自來(lái)水廠生產(chǎn)中使用自動(dòng)化系統(tǒng)的普及度不足，并且自動(dòng)化系統(tǒng)的使用水平因地區(qū)而異。就北京和上海等主要超一線城市而言，城市人口眾多，很早就已經(jīng)開(kāi)始引用自來(lái)水生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，有效地滿(mǎn)足了城市的自來(lái)水需求。但是，在三、四線等相對(duì)落后的城市，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度不足，城市對(duì)自來(lái)水的需求沒(méi)有超過(guò)傳統(tǒng)自來(lái)水生產(chǎn)控制系統(tǒng)的負(fù)荷，因此大多數(shù)三、四線城市對(duì)自來(lái)水廠自動(dòng)化系統(tǒng)沒(méi)有足夠的了解。

在中國(guó)的自來(lái)水廠自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，大多數(shù)缺乏經(jīng)驗(yàn)，這方面的專(zhuān)家也很少，因此導(dǎo)致使用自動(dòng)化系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)非常缺乏。隨著時(shí)間的流逝，人們對(duì)自來(lái)水的需求日益增加，不可避免地需要使用自動(dòng)控制系統(tǒng)。因此在中國(guó)的自來(lái)水廠行業(yè)中，有必要加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的參學(xué)習(xí)，并增強(qiáng)工作人員的專(zhuān)業(yè)技能學(xué)習(xí)，引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，但要注意充分結(jié)合我國(guó)的具體情況，不可“照搬照抄”?；诠P者多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，本文給出了構(gòu)建自動(dòng)化水處理系統(tǒng)的必要性和自動(dòng)化水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

2、自動(dòng)化水處理系統(tǒng)的特點(diǎn)

自來(lái)水廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)與現(xiàn)有的控制系統(tǒng)有很大的不同。自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以自動(dòng)收集自來(lái)水廠的具體信息，對(duì)自來(lái)水廠內(nèi)的各種生產(chǎn)設(shè)備和機(jī)械進(jìn)行及時(shí)的控制和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并實(shí)時(shí)反映各種設(shè)備的狀態(tài)。自動(dòng)化系統(tǒng)可以有效地收集信息，并將其記錄在系統(tǒng)中，并根據(jù)其他設(shè)備的反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)整每個(gè)設(shè)備的參數(shù)，制訂最優(yōu)的自來(lái)水生產(chǎn)計(jì)劃，以避免在生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備調(diào)試錯(cuò)誤和其他問(wèn)題。自動(dòng)化系統(tǒng)的效率和質(zhì)量都很好，這意味著即使沒(méi)有專(zhuān)業(yè)知識(shí)的人也可以執(zhí)行對(duì)系統(tǒng)的操作，從而大大降低了自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)工作人員的技術(shù)要求，從而減少了工作人員工資支出，并降低了運(yùn)行自動(dòng)化系統(tǒng)人員的學(xué)習(xí)成本，能夠證明自動(dòng)化系統(tǒng)的強(qiáng)大適應(yīng)性。此外，自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)故障檢測(cè)非常敏感，同時(shí)配備了最新的監(jiān)控和警報(bào)設(shè)備。自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控從設(shè)備中收集特定數(shù)據(jù)，以了解每個(gè)自來(lái)水生產(chǎn)環(huán)節(jié)是否正常。如果自來(lái)水生產(chǎn)有問(wèn)題，則可以使用從內(nèi)部收集的信息來(lái)快速識(shí)別發(fā)生故障的環(huán)節(jié)，然后排出故障點(diǎn)并恢復(fù)自來(lái)水的生產(chǎn)。自來(lái)水自動(dòng)化系統(tǒng)充分發(fā)揮了人工智能系統(tǒng)在供水領(lǐng)域的作用，加深了人們對(duì)自來(lái)水生產(chǎn)整個(gè)過(guò)程的理解和控制，消除了自來(lái)水廠在生產(chǎn)中的弱點(diǎn)，有效地提高了水質(zhì)和生產(chǎn)自來(lái)水的效率。

3、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1.1現(xiàn)場(chǎng)控制

自來(lái)水廠的現(xiàn)場(chǎng)控制主要來(lái)自于視頻終端控制具體的控制方法如下：攝像機(jī)安裝在水處理設(shè)施、泵房、控制室等內(nèi)?？刂剖覂?nèi)部安裝了水監(jiān)控系統(tǒng)，可以動(dòng)態(tài)監(jiān)控和檢查水泵和其他設(shè)備的運(yùn)行情況。要加強(qiáng)對(duì)自來(lái)水廠消毒的檢查和監(jiān)督，科學(xué)控制消毒劑的用量，保證自來(lái)水管理和自來(lái)水泵的控制。

3.1.2主控制

主控制是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，特別是對(duì)自來(lái)水生產(chǎn)和處理中多個(gè)場(chǎng)所的監(jiān)控和管理，主控制是核、GPS、UPS交換、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，水源監(jiān)控主要負(fù)責(zé)在不同地點(diǎn)的數(shù)據(jù)和信息的動(dòng)態(tài)收集，同時(shí)可以對(duì)收集到的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和計(jì)算，以監(jiān)督和控制遠(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(lái)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)收集起來(lái)供大家參考。

3.1.3管理控制

管理控制主要是指管理的許多控制活動(dòng)，而管理主要取決于管理控制系統(tǒng)。在自來(lái)水生產(chǎn)、處理和監(jiān)控中，通過(guò)監(jiān)視視頻查詢(xún)信息并遠(yuǎn)程獲取數(shù)據(jù)。因此遠(yuǎn)程監(jiān)控、控制和命令過(guò)程可實(shí)現(xiàn)安全、可靠的自來(lái)水生產(chǎn)、加工和運(yùn)行。

3.2水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

自動(dòng)化技術(shù)促進(jìn)了水質(zhì)檢測(cè)的自動(dòng)化發(fā)展。以自動(dòng)化設(shè)備為代表的設(shè)備用于監(jiān)控水壓、溫度、流量和水質(zhì)，常見(jiàn)的檢測(cè)設(shè)備包括：水質(zhì)濁度檢測(cè)儀、漏氯警報(bào)設(shè)備、酸堿值檢測(cè)儀等。同時(shí)它還負(fù)責(zé)流量測(cè)試設(shè)備，例如電磁流量計(jì)、水位計(jì)和PH測(cè)試儀。其中，水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)已成為重要的選擇，并且已經(jīng)選擇了幾種智能自動(dòng)檢測(cè)裝置以確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性和準(zhǔn)確性。

3.3水處理系統(tǒng)

自動(dòng)化系統(tǒng)也隨著智能化和現(xiàn)代化的發(fā)展而發(fā)展，已經(jīng)引入了各種新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備來(lái)構(gòu)建水處理系統(tǒng)，以提高自來(lái)水處理能力，但是這種系統(tǒng)仍然有待發(fā)展和完善。積極依靠科學(xué)控制理論來(lái)構(gòu)建一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)必須合理地控制添加劑，例如氯的添加。由于現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)，機(jī)械加工和制造技術(shù)的不斷發(fā)展，各種水處理自動(dòng)化系統(tǒng)也得到了不斷發(fā)展，質(zhì)檢搭建起了自動(dòng)化水處理控制模型，能夠?qū)λ幚磉^(guò)程中的用藥量進(jìn)行自動(dòng)化控制。

3.4變頻節(jié)能

自來(lái)水生產(chǎn)、處理、加工和水質(zhì)測(cè)試的真正挑戰(zhàn)是能源消耗，尤其是在用水高峰期（用戶(hù)用水需求持續(xù)上升）。最重要的是，耗水量是一個(gè)動(dòng)態(tài)的浮動(dòng)過(guò)程，它會(huì)根據(jù)季節(jié)、地區(qū)等因素影響全年的耗水量，通常，耗水量會(huì)隨季節(jié)而變高。自來(lái)水廠必須在最大用水量和最小用水量之間進(jìn)行變頻控制，并應(yīng)根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際用水需求進(jìn)行科學(xué)的變頻控制。變頻器是一種通用調(diào)速裝置，可用于變頻調(diào)速工作，可以適當(dāng)?shù)剡_(dá)到節(jié)電節(jié)能的效果，而且還能夠選擇電壓轉(zhuǎn)換和可變方式來(lái)達(dá)到變頻節(jié)能的目的。也可以參照用戶(hù)的實(shí)際用水需求量對(duì)應(yīng)于變頻設(shè)備的水轉(zhuǎn)化壓力和速度的靈活控制，最終達(dá)到節(jié)能的目的。

3.5機(jī)電一體化

自來(lái)水廠的自動(dòng)化系統(tǒng)認(rèn)可機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，即初始過(guò)濾、沉淀和其他環(huán)節(jié)集中在一臺(tái)機(jī)器上，從而節(jié)省了機(jī)器占用的空間，同時(shí)使維護(hù)更加方便和簡(jiǎn)單。自來(lái)水生產(chǎn)和處理中增加了自動(dòng)反沖洗和污水排放功能，還包括其他特殊工藝技術(shù)（例如復(fù)雜過(guò)濾），為以往的水體凈化帶來(lái)了新的出路并減少?gòu)?fù)雜的生產(chǎn)和處理，能夠確保自動(dòng)化控制的要求。

4、結(jié)論

綜上所述可以分析得到，自來(lái)水是人們生活中最重要的資源之一，必須嚴(yán)格科學(xué)地設(shè)計(jì)和用于生產(chǎn)中，其中自動(dòng)化系統(tǒng)尤為重要。盡管自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)、設(shè)備和人員存在問(wèn)題，但這不代表我國(guó)的供水領(lǐng)域就不能進(jìn)步，供水行業(yè)的相關(guān)人員要及時(shí)學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)國(guó)外自動(dòng)化控制設(shè)備，充分滿(mǎn)足我國(guó)供水領(lǐng)域的需求，提高我國(guó)在自來(lái)水生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)方面的普及性。

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