1、概述
鄉(xiāng)村污水處理主要是由鄉(xiāng)村區(qū)域范圍內(nèi)的若干個一體化泵站及污水處理廠構(gòu)成。一體化泵站設置于污水輸送干管，將污水通過提升泵站輸送至污水處理廠。污水處理廠規(guī)模100~1000m3/日不等，主要處理構(gòu)建筑物包括：調(diào)節(jié)池及提升泵池、一體化膜處理裝置、綜合管理用房等。一體化泵站及污水處理廠的處理規(guī)模較小，配置值班人員需求量大。建設鄉(xiāng)村污水自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)可確保污水處理設備正常運行，減少人員配置、提高工作效率、保護環(huán)境。
2、設計原則
自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)設計遵循先進性、實用性、可靠性、經(jīng)濟性、開放性的原則，滿足污水處理工程生產(chǎn)管理和工藝過程對自動化的要求。采用“集散型”控制方式，集中監(jiān)控管理、分散控制、數(shù)據(jù)共享。自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)設計包括:中央監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、現(xiàn)場測控系統(tǒng)、檢測儀表、安防及視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)等五部分。
檢測儀表選擇生產(chǎn)過程中必備的過程及環(huán)境監(jiān)測儀表，滿足生產(chǎn)管理過程中對自動化的需求;選擇各個污水處理廠及一體化泵站通用的檢測儀表，減少備品備件的種類。
安防及視頻監(jiān)控系統(tǒng)融合進自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)，防范危害生產(chǎn)過程事情的發(fā)生;選擇網(wǎng)絡視頻攝像機采集現(xiàn)場圖像，污水處理廠的安防選擇電子圍欄。
電子巡更系統(tǒng)選擇離線式設備，由生產(chǎn)巡視人員攜帶對生產(chǎn)現(xiàn)場定期巡查。
3、中央監(jiān)控系統(tǒng)
中央監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)服務器、WEB服務器、中央監(jiān)控計算機、工程師站計算機、液晶拼接屏、打印機、工業(yè)以太網(wǎng)交換機、工業(yè)路由器(含防火墻)、UPS電源等共同組成，并可根據(jù)生產(chǎn)管理的需要配置一定數(shù)量的移動終端。中央監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采集現(xiàn)場測控系統(tǒng)的設備運行狀態(tài)及參數(shù)，完成顯示、存儲、報警、打印等功能。中央監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理、實時工藝流程展示、GIS地圖、趨勢曲線、系統(tǒng)報表、自動報警、WEB瀏覽、移動端應用、平臺應用接口等功能。主要功能包括：
(1)數(shù)據(jù)采集與處理
中央監(jiān)控系統(tǒng)通過IOserver采集器將現(xiàn)場測控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過公用網(wǎng)絡進行采集并實時更新。數(shù)據(jù)變量可靈活定義，支持多種類型數(shù)據(jù)采集，采集周期調(diào)整方便簡單。實時數(shù)據(jù)通過畫面動態(tài)流程、實時曲線、實時報表等多種方式進行展示。在系統(tǒng)內(nèi)部可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與核算，包括：數(shù)據(jù)內(nèi)部線性、非線性轉(zhuǎn)換，指定時間段內(nèi)的最小值、最大值、平均值、累計值統(tǒng)計。存儲方式與存儲周期可使用需求調(diào)整。
(2)實時工藝流程展示
中央監(jiān)控系統(tǒng)可通過動畫仿真實時展示現(xiàn)場工藝流程畫面，獲取包含過程參數(shù)、運行參數(shù)、設備參數(shù)等制水工藝運行數(shù)據(jù)，并對領導重點關注數(shù)據(jù)進行匯總展示。
(3)GIS地圖功能
系統(tǒng)接人離線地圖，將所有污水處理廠、一體化污水泵站以坐標標注點的形式在地圖中進行顯示。地圖增加邊界顯示功能，方便用戶進行區(qū)域的劃分并實現(xiàn)定點區(qū)域的查看。
(4)趨勢曲線功能
用戶通過訪問參數(shù)趨勢曲線，并對曲線進行分析，實現(xiàn)對歷史數(shù)據(jù)的追溯和復現(xiàn)。根據(jù)數(shù)據(jù)類型、用戶權(quán)限區(qū)域、監(jiān)測站內(nèi)以及具體曲線名稱，實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)靈活查詢。
(5)系統(tǒng)報表功能
制定符合污水處理需求的數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表模板，對領導關心的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算和匯總，自動生成所需各類統(tǒng)計報表(日、月、季度、年報表等)，涵蓋各制水工藝關鍵數(shù)據(jù)(如液位、流量等)，水量統(tǒng)計報表等。
(6)自動報警功能
中央監(jiān)控系統(tǒng)重要參數(shù)用戶根據(jù)需求可選擇是否開啟相應變量的報警功能。可參考數(shù)據(jù)當前值設置變量的高限、高高限、低限、低低限。報警參數(shù)可靈活設置，并和管理人員的手機綁定，發(fā)生報警時自動發(fā)送短信告知。
(7)事件管理
事件管理實現(xiàn)用戶對系統(tǒng)操作的信息記錄和存儲。記錄相應的操作過程、操作時間和操作人員信息。用戶可根據(jù)相應時間區(qū)間查詢系統(tǒng)操作的信息。
(8)系統(tǒng)管理功能
系統(tǒng)用戶管理可實現(xiàn)新用戶信息添加、現(xiàn)有用戶信息修改和用戶信息刪除等功能。用戶信息包括：用戶手機號、登陸密碼，用戶根據(jù)所屬區(qū)域及操作等級權(quán)限進行劃分。用戶可以實現(xiàn)現(xiàn)有密碼的修改。
(9)WEB瀏覽功能
通過WEB瀏覽系統(tǒng)，各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸可通暢的進行，減少了數(shù)據(jù)的孤島現(xiàn)象。通過WEB瀏覽系統(tǒng)，各級管理人員可以通過網(wǎng)絡獲取權(quán)限范圍內(nèi)所關注的信息。
(10)移動端應用
支持ios、Anckoicl等主流系統(tǒng)的應用，通過移動端可查看主要數(shù)據(jù)、報表及報警提示;通過部署客戶端，用戶通過連接到局域網(wǎng)獲取現(xiàn)場實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)趨勢查詢、報警查詢等多個模塊;手機客戶端支持以下功能：
實時數(shù)據(jù)查詢界面根據(jù)配置情況，自動刷新關聯(lián)變量的實時數(shù)據(jù)。刷新頻率可以根據(jù)設置改動。歷史數(shù)據(jù)查詢根據(jù)WEB服務器設置發(fā)布的歷史數(shù)據(jù)變量進行查詢。WEB服務器設置好發(fā)布的歷史數(shù)據(jù)變量后，并根據(jù)相應的變量組，手機客戶端查詢本變量組的歷史數(shù)據(jù)。
4、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)式連接監(jiān)控管理中心和現(xiàn)場控制單元、網(wǎng)絡視頻攝像機的紐帶。以公用網(wǎng)絡為平臺，通過有線方式與中監(jiān)控管理中心的以太網(wǎng)交換機連接，通過有線方式與現(xiàn)場控制單元連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
考慮每個污水處理廠傳輸?shù)囊曨l、控制數(shù)據(jù)量，租賃10M帶寬的公用網(wǎng)絡(對等網(wǎng)絡，上傳、下載速率相同)，可滿足視頻數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)的上傳。配置工業(yè)路由器，工業(yè)路由器具備防火墻功能;將現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)、控制單元采集的現(xiàn)場設備運行狀態(tài)及參數(shù)傳送至監(jiān)控管理中心。
每個一體化污水泵站租賃4M帶寬的公用網(wǎng)絡(普通網(wǎng)絡，上傳速率約是下載速率的三分之一)，上傳速率約為1.3MB/S;可滿足檢測數(shù)據(jù)的上傳。配置工業(yè)路由器，工業(yè)路由器具備防火墻功能;將現(xiàn)場控制單元采集的現(xiàn)場設備運行狀態(tài)及參數(shù)傳送至監(jiān)控管理中心。
監(jiān)控管理中心需接受若干個污水處理廠、一體化污水泵站的視頻數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)。監(jiān)控管理中心租賃1000M帶寬的公用網(wǎng)絡(普通網(wǎng)絡)，可滿足檢測數(shù)據(jù)的上傳、下載的需求。配置工業(yè)路由器，工業(yè)路由器具備防火墻功能;接收現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)、控制單元采集的現(xiàn)場設備運行狀態(tài)及參數(shù)，通過液晶拼接屏、中央監(jiān)控計算機、數(shù)據(jù)服務器、視頻管理服務器等實現(xiàn)顯示、存儲、打印。
5、現(xiàn)場測控系統(tǒng)
現(xiàn)場測控系統(tǒng)由若干個污水處理廠、一體化污水泵站的控制單元組成，分別位于各個污水處理廠、一體化污水泵站?？刂茊卧脑O備組成包括用于本單元設備運行狀態(tài)、工藝參數(shù)采集和網(wǎng)絡連接的PLC系統(tǒng)(其中，污水處理廠采用固定式PLC、開關量擴展模塊、模擬量擴展模塊;一體化污水泵站采用固定式PLC。)，不間斷電源，工業(yè)路由器，電源、信號電涌保護器以及各種隔離器等。現(xiàn)場測控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與中央監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
污水處理廠控制單元設置于污水處理廠配電間;檢測范圍為：圍墻、調(diào)節(jié)池、一體化生化設備、出水管流量計等。控制單元通過工業(yè)路由器連接至公用網(wǎng)絡，將現(xiàn)場檢測的設備的運行狀態(tài)、過程參數(shù)傳送至中央監(jiān)控系統(tǒng)。
一型污水泵站控制單元設置于一體化污水杲站的污水杲井側(cè)，戶外支架安裝。檢測范圍均為：污水泵井。控制單元通過工業(yè)路由器連接至公用網(wǎng)絡，將現(xiàn)場檢測的設備、儀表的運行狀態(tài)傳送至中央監(jiān)控系統(tǒng)。
6、檢測儀表
監(jiān)控管理中心配置便攜式硫化氫檢測儀，供現(xiàn)場巡視人員攜帶，及時了解各個污水處理廠、一體化污水泵站的硫化氫濃度，保證巡視人員的人生安全及健康;避免環(huán)境污染對周圍居民造成傷害。
便攜式硫化氫檢測儀檢測的現(xiàn)場參數(shù)可通過人工錄入的方式輸入中央監(jiān)控計算機，完成顯示、存儲、統(tǒng)計、打印等功能。
污水處理廠調(diào)節(jié)池設置投入式液位計，檢測調(diào)節(jié)池的液位，實現(xiàn)潛污泵的自動運行。投入式液位計選用一體式儀表。一體化膜處理裝置設置壓力式液位計，檢測一體化膜處理裝置的液位參數(shù)，用于控制攪拌器、羅茨風機、PAC投加裝置、循環(huán)泵、藥劑清洗泵、出水自吸泵的運行。
污水處理廠控制單元采集調(diào)節(jié)池液位、一體化膜處理裝置液位及出水瞬時流量等參數(shù)及流量脈沖、流量計故障等狀態(tài)信號，通過公用網(wǎng)絡傳送至中央監(jiān)控系統(tǒng)，完成顯示、存儲、報警、打印等功能。
一體化污水泵站污水泵井的設置液位開關檢測污水泵井的高液位、低液位，實現(xiàn)潛污泵的自動啟停。液位開關選用兩套儀表，高液位、低液位分別方式一套液位開關。污水泵站控制單元采集液位開關的運行狀態(tài)，通過公用網(wǎng)絡，將液位開關的運行狀態(tài)傳送至中央監(jiān)控系統(tǒng)，完成顯示、存儲、報警、打印等功能。
7、安防及視頻監(jiān)控系統(tǒng)
安防及視頻監(jiān)控系統(tǒng)由安防及視頻監(jiān)控中心、若干個污水處理廠視頻設備、安防設備等組成。
污水處理廠視頻設備、安防設備的視頻數(shù)據(jù)、安防報警狀態(tài)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳送至安防及視頻監(jiān)控中心的視頻存儲服務器、視頻管理服務器、液晶拼接屏、中央監(jiān)控計算機顯示、存儲、報警。污水處理廠的視頻數(shù)據(jù)通過公用網(wǎng)絡與安防及視頻監(jiān)控中心交換數(shù)據(jù)。
視頻管理服務器：實現(xiàn)監(jiān)控圖像的切換、輪巡、控制等，完成監(jiān)視圖像的輸出及管理，配套主控鍵盤安裝在中央控制室完成監(jiān)視控制。實現(xiàn)各個污水處理廠攝像機的控制及錄像、存儲及畫面檢索、回放。
中央監(jiān)控計算機：完成污水處理廠安防設備一圍墻電子圍欄主機經(jīng)公用網(wǎng)絡傳輸來的報警信號的顯示、存儲、報警等功能。
8、電子巡更系統(tǒng)
電子巡更系統(tǒng)由管理計算機及配套管理軟件、打印機、巡更棒、信息點等共同組成。電子巡更系統(tǒng)計算機位于監(jiān)控管理中心的中央控制室。巡更棒收集信息點的參數(shù)(位置、時間、人員的信息)，管理計算機通過USB接口采集巡更棒收集的各信息點的參數(shù)，管理、統(tǒng)計、打印相關參數(shù)。信息點分別設置于污水處理廠及一體化污水泵站。
電子巡更系統(tǒng)督巡視人員定時巡視現(xiàn)場。巡視人員攜帶巡更棒及便攜式硫化氫檢測儀。及時了解各個污水處理廠及一體化污水泵站的工藝、電氣設備運行情況，以及環(huán)境硫化氫濃度等，確保污水處理廠及一體化污水泵站安全、穩(wěn)定、可靠的運行。
9、保護及防雷
4~20mA模擬信號輸出端配置信號電涌保護器;電源輸人端配置了電源電涌保護器，電涌保護器安裝于儀表箱內(nèi)。PLC模擬信號輸入端配置隔離器。兩線制儀表，PLC信號輸入端可選用具有輔助供電功能的隔離器。自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)的防雷接地、保護接地、工作接地、屏蔽接地、防靜電接地等采用聯(lián)合接地體，并與電氣接地系統(tǒng)共用一套接地裝置。接地電阻小于1歐姆。PLC控制柜電源進線端配置電源電涌保護器。
10、結(jié)束語
隨著鄉(xiāng)村集中居住區(qū)的建設，居民生活污水處理將不斷地發(fā)展，污水處理生產(chǎn)管理的要求也將不斷地提高，構(gòu)建鄉(xiāng)村污水自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)勢在必行。鄉(xiāng)村污水自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)以生產(chǎn)過程的信息采集、信息集成、信息傳遞為主，與企業(yè)的生產(chǎn)工藝調(diào)度、生產(chǎn)水質(zhì)監(jiān)控、自動投加藥等技術密切結(jié)合的生產(chǎn)自控信息網(wǎng)絡。借助計算機對信息的高速、精確管理能力，可提高企業(yè)對市場需求的反應速度，改善服務質(zhì)量，提高日常工作效率;借助數(shù)據(jù)分析診斷能力可幫助企業(yè)改進生產(chǎn)工藝、節(jié)能降耗，降低成本和費用，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和競爭力。( >
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