1、概述

　　鄉村污水處理主要是由鄉村區域范圍內的若干個(gè)一體化泵站及污水處理廠(chǎng)構成。一體化泵站設置于污水輸送干管，將污水通過(guò)提升泵站輸送至污水處理廠(chǎng)。污水處理廠(chǎng)規模100~1000m3/日不等，主要處理構建筑物包括：調節池及提升泵池、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(chǎng)的處理規模較小，配置值班人員需求量大。建設鄉村污水自動(dòng)化監控管理系統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(dòng)化監控管理系統設計遵循先進(jìn)性、實(shí)用性、可靠性、經(jīng)濟性、開(kāi)放性的原則，滿(mǎn)足污水處理工程生產(chǎn)管理和工藝過(guò)程對自動(dòng)化的要求。采用“集散型”控制方式，集中監控管理、分散控制、數據共享。自動(dòng)化監控管理系統設計包括:中央監控系統、數據傳輸系統、現場(chǎng)測控系統、檢測儀表、安防及視頻監控系統、電子巡更系統等五部分。

　　檢測儀表選擇生產(chǎn)過(guò)程中必備的過(guò)程及環(huán)境監測儀表，滿(mǎn)足生產(chǎn)管理過(guò)程中對自動(dòng)化的需求;選擇各個(gè)污水處理廠(chǎng)及一體化泵站通用的檢測儀表，減少備品備件的種類(lèi)。

　　安防及視頻監控系統融合進(jìn)自動(dòng)化監控管理系統，防范危害生產(chǎn)過(guò)程事情的發(fā)生;選擇網(wǎng)絡(luò )視頻攝像機采集現場(chǎng)圖像，污水處理廠(chǎng)的安防選擇電子圍欄。

　　電子巡更系統選擇離線(xiàn)式設備，由生產(chǎn)巡視人員攜帶對生產(chǎn)現場(chǎng)定期巡查。

　　3、中央監控系統

　　中央監控系統由數據服務(wù)器、WEB服務(wù)器、中央監控計算機、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，并可根據生產(chǎn)管理的需要配置一定數量的移動(dòng)終端。中央監控系統通過(guò)數據傳輸系統采集現場(chǎng)測控系統的設備運行狀態(tài)及參數，完成顯示、存儲、報警、打印等功能。中央監控系統可實(shí)現數據采集與處理、實(shí)時(shí)工藝流程展示、GIS地圖、趨勢曲線(xiàn)、系統報表、自動(dòng)報警、WEB瀏覽、移動(dòng)端應用、平臺應用接口等功能。主要功能包括：

　　(1)數據采集與處理

　　中央監控系統通過(guò)IOserver采集器將現場(chǎng)測控系統數據通過(guò)公用網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行采集并實(shí)時(shí)更新。數據變量可靈活定義，支持多種類(lèi)型數據采集，采集周期調整方便簡(jiǎn)單。實(shí)時(shí)數據通過(guò)畫(huà)面動(dòng)態(tài)流程、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、實(shí)時(shí)報表等多種方式進(jìn)行展示。在系統內部可實(shí)現對數據的統計與核算，包括：數據內部線(xiàn)性、非線(xiàn)性轉換，指定時(shí)間段內的最小值、最大值、平均值、累計值統計。存儲方式與存儲周期可使用需求調整。

　　(2)實(shí)時(shí)工藝流程展示

　　中央監控系統可通過(guò)動(dòng)畫(huà)仿真實(shí)時(shí)展示現場(chǎng)工藝流程畫(huà)面，獲取包含過(guò)程參數、運行參數、設備參數等制水工藝運行數據，并對領(lǐng)導重點(diǎn)關(guān)注數據進(jìn)行匯總展示。

　　(3)GIS地圖功能

　　系統接人離線(xiàn)地圖，將所有污水處理廠(chǎng)、一體化污水泵站以坐標標注點(diǎn)的形式在地圖中進(jìn)行顯示。地圖增加邊界顯示功能，方便用戶(hù)進(jìn)行區域的劃分并實(shí)現定點(diǎn)區域的查看。

　　(4)趨勢曲線(xiàn)功能

　　用戶(hù)通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)參數趨勢曲線(xiàn)，并對曲線(xiàn)進(jìn)行分析，實(shí)現對歷史數據的追溯和復現。根據數據類(lèi)型、用戶(hù)權限區域、監測站內以及具體曲線(xiàn)名稱(chēng)，實(shí)現歷史數據靈活查詢(xún)。

　　(5)系統報表功能

　　制定符合污水處理需求的數據統計報表模板，對領(lǐng)導關(guān)心的數據進(jìn)行統計計算和匯總，自動(dòng)生成所需各類(lèi)統計報表(日、月、季度、年報表等)，涵蓋各制水工藝關(guān)鍵數據(如液位、流量等)，水量統計報表等。

　　(6)自動(dòng)報警功能

　　中央監控系統重要參數用戶(hù)根據需求可選擇是否開(kāi)啟相應變量的報警功能?？蓞⒖紨祿斍爸翟O置變量的高限、高高限、低限、低低限。報警參數可靈活設置，并和管理人員的手機綁定，發(fā)生報警時(shí)自動(dòng)發(fā)送短信告知。

　　(7)事件管理

　　事件管理實(shí)現用戶(hù)對系統操作的信息記錄和存儲。記錄相應的操作過(guò)程、操作時(shí)間和操作人員信息。用戶(hù)可根據相應時(shí)間區間查詢(xún)系統操作的信息。

　　(8)系統管理功能

　　系統用戶(hù)管理可實(shí)現新用戶(hù)信息添加、現有用戶(hù)信息修改和用戶(hù)信息刪除等功能。用戶(hù)信息包括：用戶(hù)手機號、登陸密碼，用戶(hù)根據所屬區域及操作等級權限進(jìn)行劃分。用戶(hù)可以實(shí)現現有密碼的修改。

　　(9)WEB瀏覽功能

　　通過(guò)WEB瀏覽系統，各子系統間的數據傳輸可通暢的進(jìn)行，減少了數據的孤島現象。通過(guò)WEB瀏覽系統，各級管理人員可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )獲取權限范圍內所關(guān)注的信息。

　　(10)移動(dòng)端應用

　　支持ios、Anckoicl等主流系統的應用，通過(guò)移動(dòng)端可查看主要數據、報表及報警提示;通過(guò)部署客戶(hù)端，用戶(hù)通過(guò)連接到局域網(wǎng)獲取現場(chǎng)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數據、生產(chǎn)趨勢查詢(xún)、報警查詢(xún)等多個(gè)模塊;手機客戶(hù)端支持以下功能：

　　實(shí)時(shí)數據查詢(xún)界面根據配置情況，自動(dòng)刷新關(guān)聯(lián)變量的實(shí)時(shí)數據。刷新頻率可以根據設置改動(dòng)。歷史數據查詢(xún)根據WEB服務(wù)器設置發(fā)布的歷史數據變量進(jìn)行查詢(xún)。WEB服務(wù)器設置好發(fā)布的歷史數據變量后，并根據相應的變量組，手機客戶(hù)端查詢(xún)本變量組的歷史數據。

　　4、數據傳輸系統

　　數據傳輸系統式連接監控管理中心和現場(chǎng)控制單元、網(wǎng)絡(luò )視頻攝像機的紐帶。以公用網(wǎng)絡(luò )為平臺，通過(guò)有線(xiàn)方式與中監控管理中心的以太網(wǎng)交換機連接，通過(guò)有線(xiàn)方式與現場(chǎng)控制單元連接，實(shí)現數據交換。

　　考慮每個(gè)污水處理廠(chǎng)傳輸的視頻、控制數據量，租賃10M帶寬的公用網(wǎng)絡(luò )(對等網(wǎng)絡(luò )，上傳、下載速率相同)，可滿(mǎn)足視頻數據、檢測數據的上傳。配置工業(yè)路由器，工業(yè)路由器具備防火墻功能;將現場(chǎng)視頻數據、控制單元采集的現場(chǎng)設備運行狀態(tài)及參數傳送至監控管理中心。

　　每個(gè)一體化污水泵站租賃4M帶寬的公用網(wǎng)絡(luò )(普通網(wǎng)絡(luò )，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(mǎn)足檢測數據的上傳。配置工業(yè)路由器，工業(yè)路由器具備防火墻功能;將現場(chǎng)控制單元采集的現場(chǎng)設備運行狀態(tài)及參數傳送至監控管理中心。

　　監控管理中心需接受若干個(gè)污水處理廠(chǎng)、一體化污水泵站的視頻數據、檢測數據。監控管理中心租賃1000M帶寬的公用網(wǎng)絡(luò )(普通網(wǎng)絡(luò ))，可滿(mǎn)足檢測數據的上傳、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;接收現場(chǎng)視頻數據、控制單元采集的現場(chǎng)設備運行狀態(tài)及參數，通過(guò)液晶拼接屏、中央監控計算機、數據服務(wù)器、視頻管理服務(wù)器等實(shí)現顯示、存儲、打印。

　　5、現場(chǎng)測控系統

　　現場(chǎng)測控系統由若干個(gè)污水處理廠(chǎng)、一體化污水泵站的控制單元組成，分別位于各個(gè)污水處理廠(chǎng)、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)、工藝參數采集和網(wǎng)絡(luò )連接的PLC系統(其中，污水處理廠(chǎng)采用固定式PLC、開(kāi)關(guān)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?，F場(chǎng)測控系統通過(guò)數據傳輸系統與中央監控系統實(shí)現數據交換。

　　污水處理廠(chǎng)控制單元設置于污水處理廠(chǎng)配電間;檢測范圍為：圍墻、調節池、一體化生化設備、出水管流量計等?？刂茊卧ㄟ^(guò)工業(yè)路由器連接至公用網(wǎng)絡(luò )，將現場(chǎng)檢測的設備的運行狀態(tài)、過(guò)程參數傳送至中央監控系統。

　　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，戶(hù)外支架安裝。檢測范圍均為：污水泵井?？刂茊卧ㄟ^(guò)工業(yè)路由器連接至公用網(wǎng)絡(luò )，將現場(chǎng)檢測的設備、儀表的運行狀態(tài)傳送至中央監控系統。

　　6、檢測儀表

　　監控管理中心配置便攜式硫化氫檢測儀，供現場(chǎng)巡視人員攜帶，及時(shí)了解各個(gè)污水處理廠(chǎng)、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?chē)用裨斐蓚Α?/p>

　　便攜式硫化氫檢測儀檢測的現場(chǎng)參數可通過(guò)人工錄入的方式輸入中央監控計算機，完成顯示、存儲、統計、打印等功能。

　　污水處理廠(chǎng)調節池設置投入式液位計，檢測調節池的液位，實(shí)現潛污泵的自動(dòng)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，用于控制攪拌器、羅茨風(fēng)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(chǎng)控制單元采集調節池液位、一體化膜處理裝置液位及出水瞬時(shí)流量等參數及流量脈沖、流量計故障等狀態(tài)信號，通過(guò)公用網(wǎng)絡(luò )傳送至中央監控系統，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(kāi)關(guān)檢測污水泵井的高液位、低液位，實(shí)現潛污泵的自動(dòng)啟停。液位開(kāi)關(guān)選用兩套儀表，高液位、低液位分別方式一套液位開(kāi)關(guān)。污水泵站控制單元采集液位開(kāi)關(guān)的運行狀態(tài)，通過(guò)公用網(wǎng)絡(luò )，將液位開(kāi)關(guān)的運行狀態(tài)傳送至中央監控系統，完成顯示、存儲、報警、打印等功能。

　　7、安防及視頻監控系統

　　安防及視頻監控系統由安防及視頻監控中心、若干個(gè)污水處理廠(chǎng)視頻設備、安防設備等組成。

　　污水處理廠(chǎng)視頻設備、安防設備的視頻數據、安防報警狀態(tài)通過(guò)數據傳輸系統傳送至安防及視頻監控中心的視頻存儲服務(wù)器、視頻管理服務(wù)器、液晶拼接屏、中央監控計算機顯示、存儲、報警。污水處理廠(chǎng)的視頻數據通過(guò)公用網(wǎng)絡(luò )與安防及視頻監控中心交換數據。

　　視頻管理服務(wù)器：實(shí)現監控圖像的切換、輪巡、控制等，完成監視圖像的輸出及管理，配套主控鍵盤(pán)安裝在中央控制室完成監視控制。實(shí)現各個(gè)污水處理廠(chǎng)攝像機的控制及錄像、存儲及畫(huà)面檢索、回放。

　　中央監控計算機：完成污水處理廠(chǎng)安防設備一圍墻電子圍欄主機經(jīng)公用網(wǎng)絡(luò )傳輸來(lái)的報警信號的顯示、存儲、報警等功能。

　　8、電子巡更系統

　　電子巡更系統由管理計算機及配套管理軟件、打印機、巡更棒、信息點(diǎn)等共同組成。電子巡更系統計算機位于監控管理中心的中央控制室。巡更棒收集信息點(diǎn)的參數(位置、時(shí)間、人員的信息)，管理計算機通過(guò)USB接口采集巡更棒收集的各信息點(diǎn)的參數，管理、統計、打印相關(guān)參數。信息點(diǎn)分別設置于污水處理廠(chǎng)及一體化污水泵站。

　　電子巡更系統督巡視人員定時(shí)巡視現場(chǎng)。巡視人員攜帶巡更棒及便攜式硫化氫檢測儀。及時(shí)了解各個(gè)污水處理廠(chǎng)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(chǎng)及一體化污水泵站安全、穩定、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。PLC模擬信號輸入端配置隔離器。兩線(xiàn)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(dòng)化監控管理系統的防雷接地、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，并與電氣接地系統共用一套接地裝置。接地電阻小于1歐姆。PLC控制柜電源進(jìn)線(xiàn)端配置電源電涌保護器。

　　10、結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)鄉村集中居住區的建設，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，構建鄉村污水自動(dòng)化監控管理系統勢在必行。鄉村污水自動(dòng)化監控管理系統以生產(chǎn)過(guò)程的信息采集、信息集成、信息傳遞為主，與企業(yè)的生產(chǎn)工藝調度、生產(chǎn)水質(zhì)監控、自動(dòng)投加藥等技術(shù)密切結合的生產(chǎn)自控信息網(wǎng)絡(luò )。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(chǎng)需求的反應速度，改善服務(wù)質(zhì)量，提高日常工作效率;借助數據分析診斷能力可幫助企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)工藝、節能降耗，降低成本和費用，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和競爭力。(來(lái)源：中國市政工程西南設計研究總院有限公司)