一種網(wǎng)絡(luò)化雨水回收利用監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張?jiān)? 許磊

1 前言

我國(guó)水資源緊缺，尤其是大部分以城市為中心的地區(qū)，全國(guó)700多個(gè)地級(jí)市以上的城市中，有近400座城市缺水或嚴(yán)重缺水。由于城市的擴(kuò)大和工業(yè)的迅速發(fā)展，水的需求量每年平均以5%以上的速度增長(zhǎng)。直接排放雨水不僅造成了水資源的流失，而且加大了市政管網(wǎng)的壓力，近年來(lái)頻繁出現(xiàn)的城市內(nèi)澇就是一個(gè)典型的例子。雨水利用將根據(jù)地形地貌，利用城市現(xiàn)有設(shè)施，通過(guò)工程措施和非工程措施，將汛雨攔蓄，使雨水成為可供利用的水資源。雨水利用有節(jié)約水資源、減緩洪澇災(zāi)害、補(bǔ)充地下水、控制徑流污染和改善城市生態(tài)環(huán)境等多重意義。雨水回收利用將是解決城市水資源危機(jī)的有效途徑之一。而城市初期雨水污染在降雨初期污染濃度大，伴隨著降雨的增多，污水的濃度逐漸降低，降雨的突然性和非延續(xù)性的特點(diǎn)。因此，降雨量和雨水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)是雨水回收利用基礎(chǔ)和前提，為回水回收利用方案提供有力數(shù)據(jù)；也是智能化，集約型雨水回收利用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。

目前雨水回收利用研究主要集中在設(shè)計(jì)方法和雨水處理工藝（例如物理過(guò)濾法和生態(tài)處理法）上。然而對(duì)于處理系統(tǒng)本身的研究較少，特別是目前雨水處理系統(tǒng)的自動(dòng)控制優(yōu)化領(lǐng)域，往往出現(xiàn)設(shè)備難以長(zhǎng)期有效運(yùn)行的狀況，極大的影響了雨水利用工程的實(shí)際效果。本文針對(duì)這一問題，設(shè)計(jì)出一種智能化雨水回收利用系統(tǒng)，通過(guò)優(yōu)化傳統(tǒng)雨水回收利用系統(tǒng)運(yùn)行控制策略、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控，提高其后期運(yùn)行維護(hù)效率。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要由系統(tǒng)控制單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、數(shù)據(jù)信息平臺(tái)等部分構(gòu)成，如圖1所示。

（1）系統(tǒng)控制單元

主要由控制部件、中繼單元、控制回路等組成。它主要完成系統(tǒng)中水泵、閥門、過(guò)濾等部件的控制，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行。

（2）數(shù)據(jù)采集單元

該單元主要用于采集系統(tǒng)工作狀態(tài)的各參數(shù)，并更具各參數(shù)信息完成系統(tǒng)邏輯控制。參數(shù)包含有水池液位、藥桶液位、主要水泵工作電流、溫濕度、清水池PH值、供水流量等。

（3）數(shù)據(jù)傳輸單元

該單元通過(guò)無(wú)線傳輸方式，將數(shù)據(jù)采集單元采集到的數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)服務(wù)器端。目前數(shù)據(jù)傳輸采用中國(guó)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

（4）數(shù)據(jù)信息平臺(tái)

該平臺(tái)主要由數(shù)據(jù)服務(wù)器和云數(shù)據(jù)顯示平臺(tái)構(gòu)成；通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸單元傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)服務(wù)器中，數(shù)據(jù)在服務(wù)器中完成數(shù)據(jù)處理及信息交換，最終通過(guò)云數(shù)據(jù)顯示平臺(tái)將系統(tǒng)參數(shù)直觀便捷的顯示出來(lái)。

3 控制策略

系統(tǒng)控制單元的控制邏輯分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種。其中手動(dòng)控制需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需求情況，手動(dòng)的啟停各水泵；而自動(dòng)控制是將數(shù)據(jù)采集單元采集的各傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判定，并根據(jù)設(shè)置對(duì)水泵等控制部件進(jìn)行自動(dòng)控制，從而完成整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行。基本的控制策略如下：

通過(guò)清水池/蓄水池液位控制補(bǔ)水系統(tǒng)的啟停；

通過(guò)清水池/蓄水池液位控制凈化泵的啟停；

通過(guò)凈化泵的啟停控制消毒系統(tǒng)的啟停；

通過(guò)清水池液位及供水壓力控制灌溉泵啟停；

通過(guò)蓄水池液位控制絮凝系統(tǒng)的啟停；

通過(guò)清水池液位控制自來(lái)水電磁閥的動(dòng)作；

通過(guò)控制面板選擇手動(dòng)/自動(dòng)模式，手動(dòng)模式下各水泵的手動(dòng)啟停控；

通過(guò)控制面板顯示屏就地顯示部分系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。

4 結(jié)論

本文針對(duì)目前雨水回收利用系統(tǒng)自動(dòng)化程度低、后期運(yùn)維工作量大等不足，設(shè)計(jì)出了一種雨水回收利用控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制、故障診斷；同時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)雨水回收利用系統(tǒng)運(yùn)維的無(wú)人值守。