循環水綜合智慧管理系統的運行管理研究

陳寶榮，胡顯亭，張國

（江蘇闞山發電有限公司，江蘇 徐州 221134）

1 循環水的特點和質量控制

循環水的特點是在工業生產、城市供水和農村灌溉等領域廣泛應用的一種高效率的水利用方式。其特點是使用循環水再生技術處理工業廢水和城市污水，進而利用其低污染高效節水的特點用于特定的領域。循環水的水質控制是保證循環水應用和環境安全的技術保障，主要包括水質監測和管理。傳統的循環水監測和管理主要靠人工，不能滿足大面積、高精度、連續性和高效率等要求。因此，建設循環水綜合智慧管理系統，以期實現智能化水質控制和運行管理已成為一個熱點問題。

循環水的水質控制是循環水系統中最重要的環節之一，對于保證循環水系統的正常運行和水質的控制至關重要。循環水的水質控制主要包括以下幾個方面。

（1）循環水中的COD（化學需氧量）。COD是循環水中的一項重要指標，是衡量循環水水質的關鍵參數之一。循環水綜合智慧管理系統可以通過對循環水中的COD值進行實時監測和控制，保證循環水水質的正常和穩定。

（2）循環水中的SS（懸浮物）。循環水中的SS是另一項重要指標，直接影響循環水系統的正常和穩定。循環水綜合智慧管理系統可以通過對循環水中的SS值進行實時監測和控制，減少循環水中的懸浮物對系統的影響。

（3）循環水pH值。循環水的pH值是循環水質量控制的另一關鍵參數，對于保證循環水系統穩定和水質的正常控制具有重要意義。循環水綜合智慧管理系統可以通過對循環水pH值進行實時檢測和控制，保證循環水系統的穩定和水質的正常控制。

2 循環水綜合智慧管理系統技術原理

循環水綜合智慧管理系統是一種基于物聯網、云計算和大數據技術的信息系統。該系統可以對循環水的水質和運行狀態進行實時監測和追蹤，并自動控制和調節循環水的水質和系統的運行狀態。循環水綜合智慧管理系統主要包括數據采集子系統、數據傳輸子系統、數據處理子系統和數據應用子系統。數據采集子系統負責采集循環水系統中的各種參數信息，包括水質指標、流量、溫度、壓力等。“數據傳輸子系統”負責將采集的數據通過云計算技術傳輸到數據處理子系統。“數據處理子系統”通過數據挖掘、數據分析和算法模型等技術對傳輸的數據進行處理和分析，并提供實時的數據監測和預警。“數據應用子系統”則負責對處理后的數據進行應用，提供相關的管理、決策和操作指導。

循環水綜合智慧管理系統主要由信息采集測量設備、數據傳輸網絡、數據解析分析、決策支持及數據存儲等五大部分組成。系統采用物聯網感知技術、云計算技術、大數據挖掘和分析技術、GIS技術等一系列新興技術，實現循環水的全面監控、自動分析、快速反應和智能化管理。其中，數據傳輸網絡是系統的核心環節，包括數據采集、傳輸、存儲和分析等四個子環節。數據采集子環節主要靠傳感器和物聯網設備，數據傳輸子環節采用云計算技術和無線通信技術，數據存儲子環節則主要依靠云端存儲和大數據技術，數據分析子環節則主要采用人工智能和數字模型等技術。

3 循環水綜合智慧管理系統的建設與實施

3.1 循環水綜合智慧管理系統的設備

循環水綜合智慧管理系統可以應用于各種不同類型和規模的循環水系統。具體的設備包括但不限于以下幾種。

（1）循環水箱。循環水箱是循環水系統的核心設備之一，負責循環水的存儲、調節和供給。循環水綜合智慧管理系統可以通過對循環水箱的監測和控制，實現循環水系統的高效運行和水質控制。

（2）循環水泵。循環水泵是循環水系統的另一核心設備，負責循環水的輸送和循環。循環水綜合智慧管理系統可以通過對循環水泵的控制和調節，實現循環水系統的高效運行和水質控制。

（3）循環水過濾器。循環水過濾器是循環水系統的重要設備之一，負責清除循環水中的固體懸浮物和雜質，保證循環水質量。循環水綜合智慧管理系統可以通過對循環水過濾器的監測和控制，實現循環水系統的高效運行和水質控制。

（4）循環水調節閥。循環水調節閥是循環水系統的重要設備之一，負責對循環水的水質和流量進行實時調節。循環水綜合智慧管理系統可以通過對循環水調節閥的控制和調節，實現循環水系統的高效運行和水質控制。

3.2 循環水綜合智慧管理系統的功能

循環水綜合智慧管理系統是集數據監測、數據報警、自動加藥、智能排污等多功能于一體的綜合監控系統。系統通過全自動加藥監測控制設備及其他設備收集檢測系統的水質參數，并根據系統需求不同，檢測不同的參數，并將所有水質參數信號收集到指定的服務器中，并通過服務器給指定的部門提供特定的頁面做狀態展示。具體功能包括循環水水質在線檢測、診斷及精確加藥控制功能。

（1）在線跟蹤循環水中的藥劑濃度。判定是否要補充藥劑，根據循環水的水質參數變化計算投加量，自動控制藥劑的投加；精準維持藥劑濃度在設定劑量±1 ppm水平。探測可以自動化全天候監控系統檢測系統的變化和運行問題，確定可以通過專業化學控制算法確定糾正措施，實現可以改進后的結果可提高性能并優化成本。

（2）對循環水的腐蝕、結垢及微生物狀況進行連續在線監測，并將數據上傳至控制系統，使相關人員能及時了解系統的運行狀況，對系統的潛在問題提前做出判斷，及時根據系統的實際運行情況調整水處理方案控制參數。實現自動排污，將水質指標控制在要求范圍內，確保循環水系統穩定運行，避免人為滯后給系統帶來不必要的影響。

3.3 循環水綜合智慧管理系統的架構

循環水綜合智慧管理系統平臺主要實現通信模塊上報的數據接收、硬件控制命令判斷、安全的認證、各種業務邏輯的實現（識別與報警）、其他系統（如通信硬件、第三方系統）的集成，以及海量數據的存儲和安全。整體包括底層IoT、應用系統、硬件等幾個部分。

循環水給水的硬度、余氯和氯離子4～20mA信號接入PLC，1#冷卻塔和2#冷卻塔共用。

兩套全自動加藥監測控制設備分別用于1#冷卻塔和2#冷卻塔循環水給水的pH、電導、濁度、ORP、阻垢劑、溫度、碳鋼腐蝕率和不銹鋼腐蝕率的測量，測量結果接入PLC。

PLC根據獲得的pH值直接控制1#冷卻塔和2#冷卻塔對應的硫酸加藥管線電動閥的開關。根據獲得的電導率值和冷卻塔液位值直接調節1#冷卻塔和2#冷卻塔對應的排污閥。根據獲得的阻垢劑值直接控制1#冷卻塔和2#冷卻塔對應的加藥管線電動閥的開關。循環水綜合智慧管理系統的系統拓撲圖如圖1所示。

圖1 循環水綜合智慧管理系統 系統拓撲圖

3.4 循環水綜合智慧管理系統的實施應用

（1）數據采集與數據源。循環水系統數據采集要求如表1所示。※

表1 循環水系統數據采集

循環水系統的數據采集包括電導、硬度、硬度、余氯、氯離子、pH、濁度、ORP、阻垢劑、溫度、腐蝕率（碳鋼）、腐蝕率（銅）等參數。數據采集采用第三方儀表和全自動加藥監測控制設備，并進行自動化改造。

循環水系統的數據采集包括電導、硬度、硬度、余氯、氯離子、pH、濁度、ORP、阻垢劑、溫度、腐蝕率（碳鋼）、腐蝕率（銅）等參數。數據采集采用第三方儀表和全自動加藥監測控制設備，并進行自動化改造。

（2）全自動加藥監測控制設備自動化改造方案。為了達到系統構架的數據傳輸要求和充分利用已有的設施，對全自動加藥監測控制設備及加藥系統進行自動化改造，安裝1套PLC控制及儀表配電柜、2套全自動控制加藥設備、1套表柜、通訊光纖轉接盒等，并鋪設取樣及回水管線、配電柜到PLC控制及儀表配電柜的電纜等。全自動加藥監測控制設備技術參數如下：①檢測探頭：全自動加藥監測控制設備的檢測探頭包括pH、電導率、濁度、溫度、腐蝕率、藥劑濃度探頭等。②監測與控制：設備可在線讀取阻垢劑濃度，實時控制阻垢劑電動閥的開關；在線監測pH，實時控制pH調整藥劑的投加；在線監測電導率，實時控制循環水系統的排污；在線監測系統的腐蝕率等。③系統數據輸出與展示。循環水綜合智慧管理系統的輸出方式為Web頁面，后臺服務器網絡通信后可通過特定瀏覽器訪問展示頁面。

本文提出的循環水綜合智慧管理系統方案包括全自動加藥監測控制設備、補水電導率在線檢測儀、循環水硬度、硬度、氯離子、余氯在線檢測儀、PLC、正向隔離裝置、機架式服務器、部署在服務器內的軟件、熒光示蹤劑等，同時包括取樣水管線配管及電伴熱、取樣水前置過濾器及增壓泵、排水管線配管、阻垢劑及硫酸管線配管、電動閥、電纜及輔材、光纖鋪設等。

4 結語

本文通過對循環水綜合智慧管理系統的研究，提出了一種基于物聯網、云計算和大數據技術的新型管理模式。循環水綜合智慧管理系統可以對循環水的水質和運行狀態進行實時監測和追蹤，并自動控制和調節循環水的水質和系統的運行狀態，保證循環水系統的正常運行和水質控制。循環水綜合智慧管理系統可以有效地降低循環水系統的維護和管理成本，提高管理效率和管理質量，具有廣泛的應用前景和推廣價值。我們期望能夠通過本文的研究和探討，對循環水綜合智慧管理系統的建設和運行管理有更深入的認識，并為相關領域的理論和實踐提供參考。