探究自來水廠生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

張義琛 洪德雨

摘要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(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)收到了嚴重污染。因此，在自來水廠建立自動化處理系統(tǒng)，不但可以提供處理水的效率，還能滿足人們對改善水質(zhì)的要求。因此我們必須不斷優(yōu)化和改進自來水廠的整個生產(chǎn)過程，基于筆者多年的從業(yè)經(jīng)驗，本文對自來水廠的自動化系統(tǒng)設計過程進行詳細討論。

關鍵詞：自來水廠;過程自動化系統(tǒng);設計與實現(xiàn)

1、引言

由于我國與歐美先進國家的自來水廠自動化系統(tǒng)幾乎沒有交集，因此在中國自來水廠生產(chǎn)中使用自動化系統(tǒng)的普及度不足，并且自動化系統(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)開始引用自來水生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)，有效地滿足了城市的自來水需求。但是，在三、四線等相對落后的城市，城市經(jīng)濟發(fā)展程度不足，城市對自來水的需求沒有超過傳統(tǒng)自來水生產(chǎn)控制系統(tǒng)的負荷，因此大多數(shù)三、四線城市對自來水廠自動化系統(tǒng)沒有足夠的了解。

在中國的自來水廠自動化系統(tǒng)技術領域，大多數(shù)缺乏經(jīng)驗，這方面的專家也很少，因此導致使用自動化系統(tǒng)的經(jīng)驗非常缺乏。隨著時間的流逝，人們對自來水的需求日益增加，不可避免地需要使用自動控制系統(tǒng)。因此在中國的自來水廠行業(yè)中，有必要加強對自動化控制系統(tǒng)的參學習，并增強工作人員的專業(yè)技能學習，引進國外的先進技術和設備，但要注意充分結合我國的具體情況，不可“照搬照抄”。基于筆者多年的從業(yè)經(jīng)驗，本文給出了構建自動化水處理系統(tǒng)的必要性和自動化水處理系統(tǒng)的設計要求。

2、自動化水處理系統(tǒng)的特點

自來水廠的自動化控制系統(tǒng)與現(xiàn)有的控制系統(tǒng)有很大的不同。自動化控制系統(tǒng)可以自動收集自來水廠的具體信息，對自來水廠內(nèi)的各種生產(chǎn)設備和機械進行及時的控制和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并實時反映各種設備的狀態(tài)。自動化系統(tǒng)可以有效地收集信息，并將其記錄在系統(tǒng)中，并根據(jù)其他設備的反饋自動調(diào)整每個設備的參數(shù)，制訂最優(yōu)的自來水生產(chǎn)計劃，以避免在生產(chǎn)過程中設備調(diào)試錯誤和其他問題。自動化系統(tǒng)的效率和質(zhì)量都很好，這意味著即使沒有專業(yè)知識的人也可以執(zhí)行對系統(tǒng)的操作，從而大大降低了自動化系統(tǒng)對工作人員的技術要求，從而減少了工作人員工資支出，并降低了運行自動化系統(tǒng)人員的學習成本，能夠證明自動化系統(tǒng)的強大適應性。此外，自動化系統(tǒng)對故障檢測非常敏感，同時配備了最新的監(jiān)控和警報設備。自動化系統(tǒng)的實時監(jiān)控從設備中收集特定數(shù)據(jù)，以了解每個自來水生產(chǎn)環(huán)節(jié)是否正常。如果自來水生產(chǎn)有問題，則可以使用從內(nèi)部收集的信息來快速識別發(fā)生故障的環(huán)節(jié)，然后排出故障點并恢復自來水的生產(chǎn)。自來水自動化系統(tǒng)充分發(fā)揮了人工智能系統(tǒng)在供水領域的作用，加深了人們對自來水生產(chǎn)整個過程的理解和控制，消除了自來水廠在生產(chǎn)中的弱點，有效地提高了水質(zhì)和生產(chǎn)自來水的效率。

3、系統(tǒng)總體設計

3.1自動化控制系統(tǒng)設計

3.1.1現(xiàn)場控制

自來水廠的現(xiàn)場控制主要來自于視頻終端控制具體的控制方法如下：攝像機安裝在水處理設施、泵房、控制室等內(nèi)。控制室內(nèi)部安裝了水監(jiān)控系統(tǒng)，可以動態(tài)監(jiān)控和檢查水泵和其他設備的運行情況。要加強對自來水廠消毒的檢查和監(jiān)督，科學控制消毒劑的用量，保證自來水管理和自來水泵的控制。

3.1.2主控制

主控制是自動化控制系統(tǒng)的關鍵部分，特別是對自來水生產(chǎn)和處理中多個場所的監(jiān)控和管理，主控制是核、GPS、UPS交換、數(shù)據(jù)庫服務器，水源監(jiān)控主要負責在不同地點的數(shù)據(jù)和信息的動態(tài)收集，同時可以對收集到的數(shù)據(jù)和信息進行動態(tài)分析和計算，以監(jiān)督和控制遠距離、全程化監(jiān)督與控制。同時，也要強化調(diào)度、指揮等功能，形成自來水的現(xiàn)代化生產(chǎn)、加工與質(zhì)檢，同時，把一些科學、有價值的信息數(shù)據(jù)收集起來供大家參考。

3.1.3管理控制

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

3.2水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)

自動化技術促進了水質(zhì)檢測的自動化發(fā)展。以自動化設備為代表的設備用于監(jiān)控水壓、溫度、流量和水質(zhì)，常見的檢測設備包括：水質(zhì)濁度檢測儀、漏氯警報設備、酸堿值檢測儀等。同時它還負責流量測試設備，例如電磁流量計、水位計和PH測試儀。其中，水質(zhì)自動檢測已成為重要的選擇，并且已經(jīng)選擇了幾種智能自動檢測裝置以確保檢測的準確性和準確性。

3.3水處理系統(tǒng)

自動化系統(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、新工藝和新設備來構建水處理系統(tǒng)，以提高自來水處理能力，但是這種系統(tǒng)仍然有待發(fā)展和完善。積極依靠科學控制理論來構建一個自動化系統(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)代自動化技術，機械加工和制造技術的不斷發(fā)展，各種水處理自動化系統(tǒng)也得到了不斷發(fā)展，質(zhì)檢搭建起了自動化水處理控制模型，能夠?qū)λ幚磉^程中的用藥量進行自動化控制。

3.4變頻節(jié)能

自來水生產(chǎn)、處理、加工和水質(zhì)測試的真正挑戰(zhàn)是能源消耗，尤其是在用水高峰期（用戶用水需求持續(xù)上升）。最重要的是，耗水量是一個動態(tài)的浮動過程，它會根據(jù)季節(jié)、地區(qū)等因素影響全年的耗水量，通常，耗水量會隨季節(jié)而變高。自來水廠必須在最大用水量和最小用水量之間進行變頻控制，并應根據(jù)用戶的實際用水需求進行科學的變頻控制。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?shù)剡_到節(jié)電節(jié)能的效果，而且還能夠選擇電壓轉(zhuǎn)換和可變方式來達到變頻節(jié)能的目的。也可以參照用戶的實際用水需求量對應于變頻設備的水轉(zhuǎn)化壓力和速度的靈活控制，最終達到節(jié)能的目的。

3.5機電一體化

自來水廠的自動化系統(tǒng)認可機電一體化設計，即初始過濾、沉淀和其他環(huán)節(jié)集中在一臺機器上，從而節(jié)省了機器占用的空間，同時使維護更加方便和簡單。自來水生產(chǎn)和處理中增加了自動反沖洗和污水排放功能，還包括其他特殊工藝技術（例如復雜過濾），為以往的水體凈化帶來了新的出路并減少復雜的生產(chǎn)和處理，能夠確保自動化控制的要求。

4、結論

綜上所述可以分析得到，自來水是人們生活中最重要的資源之一，必須嚴格科學地設計和用于生產(chǎn)中，其中自動化系統(tǒng)尤為重要。盡管自動化系統(tǒng)的技術、設備和人員存在問題，但這不代表我國的供水領域就不能進步，供水行業(yè)的相關人員要及時學習國外的先進技術與經(jīng)驗，引進國外自動化控制設備，充分滿足我國供水領域的需求，提高我國在自來水生產(chǎn)自動化系統(tǒng)方面的普及性。

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