污水在線監(jiān)測設(shè)備中電氣自動化的應(yīng)用

江倩雯

（南京市儀器儀表工業(yè)供銷有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

污水在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立，需要通過信息技術(shù)的有效應(yīng)用，采用傳感設(shè)備、通信設(shè)備和計算機等電氣自動化技術(shù)，實現(xiàn)對污水處理全過程的在線監(jiān)測，隨著水污染問題越來越嚴(yán)重，相對應(yīng)的污染排放管理力度正在不斷加強，傳統(tǒng)污水監(jiān)測，采用人工方式進行數(shù)據(jù)參數(shù)的收集和提取，對水樣進行反復(fù)多次的離線測試。導(dǎo)致工作過程十分繁瑣，會受到工作人員的人為因素影響，無法實現(xiàn)對污水排放問題的合理控制，因此，需要建立污水在線監(jiān)測系統(tǒng)，充分應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，優(yōu)化污水在線監(jiān)測設(shè)備，通過計算機進行自動化管理，減輕當(dāng)前我國的環(huán)境污染問題。

1 污水在線監(jiān)測系統(tǒng)

1.1 污水在線監(jiān)測系統(tǒng)組成

污水在線自動化監(jiān)測系統(tǒng)的建立，需要電氣自動化技術(shù)的有效應(yīng)用，其中計算機技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)等核心科技，都需要以電氣自動化技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合污水在線監(jiān)測系統(tǒng)的整體構(gòu)成，可以得知系統(tǒng)建立，要以計算機為核心，建立集散控制系統(tǒng)。采用智能流量計將得到的水質(zhì)參數(shù)，直接傳送到主計算機，由調(diào)度中心進行統(tǒng)一處理，制定出合理的解決方案，在城市內(nèi)部設(shè)立污水監(jiān)測中心，保證數(shù)據(jù)參數(shù)的實時獲取，并將得到的數(shù)據(jù)內(nèi)容，儲存到數(shù)據(jù)信息庫，在污水處理方案制定的過程中，進行數(shù)據(jù)顯示。將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)放置到排污口工作現(xiàn)場，對整個污水處理過程進行全面監(jiān)控，測試污水的水溫、PH值以及需氧量參數(shù)[1]。（如表1所示）

表1 污水污染物最高允許排放濃度（單位mg/L）

將污水在線監(jiān)測設(shè)備（PH計、溫度傳感器等等）放置到污水中進行參數(shù)測量。通過電流、電壓信號的接收，了解污水處理工作狀態(tài)，還可以將得到的信號與終端機模擬通道建立聯(lián)系，提高使用效率，借助轉(zhuǎn)換模塊進行電平轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)主機與終端機之間的有線通信。

無線通訊設(shè)備的工作過程：主機以數(shù)字信號的方式進行命令發(fā)布，以模擬信號的狀態(tài)通過無線數(shù)傳機進行發(fā)送，與之匹配的電臺在進行信號命令接收后，會通過調(diào)制解調(diào)卡進行命令信號的分析，并將解調(diào)完成的信號內(nèi)容，直接發(fā)送到智能流量計中，選擇正確的傳輸路徑，將采集到的數(shù)據(jù)內(nèi)容輸送至主機。通過反復(fù)的流程操作，達到實時監(jiān)測的目的，污水在線監(jiān)測系統(tǒng)的有線通訊過程十分簡單，不需要進行信號轉(zhuǎn)換，能夠直接通過總線完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。

1.2 污水在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備

（1）中央計算機。想要保證污水在線監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，就需要做好后續(xù)的維護和保養(yǎng)工作，選擇性價比較高的中央計算機，目前我國市場上的原裝品牌機數(shù)量眾多，再選擇的過程中需要仔細的挑選，通過市場調(diào)研活動，對多臺中央計算機進行對比分析，挑選具有優(yōu)秀性能、價格適中的中央計算機。為后續(xù)的污水在線監(jiān)測工作提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，并將該設(shè)備作為污水在線監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分，通過定期的維護與保養(yǎng)，保證其運行的穩(wěn)定性，同時能夠滿足工作開展過程中，對數(shù)據(jù)信息采集和處理的必然需求。工作人員在中央計算機安裝的過程中，要選擇合適的處理器、硬盤和內(nèi)存，有條件的企業(yè)還可以在中央計算機，設(shè)計打印機和繪圖儀等配置。

（2）調(diào)制解調(diào)卡。電氣自動化技術(shù)在污水在線監(jiān)測設(shè)備中的有效應(yīng)用，能夠全面提高在線監(jiān)測工作質(zhì)量，通過調(diào)制解調(diào)卡的應(yīng)用，提高數(shù)據(jù)內(nèi)容的傳輸速率，該技術(shù)能夠滿足穩(wěn)定運行的發(fā)展需求，近年來，調(diào)制解調(diào)卡技術(shù)正逐漸發(fā)展成熟，但再使用過程中仍然需要，結(jié)合污水在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，判斷其與系統(tǒng)是否適配。想要運用調(diào)制解調(diào)卡完成數(shù)據(jù)傳輸，首先需要建立握手信號，只有得到系統(tǒng)應(yīng)答后，才能夠正常履行工作權(quán)利，導(dǎo)致在多機通訊的過程中，地址識別存在著較大困難性，污水在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立，需要完成主機與從機之間的多項通信任務(wù)，顯然只適用于電話線路的調(diào)制解調(diào)卡，很容易出現(xiàn)接收數(shù)據(jù)失敗的問題。一旦電話線路處于無法撥通的狀態(tài)，數(shù)據(jù)的采集將喪失實時性，最終的通訊效果不理想，在進行商品化調(diào)制解調(diào)卡購買時，需要投入較高的經(jīng)濟成本，尤其是工業(yè)控制過程中，所采用的調(diào)制解調(diào)卡十分昂貴。因此，想要在污水在線監(jiān)測過程中采用調(diào)制解調(diào)卡，就需要自行進行設(shè)備研發(fā)工作，結(jié)合系統(tǒng)發(fā)展需求，開發(fā)適用于本系統(tǒng)的專用調(diào)制解調(diào)卡，實現(xiàn)多機之間的數(shù)據(jù)通信，有效降低研發(fā)成本[2]。

2 污水在線監(jiān)測設(shè)備電氣自動化設(shè)計

2.1 污水在線自動化監(jiān)測系統(tǒng)

污水在線自動化監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成，首先需要在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)立數(shù)據(jù)自動化采集裝置，完成主機與多機之間的數(shù)據(jù)傳輸，同時，要成立數(shù)據(jù)中心，進行信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，并具備在線監(jiān)測輔助裝置，將在線監(jiān)測到的污水參數(shù)，與系統(tǒng)操作中心建立連接。將參數(shù)數(shù)據(jù)直接傳送到計算機管理系統(tǒng)后，工作人員能夠完成對污水處理過程，以及污水參數(shù)變化狀態(tài)進行全面監(jiān)控，上位機主要通過軟件管理，實現(xiàn)對污水在線監(jiān)測設(shè)備的全面控制，結(jié)合設(shè)備的使用狀況，進行數(shù)據(jù)信息的查詢和儲存工作。在進行污水處理的過程中，需要通過多種參數(shù)的統(tǒng)一分析，對處理過程進行全面調(diào)控，因此，數(shù)據(jù)采集裝置設(shè)計，需要滿足多種參數(shù)的獲取需求。

2.2 污水在線監(jiān)測中的軟件傳感器

污水在線監(jiān)測等核心設(shè)備--軟件傳感器，主要負(fù)責(zé)對在線獲取的，無法測量數(shù)據(jù)進行合理預(yù)估，形成科學(xué)變量，在監(jiān)測模型中輸入預(yù)估參數(shù)，有效預(yù)防測量延遲等問題的發(fā)生，軟件傳感器的開發(fā)與應(yīng)用，主要負(fù)責(zé)對生物過程的監(jiān)測。當(dāng)前生物反應(yīng)器的控制系統(tǒng)設(shè)計，存在一定困難，由于模型參數(shù)數(shù)據(jù)內(nèi)容的不確定性，系統(tǒng)的非線性和時變性響應(yīng)過程十分緩慢，導(dǎo)致在線傳感器的應(yīng)用缺乏可靠性，軟件傳感器主要是通過數(shù)學(xué)模型的建立，將一些系統(tǒng)理論知識，與實際系統(tǒng)測量工作進行有效結(jié)合。只有保證系統(tǒng)輸入的已知條件，滿足現(xiàn)實理論條件，才能夠保證模型數(shù)據(jù)的真實性，實現(xiàn)對污水自動化處理過程的全面監(jiān)控，想要通過軟件傳感器，對整個系統(tǒng)工作狀態(tài)進行了解，首先需要對模型建立所需要的系統(tǒng)參數(shù)進行預(yù)估。建立整體化學(xué)反應(yīng)分析公式，判斷水中物質(zhì)細胞質(zhì)量生物守恒，通過化學(xué)計量分析，了解細胞質(zhì)量的濃度，假設(shè)在完全了解污水處理系統(tǒng)的工作流程，分析測量到的質(zhì)量數(shù)據(jù)誤差，判斷其是否具有可用性，同時要通過過濾算法，提高參數(shù)值的準(zhǔn)確性[3]。

2.3 污水在線監(jiān)測儀表自動化設(shè)計

在進行地下污水處理的過程中，想要進行在線監(jiān)測儀表檢測，需要通過電氣自動化技術(shù)的有效應(yīng)用，工作人員要嚴(yán)格遵循技術(shù)的使用原則，保證使用過程的安全性，降低檢測過程中的資金投入，并結(jié)合當(dāng)前具體測量情況，選擇合適的在線監(jiān)測設(shè)備。超聲波液位測量儀表是近年來，被廣泛應(yīng)用的污水在線監(jiān)測設(shè)備之一，通過液位開關(guān)的控制，了解液位的高低程度，結(jié)合得到的液位控制結(jié)果，分析水泵的運行狀態(tài)，通過超聲波差測量儀表的有效應(yīng)用，完成格柵前后的液位測量工作，了解格柵前后的水位變化情況，判斷是否需要停止格柵運行。通過電磁流量計對地下管道液體流量進行檢測，并以此為依據(jù)，進行水流量、消毒劑量、混凝劑等多種因素分析，并在進出水處進行PH、COD等測量儀表設(shè)置。

3 污水在線監(jiān)測工作開展

3.1 工作流程

在污水排放工作開展的過程中，需要在現(xiàn)場安裝流量計、水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測儀器等設(shè)備，主要負(fù)責(zé)在污水管網(wǎng)入口處，進行污水樣品的實時采集，通過系統(tǒng)分析，保證水樣信息參數(shù)的準(zhǔn)確性，運用現(xiàn)場設(shè)置的信息傳輸終端，進行水樣數(shù)據(jù)參數(shù)的傳輸。獲得的水樣信息借助網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)谋憷裕瑢⑵漭斔偷焦I(yè)園區(qū)的污水處理系統(tǒng)監(jiān)測中心，工作人員結(jié)合上位機軟件的功能特點，完成監(jiān)測點數(shù)據(jù)內(nèi)容的統(tǒng)一處理，判斷工作現(xiàn)場水源的污染程度，同時計算入口監(jiān)測使用的資金成本。當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重水污染問題時，上位機能夠自動觸發(fā)報警系統(tǒng)，顯現(xiàn)與之相適應(yīng)的污水處理工藝，工作人員要做好上位機軟件數(shù)據(jù)信息的讀取、整理和存儲工作，將各個傳感器收集到的數(shù)據(jù)信息整合到一起，建立信息數(shù)據(jù)庫，并以表格的形式顯現(xiàn)出來。監(jiān)測中心的工作人員通過上位機軟件，向工作現(xiàn)場的端口傳感器發(fā)送工作指令，通過監(jiān)測儀表進行時間間隔讀取，得到監(jiān)測報警閾值參數(shù)，實現(xiàn)對污水處理現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備的自動化遠程在線控制[4]。

3.2 PLC控制過程

PLC控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)污水管道和排水口的電磁閥控制，在污水處理的過程中，需要對采樣管道、污水管道、清水管道、排水口進行統(tǒng)一管理，經(jīng)過采樣泵的抽取，污水池內(nèi)的污水會流經(jīng)污水管道和采樣管道，最后到達儲存池，需要對儲存池的注入情況進行了解。注滿后要及時關(guān)閉污水管道的電磁閥，打開采樣管道，在儲存池與監(jiān)測池之間建立連接，一般情況下，現(xiàn)場設(shè)計的監(jiān)測池容積小于儲存池，監(jiān)測池所處的位置低于儲存池，因此，電磁閥開啟后，污水將會自動通過采樣管道注入監(jiān)測池，形成一個穩(wěn)定的液體監(jiān)測環(huán)境。采用監(jiān)測池內(nèi)所安裝的在線監(jiān)測設(shè)備，完成系統(tǒng)參數(shù)的采集和獲取工作，并通過電纜進行數(shù)據(jù)傳輸，將得到的數(shù)據(jù)內(nèi)容輸送到PLC控制系統(tǒng)，當(dāng)完成整個數(shù)據(jù)分析工作后，排出監(jiān)測池和儲存池內(nèi)的污水。

4 在線監(jiān)測工作的注意事項

4.1 抽樣與現(xiàn)場管理

污水在線監(jiān)測工作的開展，需要建立實驗室進行樣品分析，檢測流程要符合程序運行要求，對獲取的樣品進行統(tǒng)一管理和儲存，將預(yù)處理完成后的樣品內(nèi)容，輸送到監(jiān)測中心，結(jié)合在線監(jiān)測系統(tǒng)，在污水處理現(xiàn)場進行便攜式監(jiān)測設(shè)備的安裝，全面提高在線監(jiān)測系統(tǒng)的實用性，在完成不同監(jiān)測目標(biāo)時，采用不同的程序運行方式，實現(xiàn)對整個處理過程的全面控制[5]。

4.2 樣品保護工作

想要全面提高在線監(jiān)測效果，就需要有效預(yù)防樣品老化問題的發(fā)生，由于樣品中的廢水成分，無法保持穩(wěn)定性，受到生物轉(zhuǎn)化的影響，樣品的保存需要處于低溫狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)老化現(xiàn)象時，需要運用活性劑形成聚集和吸附狀態(tài)。吸附生物在低溫環(huán)境下會發(fā)生降解作用，水質(zhì)會發(fā)生相應(yīng)變化，結(jié)合廢水性質(zhì)調(diào)查，在取樣分析的過程中，溶解狀態(tài)的物質(zhì)會呈現(xiàn)出膠體固態(tài)變化，提升在線監(jiān)測難度。

5 結(jié)語

結(jié)合現(xiàn)代化國際環(huán)境監(jiān)測目標(biāo)來看，工業(yè)廢水排放量的控制，以及廢水處理工作取得了良好的發(fā)展進步，并且在全國范圍內(nèi)逐漸推廣污水排放許可證，污水監(jiān)測逐漸成為我國環(huán)保管理的重要組成部分。污水處理過程中通過自動化技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對水量、水溫以及相關(guān)污水參數(shù)的實時在線監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)處理分析，簡化污水處理流程，全面提高工作效率。