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【摘要】模块化净水厂是最近新兴的水厂建设方式，采用先进的自动化控制方式和通讯方式对水厂的各阶段工艺实行过程控制。
【关键词】模块化；自动化
模块化净水厂是新近兴起的水厂建设方式，其自动化控制系统分为基本配置和高级配置。
模块化净水厂基本配置的自动化系统的每个子系统都具有自动运行的功能。此系统专门针对单元净水模块的组合型工艺进行设计研发，采用一对一控制法，控制效果比同一等级下相当水平的传统控制方式要好，节能较明显，安全性能也有很大的提高。
自动化高级配置系统是在基本配置的自动化控制系统上，为满足不同程度上的更高级的要求而添加的自动化高级辅助控制系统。高级配置提升了中央控制系统的功能，使其包含净水厂运行的组态监控及安全监控，同时在净水厂数据信息管理上采用了信息化系统，主要是SQL数据库管理、web service信息发布等。另外，增添水质在线监测系统。
模块化净水厂整体系统的全自动控制采用基于485总线的集散控制方式，各个子系统内部的过程控制采用闭环控制方式。上级主管信息中心与净水厂中央控制系统、中央控制系统与净水控制主站系统、中央控制系统与其它控制系统（一级提水控制系统、二级供水控制系统、反冲洗控制系统、消毒控制系统等）、净水控制主站系统与净水控制从站系统之间的控制采用集散控制方式的485总线技术。
一、自动化系统基本配置
1.入水系统
模块化净水厂系统的入水系统主要组成为流量在线检测仪表、入水流量调节阀构件等，可满足不同程度上的要求。可分别进行手动、自动控制。手动状态下，可以根据实际需要处理要求，手动调节入水流量控制器，使每台设备的入水量达到需要量即可。操作简单易行。自动状态下，入水系统会自动根据净水系统的工作情况需要，流量在线检测仪表返回的流量信息，确定每台净水设备的入水流量。入水控制系统根据控制软件程序设定程序控制入水流量调节阀构件，达到系统自动设定的入水量。
2.净水系统
模块化净水厂系统由若干5000吨/天的单元净水模块组成，单元净水模块均采用技术先进的新型组合净水工艺。工艺流程包括：净水过程和反冲洗过程两部分。根据反冲洗对象不同分别反冲洗石英砂滤料和活性炭。净水控制主站的DCS分散控制方式：净水控制主站系统通过DCS分散控制方式的485总线串联多台净水控制从站系统，向各个净水控制从站系统收集或传送数据、请求或控制指令，根据净水量的要求协调各个净水控制从站系统的投入或退出。中央控制系统通过DCS分散控制方式的485总线串联净水控制主站系统及其它控制系统，向各个控制系统收集或传送数据、请求或控制指令，根据净水工艺要求协调各个控制系统的运行或停止。
3.二级变频供水系统
二级供水控制系统，采用变频供水系统，系统的控制主件为变频器、软启动器，智能控制主令件采用可编程控制器（PLC），人机对话操作平台采用触摸式文本显示器，外部压力/流量信号采集采用智能模拟及数字采集模块。二级供水控制系统，运行方式由手动及自动两种。二级变频供水系统采用用户末端多点控制法及大小泵匹配运行模式。节能效果较基本配置的净水厂出厂压力为基准的变频控制技术节能达40%以上。
4.絮凝剂制配投加系统
絮凝剂制配投加系统，负责絮凝剂溶液的制配搅拌工作；絮凝剂投加系统分为自动启停手动调整投加量型和全自动自主控制型，负责制配的絮凝剂溶液的投加量控制。
5.消毒系统
消毒系统采用二氧化氯消毒法。制配原料为盐酸和亚氯酸钠。
二、自动化系统高级配置
1.中央控制系统
中央控制系统是整个水厂的神经中枢。负责各系统工作的协调，各种参数的采集及命令的下达，数据的处理及存储，在高级配置模式下并与供水信息中心进行数据交换，一起构建供水管理数据库。
1.1控制中心功能。①能远程手动或自动控制模块化净水厂内水泵、阀门以及相关设备的运行；②能采集、显示、汇总模块化净水厂内相关的被控对象的数据信息，并形成日报、月报、年报以及变化曲线；③日报、月报、年报及曲线格式。
1.2中央控制系统的DCS控制方式。中央控制系统采用DCS控制方式，即将各个独立的性能或功能控制分解到各个子系统中自行控制，各个子系统之间彼此独立，各个子系统通过485总线方式将自己的数据上传到中央控制系统，中央控制系统将数据进行集中管理，根据数据反馈情况协调控制各个子系统运行。中央控制系统在数据共享上采用有线網络或无线GPRS传输方式，将采集整理后的净水厂系统数据信息上传至上级主管机关，上级主管机关通过净水厂管理软件接收数据，显示净水厂系统的运行情况，同时可以对净水厂系统的各个控制对象实施远程遥控。
2.信息化系统
2.1SQL数据库。数据库是信息资源管理的先进工具，信息处理的核心，在整个系统中起着关键性作用，是系统中重要的组成部分，它负责对数据的输入、整理、归档、查询、打印，进行统一管理，有效共享。
2.2数据库系统分类。数据库系统根据联网情况可分单机数据库系统和网络数据库查询发布系统两种。
2.2.1单机数据库系统。单机数据库系统是指实时采集的数据存储于中央控制室内监控计算机上的数据库里，在此监控计算机上可进行数据的查询、删除、修改、打印等处理。监控计算机未联网，数据不进行远程无线传输，不可以通过网络查询数据。
2.2.2网络数据库查询发布系统。网络数据库查询发布系统主要是构建B/S方式的信息化查询系统，现场采集数据经GPRS无线传输写入服务器的数据库，数据库中的数据以Web方式发布，客户端通过IE方式浏览、查询。用户在客户端查询数据时通过IE向服务器发出请求，服务器端把用户的请求信息进行处理、检索后把结果返回给客户端IE，以供用户浏览。
2.3web service信息发布。全新的WebServer架构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布以及数据库数据的发布。
3.水质在线自动监控系统
高级配置模式下具备水质在线自动监测功能，对出入水水质进行自动监测。出、入水水质监测项目可测定如下参数：①浊度②余氯③供水压力④入水流量⑤供水流量等。设备有：出、入水浊度仪、出水余氯仪、压力传感器、超声波流量计等仪表。
4.厂区安全监控系统
采用电视监控：摄像头为红外夜视型。对模块化净水厂运行情况以及水源进行电视监控，提高水厂及水源的安全性。对所监控画面24小时实时录像。
三、结论
模块化净水厂系统采用技术先进的自动化控制系统，使模块化净水厂的运行不仅实现了全自动及智能化，还实现了对净水厂的远程遥控、监视、数据共享等功能。在净水厂的工艺控制方面得到很大提升。
参考文献
[1]陈良宽主编.计算机网络与建筑智能化系统集成.北京：中国建筑工业出版社，2002
[2]黎连业.智能小区九大系统设计与实现.北京：科学出版社，2003
[3]李仁.电气控制.北京：机械工业出版社，1990
【关键词】模块化；自动化
模块化净水厂是新近兴起的水厂建设方式，其自动化控制系统分为基本配置和高级配置。
模块化净水厂基本配置的自动化系统的每个子系统都具有自动运行的功能。此系统专门针对单元净水模块的组合型工艺进行设计研发，采用一对一控制法，控制效果比同一等级下相当水平的传统控制方式要好，节能较明显，安全性能也有很大的提高。
自动化高级配置系统是在基本配置的自动化控制系统上，为满足不同程度上的更高级的要求而添加的自动化高级辅助控制系统。高级配置提升了中央控制系统的功能，使其包含净水厂运行的组态监控及安全监控，同时在净水厂数据信息管理上采用了信息化系统，主要是SQL数据库管理、web service信息发布等。另外，增添水质在线监测系统。
模块化净水厂整体系统的全自动控制采用基于485总线的集散控制方式，各个子系统内部的过程控制采用闭环控制方式。上级主管信息中心与净水厂中央控制系统、中央控制系统与净水控制主站系统、中央控制系统与其它控制系统（一级提水控制系统、二级供水控制系统、反冲洗控制系统、消毒控制系统等）、净水控制主站系统与净水控制从站系统之间的控制采用集散控制方式的485总线技术。
一、自动化系统基本配置
1.入水系统
模块化净水厂系统的入水系统主要组成为流量在线检测仪表、入水流量调节阀构件等，可满足不同程度上的要求。可分别进行手动、自动控制。手动状态下，可以根据实际需要处理要求，手动调节入水流量控制器，使每台设备的入水量达到需要量即可。操作简单易行。自动状态下，入水系统会自动根据净水系统的工作情况需要，流量在线检测仪表返回的流量信息，确定每台净水设备的入水流量。入水控制系统根据控制软件程序设定程序控制入水流量调节阀构件，达到系统自动设定的入水量。
2.净水系统
模块化净水厂系统由若干5000吨/天的单元净水模块组成，单元净水模块均采用技术先进的新型组合净水工艺。工艺流程包括：净水过程和反冲洗过程两部分。根据反冲洗对象不同分别反冲洗石英砂滤料和活性炭。净水控制主站的DCS分散控制方式：净水控制主站系统通过DCS分散控制方式的485总线串联多台净水控制从站系统，向各个净水控制从站系统收集或传送数据、请求或控制指令，根据净水量的要求协调各个净水控制从站系统的投入或退出。中央控制系统通过DCS分散控制方式的485总线串联净水控制主站系统及其它控制系统，向各个控制系统收集或传送数据、请求或控制指令，根据净水工艺要求协调各个控制系统的运行或停止。
3.二级变频供水系统
二级供水控制系统，采用变频供水系统，系统的控制主件为变频器、软启动器，智能控制主令件采用可编程控制器（PLC），人机对话操作平台采用触摸式文本显示器，外部压力/流量信号采集采用智能模拟及数字采集模块。二级供水控制系统，运行方式由手动及自动两种。二级变频供水系统采用用户末端多点控制法及大小泵匹配运行模式。节能效果较基本配置的净水厂出厂压力为基准的变频控制技术节能达40%以上。
4.絮凝剂制配投加系统
絮凝剂制配投加系统，负责絮凝剂溶液的制配搅拌工作；絮凝剂投加系统分为自动启停手动调整投加量型和全自动自主控制型，负责制配的絮凝剂溶液的投加量控制。
5.消毒系统
消毒系统采用二氧化氯消毒法。制配原料为盐酸和亚氯酸钠。
二、自动化系统高级配置
1.中央控制系统
中央控制系统是整个水厂的神经中枢。负责各系统工作的协调，各种参数的采集及命令的下达，数据的处理及存储，在高级配置模式下并与供水信息中心进行数据交换，一起构建供水管理数据库。
1.1控制中心功能。①能远程手动或自动控制模块化净水厂内水泵、阀门以及相关设备的运行；②能采集、显示、汇总模块化净水厂内相关的被控对象的数据信息，并形成日报、月报、年报以及变化曲线；③日报、月报、年报及曲线格式。
1.2中央控制系统的DCS控制方式。中央控制系统采用DCS控制方式，即将各个独立的性能或功能控制分解到各个子系统中自行控制，各个子系统之间彼此独立，各个子系统通过485总线方式将自己的数据上传到中央控制系统，中央控制系统将数据进行集中管理，根据数据反馈情况协调控制各个子系统运行。中央控制系统在数据共享上采用有线網络或无线GPRS传输方式，将采集整理后的净水厂系统数据信息上传至上级主管机关，上级主管机关通过净水厂管理软件接收数据，显示净水厂系统的运行情况，同时可以对净水厂系统的各个控制对象实施远程遥控。
2.信息化系统
2.1SQL数据库。数据库是信息资源管理的先进工具，信息处理的核心，在整个系统中起着关键性作用，是系统中重要的组成部分，它负责对数据的输入、整理、归档、查询、打印，进行统一管理，有效共享。
2.2数据库系统分类。数据库系统根据联网情况可分单机数据库系统和网络数据库查询发布系统两种。
2.2.1单机数据库系统。单机数据库系统是指实时采集的数据存储于中央控制室内监控计算机上的数据库里，在此监控计算机上可进行数据的查询、删除、修改、打印等处理。监控计算机未联网，数据不进行远程无线传输，不可以通过网络查询数据。
2.2.2网络数据库查询发布系统。网络数据库查询发布系统主要是构建B/S方式的信息化查询系统，现场采集数据经GPRS无线传输写入服务器的数据库，数据库中的数据以Web方式发布，客户端通过IE方式浏览、查询。用户在客户端查询数据时通过IE向服务器发出请求，服务器端把用户的请求信息进行处理、检索后把结果返回给客户端IE，以供用户浏览。
2.3web service信息发布。全新的WebServer架构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布以及数据库数据的发布。
3.水质在线自动监控系统
高级配置模式下具备水质在线自动监测功能，对出入水水质进行自动监测。出、入水水质监测项目可测定如下参数：①浊度②余氯③供水压力④入水流量⑤供水流量等。设备有：出、入水浊度仪、出水余氯仪、压力传感器、超声波流量计等仪表。
4.厂区安全监控系统
采用电视监控：摄像头为红外夜视型。对模块化净水厂运行情况以及水源进行电视监控，提高水厂及水源的安全性。对所监控画面24小时实时录像。
三、结论
模块化净水厂系统采用技术先进的自动化控制系统，使模块化净水厂的运行不仅实现了全自动及智能化，还实现了对净水厂的远程遥控、监视、数据共享等功能。在净水厂的工艺控制方面得到很大提升。
参考文献
[1]陈良宽主编.计算机网络与建筑智能化系统集成.北京：中国建筑工业出版社，2002
[2]黎连业.智能小区九大系统设计与实现.北京：科学出版社，2003
[3]李仁.电气控制.北京：机械工业出版社，1990