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【摘 要】稳定性和安全性是自动化设计最关心的问题，只有稳定运行的系统，才能确保业主监控系统平稳运行。系统的技术先进性是系统高性能的保证和基础，同时可有效地减少使用人员和系统维护人员的麻烦。良好的可扩展性则是为了用户的发展考虑。随着污水处理监控系统应用时间的增长，未来对监控系统的要求更高。本系统设计能充分发挥污水处理工程设施的效能，同时提高了工作效率、转变落后工作方式。
【关键词】污水处理；自动化系统；远控
1、工程概况
梧州市第二污水处理厂工程项目（简称梧州二污工程）建设规模为处理污水量4万吨/日，分两期建设。项目一期工程由污水处理厂和污水收集系统两大部分组成，工程主要内容包括按照总规模4万吨/日一次性完成征地；厂区主体土建工程除反应池和二沉池处理规模按2.0万吨/日建设外，其余主体工程均按4.0万吨/日建设；新建鸳江泵站至污水厂污水输水管网；改造鸳江泵站、桂东医院泵站（即下关泵站，以下同）（规模为2.0万吨/日）及相应的供水供电系统。
2、工艺流程及系统框架
梧州第二污水厂的生物处理工艺为改良AA/O，出厂水水质要求达到国家一级B排放标准。污水处理工艺基本流程为厂外提升泵房（鸳江泵站和下关泵站）送水、沉砂池沉淀、AAO生物池处理水质，经二沉池和紫外线消毒池后出水。
梧州第二污水厂控制系统以实现整个污水厂的全集成综合自动化控制为目标，主要由二部分组成：自动监控系统、视频安防系统组成。生产现场（含厂区及厂外泵站）实现全天24小时无人职守，生产控制及管理集中在控制中心（中控室）执行。
监控网络采用百兆光纤星型组网方案，其中主干传输采用100M工业以太网交换机，支持IEEE802.3规约和标准的TCP/IP协议，实现数据的高速传输和实时控制。现场的PLC控制站选用GE PLC的PACSystem RX3i。
视屏系统采用“模拟传输、数字存储”方式。监控站点为动点监控。室内外监视点用高速球，中控室内用枪式摄像头监控。周界安防系统使用主动红外报警器，通过红外线束发射和对端接受，当有人在保护线阻隔，便发出警戒报警。
3、系统方案设计
污水处理厂流程为：污水生化处理采用A2/O工艺方案，污泥处理采用机械浓缩直接脱水方案，其主要工程内容为：（1）预处理系统；（2）污水二级处理；（3）污水消毒后处理；（4）污泥处理；（5）厂内附属建筑物；（6）供电系统及自动控制系统；（7）供水系统。
3.1 控制系统
根据梧州第二污水厂各生产环节的工艺流程，按工艺及地理位置布局要求，污水处理厂自动控制系统采用分布式控制方案，在每一生产区域设立现场控制站，完成对本区域内设备和过程的监视，操作和控制。区域按工艺及设备分布进行划分，各站之间通过高可靠性和实时性强的工业局域网络相连，通讯模式为N：N对等通信，实现“管理集中和控制分散”的目标。监控系统整体采取分层结构模型，设立调度中控层控制（中控室远控），PLC控制站层控制（触摸屏控制），设备级及装置现地层控制（现地控制箱操作），据此，系统设置四个现场监控PLC控制站和一个中央控制管理总站（如图1）。
如图所示：中控室在第二污水厂综合楼内，生产过程监控系统由操作员工作站、工业以太网设备、PLC控制站及现场传感器及仪表仪器组成。
监控网络结构采用星型结构，一台工业交换机放置于中控室做核心汇聚交换机用，3台接入层工业交换机分别放置鸳江泵站PLC控制站、下关泵站PLC控制站、厂区1＃PLC控制站接入层交换机通过光口直接连接中控室核心交换机光口。厂区2＃PLC控制站柜在中控室，直接通过电口直连到核心交换机。
鸳江泵站PLC控制站、下关泵站PLC控制站到中控室之间网络连接需铺设长距离单模光纤，直连中控室核心交换机的光纤通道。厂区1＃PLC控制站通过多模光纤在厂区电缆沟（部分开挖埋管）敷设，直连中控室核心交换机的光纤通道。厂区2＃PLC控制站在中控室内直接通过网线连接核心层交换机。
操作员工作站安装实时监控软件、报表系统等，以实现对生产现场设备状态的实时监测、远程控制、生产过程数据存储分析、报表报警打印、Web对外展示等功能。
操作员工作站通过控制网络远程控制现场重要设备或机组的开、关、停和运行参数设定，监测设备及仪表的运行工况和运行参数。
监控系统在生产现场设置4个现场PLC控制站（分别为鸳江泵站PLC控制站、下关泵站PLC控制站、厂区1＃PLC控制站、厂区2＃PLC控制站），PLC控制站实现设备间的联动逻辑控制，要求依照工艺实现设备的过程控制和反馈控制生产现场PLC控制站配置触摸屏，操作人员可通过对该触摸屏对监控范围内的设备进行就地集中监视控制，或在中控室授权后可就地更改设定本站的工艺控制参数。
3.2 仪表工程
整个系统由以下单元组成：
采样单元、预处理单元、分析监测单元、超标留样单元、控制单元等组成。
采样单元完成水质自动监测的水样采集；预处理单元包括水样预处理装置、自动清洗装置及及辅助部分，配水单元直接向自动监测仪器供水，具备自动反清（吹）洗功能；水质自动监测仪器完成水质监测参数的分析过程；超标留样单元配置全天候自动采样器，在水样值超标时自动的采集水样，以储备超标水样，供人工检测；系统控制单元完成系统的监控操作、各类数据的采集等。
3.3 视频监控系统
监控系统通过系统前端监控点摄像机采集图像信息，矩阵主机处理后在相连的监视器反映监控场景；配置带云台的摄像机，其云台、镜头的控制由矩阵切换主机主控键盘操纵；矩阵切换主机可以把每一个监控点的图像人工（或自动）切换到与主机相连的监视器上显示；为了便于管理和监控，系统在监控图像录放上，将水厂生产单体的监视图像与安防方面的监视图像录放分别处理。设置硬盘录像机进行单体视频录像及画面回放，监控画面处理后可在网络上进行管制阅览便于管理人员了解水厂生产情况；防区（水厂围墙及重要部门）报警信号通过矩阵主机处理后启动录像机及警号，实现防区联动报警录像功能；这样，整个系统的负载均衡，生产与保卫工作适当分开，门卫中心可以切换显示全厂任何监视现场的情况；系统的优化程度加强。
3.4 周界安防系统
为了保证厂区的生产安全，防止非法入侵，系统采用红外对射报警系统。通过设置的多对红外报警探头全天候监视厂区四周围墙及大门的安全，一旦警情产生，报警触点信号上传控制中心报警处理中心；处理中心接受到报警信号后，联动预置的摄像机指定到报警场所，同时通知值班人员处理警情，杜绝事故发生。
红外报警探测器选择四光束室外型外线探测器。增益回路自动调节感应度控制，适应雨、雾、雪等恶劣气候。
3.5 接地和防雷系统
本工程采用的具体防雷措施主要包括：
1）中心和分控站的室外防直击雷措施：采用地网、下引线、接闪装置，与电网接地系统共用处理；
2）中心和分控站机房接地装置：开凿结构主筋或设置人工地网，设置热镀锌扁钢接地干线，专用设备接地预留端子；
3）光端接入设备防雷：配RJ45接口防雷器；
4）市电电源进线防雷器；
5）交换机配RJ45接口防雷器；
6）UPS防雷器，开关电源防雷器；
7）DVD、功放、广播等设备电源防雷器；
8）摄像机直击雷防雷措施：采用地网、下引线、接闪装置；
9）水质分析仪表和过程控制仪表的电源及信号防雷器；
10）强电电源线路金属屏蔽；弱电电源、信号线路金属屏蔽。
4、系统优势
系统具有良好的兼容性和可扩展性，充分考虑将来仪表的扩充要求，相关设备保留相应的余量和接口。为用户构建了一个统一的平台，运用通用的工业协议，和标准接口，保证主流产品接入的可兼容性。相关设备点保留相应的接口余量，可以增加监测参数；系统可以配置增减相应接入设备。
系统引入了高速冗余环的概念，它确保即使在网络重构时也能实现连续的生产。具有超级冗余环技术(HIPER-Ring)，DualHoming链路；支持端口优先级，微秒级端口延迟，保证了系统的实时性；可在不断电情况下更换模块，维护、维修方便；卡轨式交换机采用无风扇设计，故障率低；工业标准产品，可靠性高。
5、结语
在污水自动化监控系统实施时，要充分考虑系统硬件设备、软件故障诊断，对于硬件设备的故障都由硬接点完成，针对硬件和软件的级别做相应的分类，软件也针对的软件级别做相应的分类，当出现报警时监控画面上第一时间弹出报警画面，相应的显示故障的原因，自动进行备用设备的自动切换，并自动将事件存储。便于事故分析。目前整个系统已经安全平稳的运行并获得用户好评。
参考文献
[1]〖计算机控制技术与系统〗吕振中 中国电力出版社 2000
[2]〖水开发和利用〗刘善建 中国水利水电出版社，2000
[3]〖网络交换〗Karen Webb（美）人民邮电出版社，1998
【关键词】污水处理；自动化系统；远控
1、工程概况
梧州市第二污水处理厂工程项目（简称梧州二污工程）建设规模为处理污水量4万吨/日，分两期建设。项目一期工程由污水处理厂和污水收集系统两大部分组成，工程主要内容包括按照总规模4万吨/日一次性完成征地；厂区主体土建工程除反应池和二沉池处理规模按2.0万吨/日建设外，其余主体工程均按4.0万吨/日建设；新建鸳江泵站至污水厂污水输水管网；改造鸳江泵站、桂东医院泵站（即下关泵站，以下同）（规模为2.0万吨/日）及相应的供水供电系统。
2、工艺流程及系统框架
梧州第二污水厂的生物处理工艺为改良AA/O，出厂水水质要求达到国家一级B排放标准。污水处理工艺基本流程为厂外提升泵房（鸳江泵站和下关泵站）送水、沉砂池沉淀、AAO生物池处理水质，经二沉池和紫外线消毒池后出水。
梧州第二污水厂控制系统以实现整个污水厂的全集成综合自动化控制为目标，主要由二部分组成：自动监控系统、视频安防系统组成。生产现场（含厂区及厂外泵站）实现全天24小时无人职守，生产控制及管理集中在控制中心（中控室）执行。
监控网络采用百兆光纤星型组网方案，其中主干传输采用100M工业以太网交换机，支持IEEE802.3规约和标准的TCP/IP协议，实现数据的高速传输和实时控制。现场的PLC控制站选用GE PLC的PACSystem RX3i。
视屏系统采用“模拟传输、数字存储”方式。监控站点为动点监控。室内外监视点用高速球，中控室内用枪式摄像头监控。周界安防系统使用主动红外报警器，通过红外线束发射和对端接受，当有人在保护线阻隔，便发出警戒报警。
3、系统方案设计
污水处理厂流程为：污水生化处理采用A2/O工艺方案，污泥处理采用机械浓缩直接脱水方案，其主要工程内容为：（1）预处理系统；（2）污水二级处理；（3）污水消毒后处理；（4）污泥处理；（5）厂内附属建筑物；（6）供电系统及自动控制系统；（7）供水系统。
3.1 控制系统
根据梧州第二污水厂各生产环节的工艺流程，按工艺及地理位置布局要求，污水处理厂自动控制系统采用分布式控制方案，在每一生产区域设立现场控制站，完成对本区域内设备和过程的监视，操作和控制。区域按工艺及设备分布进行划分，各站之间通过高可靠性和实时性强的工业局域网络相连，通讯模式为N：N对等通信，实现“管理集中和控制分散”的目标。监控系统整体采取分层结构模型，设立调度中控层控制（中控室远控），PLC控制站层控制（触摸屏控制），设备级及装置现地层控制（现地控制箱操作），据此，系统设置四个现场监控PLC控制站和一个中央控制管理总站（如图1）。
如图所示：中控室在第二污水厂综合楼内，生产过程监控系统由操作员工作站、工业以太网设备、PLC控制站及现场传感器及仪表仪器组成。
监控网络结构采用星型结构，一台工业交换机放置于中控室做核心汇聚交换机用，3台接入层工业交换机分别放置鸳江泵站PLC控制站、下关泵站PLC控制站、厂区1＃PLC控制站接入层交换机通过光口直接连接中控室核心交换机光口。厂区2＃PLC控制站柜在中控室，直接通过电口直连到核心交换机。
鸳江泵站PLC控制站、下关泵站PLC控制站到中控室之间网络连接需铺设长距离单模光纤，直连中控室核心交换机的光纤通道。厂区1＃PLC控制站通过多模光纤在厂区电缆沟（部分开挖埋管）敷设，直连中控室核心交换机的光纤通道。厂区2＃PLC控制站在中控室内直接通过网线连接核心层交换机。
操作员工作站安装实时监控软件、报表系统等，以实现对生产现场设备状态的实时监测、远程控制、生产过程数据存储分析、报表报警打印、Web对外展示等功能。
操作员工作站通过控制网络远程控制现场重要设备或机组的开、关、停和运行参数设定，监测设备及仪表的运行工况和运行参数。
监控系统在生产现场设置4个现场PLC控制站（分别为鸳江泵站PLC控制站、下关泵站PLC控制站、厂区1＃PLC控制站、厂区2＃PLC控制站），PLC控制站实现设备间的联动逻辑控制，要求依照工艺实现设备的过程控制和反馈控制生产现场PLC控制站配置触摸屏，操作人员可通过对该触摸屏对监控范围内的设备进行就地集中监视控制，或在中控室授权后可就地更改设定本站的工艺控制参数。
3.2 仪表工程
整个系统由以下单元组成：
采样单元、预处理单元、分析监测单元、超标留样单元、控制单元等组成。
采样单元完成水质自动监测的水样采集；预处理单元包括水样预处理装置、自动清洗装置及及辅助部分，配水单元直接向自动监测仪器供水，具备自动反清（吹）洗功能；水质自动监测仪器完成水质监测参数的分析过程；超标留样单元配置全天候自动采样器，在水样值超标时自动的采集水样，以储备超标水样，供人工检测；系统控制单元完成系统的监控操作、各类数据的采集等。
3.3 视频监控系统
监控系统通过系统前端监控点摄像机采集图像信息，矩阵主机处理后在相连的监视器反映监控场景；配置带云台的摄像机，其云台、镜头的控制由矩阵切换主机主控键盘操纵；矩阵切换主机可以把每一个监控点的图像人工（或自动）切换到与主机相连的监视器上显示；为了便于管理和监控，系统在监控图像录放上，将水厂生产单体的监视图像与安防方面的监视图像录放分别处理。设置硬盘录像机进行单体视频录像及画面回放，监控画面处理后可在网络上进行管制阅览便于管理人员了解水厂生产情况；防区（水厂围墙及重要部门）报警信号通过矩阵主机处理后启动录像机及警号，实现防区联动报警录像功能；这样，整个系统的负载均衡，生产与保卫工作适当分开，门卫中心可以切换显示全厂任何监视现场的情况；系统的优化程度加强。
3.4 周界安防系统
为了保证厂区的生产安全，防止非法入侵，系统采用红外对射报警系统。通过设置的多对红外报警探头全天候监视厂区四周围墙及大门的安全，一旦警情产生，报警触点信号上传控制中心报警处理中心；处理中心接受到报警信号后，联动预置的摄像机指定到报警场所，同时通知值班人员处理警情，杜绝事故发生。
红外报警探测器选择四光束室外型外线探测器。增益回路自动调节感应度控制，适应雨、雾、雪等恶劣气候。
3.5 接地和防雷系统
本工程采用的具体防雷措施主要包括：
1）中心和分控站的室外防直击雷措施：采用地网、下引线、接闪装置，与电网接地系统共用处理；
2）中心和分控站机房接地装置：开凿结构主筋或设置人工地网，设置热镀锌扁钢接地干线，专用设备接地预留端子；
3）光端接入设备防雷：配RJ45接口防雷器；
4）市电电源进线防雷器；
5）交换机配RJ45接口防雷器；
6）UPS防雷器，开关电源防雷器；
7）DVD、功放、广播等设备电源防雷器；
8）摄像机直击雷防雷措施：采用地网、下引线、接闪装置；
9）水质分析仪表和过程控制仪表的电源及信号防雷器；
10）强电电源线路金属屏蔽；弱电电源、信号线路金属屏蔽。
4、系统优势
系统具有良好的兼容性和可扩展性，充分考虑将来仪表的扩充要求，相关设备保留相应的余量和接口。为用户构建了一个统一的平台，运用通用的工业协议，和标准接口，保证主流产品接入的可兼容性。相关设备点保留相应的接口余量，可以增加监测参数；系统可以配置增减相应接入设备。
系统引入了高速冗余环的概念，它确保即使在网络重构时也能实现连续的生产。具有超级冗余环技术(HIPER-Ring)，DualHoming链路；支持端口优先级，微秒级端口延迟，保证了系统的实时性；可在不断电情况下更换模块，维护、维修方便；卡轨式交换机采用无风扇设计，故障率低；工业标准产品，可靠性高。
5、结语
在污水自动化监控系统实施时，要充分考虑系统硬件设备、软件故障诊断，对于硬件设备的故障都由硬接点完成，针对硬件和软件的级别做相应的分类，软件也针对的软件级别做相应的分类，当出现报警时监控画面上第一时间弹出报警画面，相应的显示故障的原因，自动进行备用设备的自动切换，并自动将事件存储。便于事故分析。目前整个系统已经安全平稳的运行并获得用户好评。
参考文献
[1]〖计算机控制技术与系统〗吕振中 中国电力出版社 2000
[2]〖水开发和利用〗刘善建 中国水利水电出版社，2000
[3]〖网络交换〗Karen Webb（美）人民邮电出版社，1998