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摘要：近年来我国对水资源的利用率逐渐提高，通过污水的处理，水资源可以实现净化、二次利用，小型城市生活的污水处理，借助电气与自动控制系统，避免人工控制的不充分，建立泵池、水解酸化池、沉砂池等结构，将各个工艺衔接起来，集成化系统监视污水处理的工艺合理性，从而让水资源得到合理的利用，被污染的水得到合理的控制，利用电气功能进行实验取样，找到具体的污水处理措施，自动报警、控制污水管理，从而实现城市污水自控的有效性。
关键词：小型城市；生活污水；处理厂；电气；自控系统设计
引言
虽然当前污水处理系统还处于落后国际水平的阶段，但目前我国的污水处理，已经结合不同情境下的污水处理需求，创造出多样化的处理方式，建立了污水处理的特殊空间，此时结合智能、自动的污水控制技术，可检测污水水质。目前大型的污水处理厂已经开始沿用自动化设备，但小型城市污水处理中，还没有全然进行自动技术的变革，应分析自动系统设计的原则，在污水处理中发挥出电气优势，提高污水处理效率。
一、自动控制系统的设计的原则
1.缩减成本，强化运营
城市污水处理中，由于处理的环节较为复杂，各个环节都可能造成污水的净化不当，系统的运行中产生的耗损也较大，这个过程中不仅运营存在风险，同时成本耗损、资源浪费，还制约污水处理效率。自动化体系控制的出现，根本上解决了这些问题，虽然早期进行设备填充需要一定的经费支撑，但后续缩减的成本足够填补这些问题，让污水处理运营更加系统化、流程化、准确化。
2.国产选择，针对设计
虽然国际化的污水处理先于我国，但近年来我国的污水处理也形成了地域化的针对体系，这种个性化的污水处理、特异性的处理要求，均应借助我国的控制系统，，利用合适的仪表等满足现有的设计要求，我国的部分设备已经达到了污水处理的要求，而对于小型城市生活污水处理来说，这些设备已经足够支撑污水处理，那么就不需要利用国际高昂的设备材料配合设计，以便于缩减成本。
3.合理规划、节约经费
对于小型城市生活污水处理来说，缺乏经费是设计上的一大问题，因此在设计的各个原则上，都应注重对成本的节约，在设计中铺设网络电缆，应具体分析中央控制站与现场控制站之间的联系，避免位置的错乱，通过合理的规划减少铺设上的成本浪费，这样可以在细节问题上节约成本，设计上合理的协调各个环节，让污水处理的设计符合当下的小型城市生活污水处理条件。
二、小型城市生活污水处理厂电气与自控系统设计
1.系统组成
全厂自动化控制系统遵循“分散控制、集中监控、危险分散、数据共享”，由水质在线自动化检测和控制系统，以及过程数据处理系统三大部分组成。
2.系统要求
控制系统采用全开放式，支持不同计算厂家的硬件在同一网络中运行，并支持实时多任务，多用户的操作系统；网络介质要求使用可直埋的光缆，在出现故障时，可在线增加或删除任意一个节点，都不会影响到其他设备的运行和通讯。
3.系统功能
数据采集与控制功能：各种仪表的模拟量采集，各种设备开关信号采集，在线仪表数据收集。值班人员在中控室通过计算机的键盘或鼠标，根据工艺条件和控制要求，按规定时间周期设定的逻辑顺序等自动地启动或停止某些设备，或进行交替运行，或设定控制调节参数。自动检测功能：设计时是采用PLC来实现整个系统各个工艺设施的监控。
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该系统可以自动、连续地检测并记录和显示出污水处理过程的水质参数（SS、DO、COD、PH等），过程参数（温度、压力、水位、流量等），电气参数等数据，以及设备的运行状况（自动、手动、运行、停止、故障、本次运行时间、累计运行时间、阀门开关及开度等）。实行每天24h不间断地循环检测采集到的数据，进行处理、归类并以原始数据文件形式存入服务器。故障报警及处理功能：控制系统有一套完整的自诊断功能，可以在运行中自动地诊断出系统的任何一个部件是否出现故障，并且在监控软件中及时、准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点、及相关信息。数据输出功能：根据监控采集到的数据，生成全厂的生产工艺流程实时动态图，给操作人员提供清晰、友善的人机界面，反映生产工艺流程的实时数据，完成报警、历史数据、历史趋势曲线的显示和查询。同时可以生成各类生产运行管理报表、日报表、月报表和年报表。
4.上位机系统
在综合楼二楼中央控制室内设2台监控计算机，一台作为工程师站（做编程、操作、记录用），另外一台作为操作员站（仅作操作、记录用），两站均作数据备份。为保证监控计算机能稳定运行，并在掉电后能保存工艺参数数据，减少掉电对电脑的危害，设立一套UPS系统，容量为5KVA，掉电后能至少保持30分钟工作时间。另外设一套数据服务器及两台打印机。室内还设置大型DLP无缝拼接大屏幕显示系统（显示面积2×2×70寸），用以直观显示全厂工艺流程、设备工况及主要参数值。大屏幕显示系统通过与摄像监控管理计算机相连，实时监视全厂生产区域工况、主要生产设施的运行状态。监控计算机主要实现以下功能。故障登记表：监控管理计算机的显示器，无论显示何种画面及操作人员在执行何种操作，均在画面的下栏处显示故障登记表，并实时弹出新生故障警示框，使得操作人员随时随地都能了解污水厂的故障实况，计算机会自动把现场发生的故障登记入“故障登记表”中的记录。故障分一般故障和紧急故障，如水泵过载报警等属于一般故障，液位达到高位而未有水泵启动、进水水质参数超过进水标准等属于紧急故障。故障时，显示器上警示框红闪，并伴有5秒时长间隔报警声。要求操作人员在3分钟内作出响应，3分钟后均改为1秒时长间隔报警声，报警在操作人员响应后解除。系统控制：系统的控制方式，一般分“自动”、“手动”，“自动”还分为“自控”和“中控”。“手动”、“自动”由操作人员在现场控制箱上选择，“手动”由操作人员在现场控制箱上启动和停止设备。“自控”由现场PLC站根据事先设定的逻辑程序依据工艺参数状况决定设备的启停。“中控”由中控室内操作人员在上位机上实现对设备的启停。在上位机单体构筑物界面图上，设置设备“启动”和“停止”按钮，并设置“自控”、“中控”选择按钮，并在设备图案旁显示设备控制方式状态。工艺参数设定：功能参数设定有两大类，第一类是连续回路控制中的控制值设定，如进水泵池液位值、生物池溶氧值、药剂投加量等；第二类是报警极限设定，如泵池的高、低液位报警、主要设备的高电流报警等。可以利用计算机的先进功能，优化出污水处理的工艺参数，提供给厂长指挥调度生产。
结束语
污水处理厂的电气自控系统节能设计可以从多个方面入手，是一项系统且复杂的工程。立足于污水处理厂污水处理工艺的要求，对电气自控系统的节能设计思路构建展开了分析与探讨，希望能够为后续相关实践工作的开展提供一定的参考与帮助。
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论文作者:王志刚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年21期
论文发表时间:2020/2/27
标签：污水处理论文; 系统论文; 故障论文; 设备论文; 自控论文; 操作论文; 污水论文; 《建筑学研究前沿》2019年21期论文;