连云港市自来水有限责任公司 江苏连云港 222000
摘要：随着城镇化进程的加快，我国重要基础设施建设取得了显著的成效。在城市市政建设中，明渠水体提质工程是提高渠道水体的溶解氧，并始终保持在较高的水平，透明度改善，保持水质不黑臭；遇到雨天污水溢流或其他突发性排污导致水质恶化时，在72小时内使渠道水体恢复至不黑臭状态，改善水体水质。作为整个污水处理系统中重要的组成部分，明渠水体提质工程在新时期中大大提升了城市生活品质。本文就明渠水体提质工程电气及自控设计展开探讨。
关键词：明渠水体提质工程；电气及自控设计；视频监控
引言
在城市明渠水体提质工程建设过程中，必须严格按照规定要求进行工程设计，特别是电气自控设计。设计师应当坚持科学合理的设计原则，对城市明渠水体提质的概念进行充分掌握，根据实际情况优化设计方案，保证明渠水体提质电气系统运行的安全性、稳定性与可靠性，从而充分发挥出城市明渠水体提质的各项功能。
1排水体在渠道工程中的应用情况
横排主要作用是排除因渠道渗漏水造成渠底破坏的排水设施，是渠道工程附属设施，常布设于渠底基础不稳定的部位，如膨胀泥岩的基础、有地下明水的基础面，就目前所知已应用于大部分的渠道工程，如：南水北调工程。
2案例分析
武汉某明渠全长1.2km，渠道宽度为20m。明渠水体提质工程主要工程内容包括明渠水生态修复工程、面源污染削减、清淤工程、生态监测等，其中水生态修复工程配置纳米曝气机5套、潜水推流曝气机16台、水质在线监测设备2套；为方便明渠设备集中管理，新建明渠集中管理房1座。明渠水体提质工程的工艺、生产设备，其运行状况将直接影响整个明渠水体提质系统安全、高效运行。进一步提高电气、自控的设计和实施水平就显得格外重要。明渠水体提质工程电气及自控设计一般包括：工程范围内用电设备供配电设计、防雷及接地设计、集中控制系统PLC系统配置、水质在线监测、视频监控配置等。
3电气设计
3.1电气设计范围及内容
根据工艺专业提供的用电设备，按照国家有关电气专业设计规范及标准进行本工程电气设计。以10KV进线电缆终端为界，具体设计内容包括：10KV箱变，管理房、纳米曝气机、潜水推流器、水质在线监测设备、视频监控的配电，防雷接地，电缆敷设设计。
3.2供电系统
在明渠水体提质整个电气系统中，属于二级负荷的设备有应急照明、消防、报警以及监控设备，其他为三级负荷设备。明渠水体提质长度比较长，所以供电采取10kV高压供电。在考虑到低压电源的供电半径后，将2台变电站安装在明渠水体提质中，负责为其中的全部用电设备提供电源。各个防火区中都要进行相应配电单元的设置，并进行电能计量装置的安装。供电方式为交流220/380V三相五线，配电系统为TN-S低压配电系统。对于普通设备，电缆需要具备良好的阻燃性能；对于火灾发生时仍要工作的设备，需要选取矿物绝缘电缆。同时，为防止因意外断电导致安全事故，明渠水体提质中还进行了EPS应急电源的配置，数量为3，以此满足意外断电时的消防以及照明需求。除此之外，还要沿着明渠水体提质的线路安装检修插座，插座等级为IP54，容量为15kV，布设间距为50m，高度则为0.5m。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.3计量与功率因数
用电计量方式由供电局确定，设计采用高供高量的计量方式。明渠内其他用电按规范设置电工测量仪表及用电计量仪表。为了提高用电设备运行功率因数，设计在低压侧采用集中补偿方式进行补偿，无功补偿装置。采取自动投切的方式，满足补偿后10kV高压侧功率因数不低于0.95。
3.4电力电缆系统
电力电缆系统选择及敷设要点：明渠水体提质内自用电缆沿专用电缆桥架、电缆支架或线槽敷设；电缆桥架（或支架、线槽）至各设备的支线电缆采用穿钢管敷设方式，电缆桥架（支架或线槽）跨越防火分区时设防火封堵，穿线管、桥架等过结构伸缩缝时需做伸缩处理，并保持良好的电气通路。
3.5防雷接地
根据计算，本工程不设防直击雷的措施。所有电气设备外露可导电部分、电缆支架等需利用接地干线（PE）可靠接地。建（构）物内所有金属管线、金属构件、金属栏杆、金属门窗及PE线等均作可靠等电位联结。工作接地、保护接地及防雷接地共用接地体，主体建（构）物接地电阻不大于1欧姆，辅助建（构）物接地电阻不大于4欧姆。380/220V低压配电接地型式采用TN-S系统。高低压电气设备接地保护，以及防雷保护共用一套接地网，接地装置利用构筑物基础内主筋，并引出与人工接地体相连，要求接地电阻不大于1欧。
4自控设计
4.1安防系统
安防系统包括视频监控、警报、出入口控制和明渠水体提质工程安全管控四部分。视频安防监控系统与入侵报警系统、预警与报警系统、出入口控制系统、照明系统联动。当报警发生时，打开相应位置的正常照明设备，报警现场画面切换到指定的图像显示设备并全屏显示。明渠水体提质工程出入口设置出入口控制装置，出入口控制装置状态信号通过ACU箱内以太网交换机送至分控中心。明渠水体提质人员安全管控系统由脐带式无线通信基站组、综合控制器、扩展基站、专用智能终端、标识卡、管理软件等组成，系统可实现入侵报警、人员定位、在线式电子巡检、无线语音通信等功能。
4.2PLC系统配置
由于明渠距离较长，各设备均匀分布在明渠内，为便于集中控制，明渠内共设置5套远程分布式I/O系统、2套水质在线监测设备，均通过光纤传输至管理房光纤交换机，最终接入管理房PLC系统以实现对明渠水生态设备的集中控制。在明渠管理房内设置一台PLC柜，用于明渠内的水生态修复纳米曝气机、潜水推流器、水质在线监测等设备的自动控制，设备和供配电系统的运行状态采集、工艺检测仪表的实时检测数据上传等，将采集的数据与信号通过以太网上传至控制室内，便于站内集中管理，接收中控室的控制指令，实现对工艺设备的远程控制。预留4G无线路由器，通过接入互联网，使明渠可以与智慧城市等更高级别的控制中心进行数据交换和远程控制。 在管理房控制室内设置工程师站，配备工业计算机一台。主要功能为接收控制层传送来的各工段的工艺参数及设备状态。计算机动态显示生产过程，各种工艺参数趋势图，为生产管理提供依据。PLC站与控制室之间通过100M工业以太网进行数据通信和信息交换，通讯介质为光纤；PLC站与高、低压智能电表之间采用Modbus通讯协议。
4.3安全防范系统
安防系统主要包括闭路电视监控系统、出入口控制系统以及防盗报警系统这三个子系统，在设计时应当加以注意；在控制中心上设置闭路监控机房，将机柜监视器设置在各个区域的设备之间；将门禁读卡器设置在明渠水体提质的所有检修口位置、区域设备门口位置等。将防盗报警探测设备设置在明渠水体提质的所有进料口、检修口、区域设备之间的位置，一旦出现非法入侵现象能够及时报警。选择红外微波双鉴探测器作为防盗报警探测器；在各个防火分区中，采取吸顶安装方式，每隔约200m进行1台球型摄像机的设置，实时监视和跟踪明渠水体提质内部状况。
结语
本文以一个常规明渠水体提质工程为例，描述明渠水体提质电气及自控设计中内容和部分注意事项，为类似项目电气及自控系统设计提供了参考和借鉴。
参考文献
[1]袁钲.浅析雨水及污水提升泵站电气设计[J].水利与电力,2016(03).
[2]李政芮.电气接地和电气安全问题探析[J].山东工业技术,2016(01):172+181.
论文作者:田菲,张健榕
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/10/9
标签：明渠论文; 水体论文; 工程论文; 设备论文; 系统论文; 在线论文; 电气论文; 《建筑学研究前沿》2019年13期论文;