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摘 要： 摘要：自來水廠是現(xiàn)代社會公共服務(wù)系統(tǒng)中不可或缺的一部分，其生產(chǎn)管理水平與人們的健康和用水安全息息相關(guān)。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，我國各地區(qū)自來水廠都逐步開展自動化改造工作。本文針對自來水廠生產(chǎn)過程的自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)工作，先對自動化系的主
摘要：自來水廠是現(xiàn)代社會公共服務(wù)系統(tǒng)中不可或缺的一部分，其生產(chǎn)管理水平與人們的健康和用水安全息息相關(guān)。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，我國各地區(qū)自來水廠都逐步開展自動化改造工作。本文針對自來水廠生產(chǎn)過程的自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)工作，先對自動化系的主要構(gòu)成要素進(jìn)行闡述，然后從多個角度對自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞：自來水廠;生產(chǎn);自動化;設(shè)計(jì);實(shí)現(xiàn)
引言：
在自來水廠的經(jīng)營發(fā)展過程當(dāng)中，其生產(chǎn)效率、穩(wěn)定性和安全性一直備受重視。如今以電氣自動化、計(jì)算機(jī)技術(shù)的現(xiàn)代科技在很多生產(chǎn)領(lǐng)域中都發(fā)揮著重要的作用，而自來水廠生產(chǎn)過程的自動化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)工作，與人們的用水體驗(yàn)有重要聯(lián)系。針對自來水廠生產(chǎn)過程的自動化改造，對提升自來水廠生產(chǎn)效率、質(zhì)量和穩(wěn)定性都有重要的作用。
一、自來水廠自動化系統(tǒng)的主要構(gòu)成
(一)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
在當(dāng)今不同領(lǐng)域的多種生產(chǎn)活動的自動化系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都是不可或缺的一部分。因?yàn)槟壳爸髁鞯淖詣踊刂葡到y(tǒng)都是通過對數(shù)據(jù)的采集、分析，再以數(shù)字信號的方式進(jìn)行控制�？梢�，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能就是對整個系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、轉(zhuǎn)化、處理和儲存，并加以利用。對于自來水廠的生產(chǎn)環(huán)節(jié)而言，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)重點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)信息包括系統(tǒng)中各設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、自來水水質(zhì)信息等[1]。例如，針對自來水水質(zhì)的檢測，檢測對象包括流量、水位、PH值、濁度以及各類添加劑含量等。系統(tǒng)針對這些信息的檢測、收集和上傳，配合相關(guān)系統(tǒng)能夠?qū)崟r評估水質(zhì)是否達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。
(二)監(jiān)視控制系統(tǒng)
在自來水的自動化系統(tǒng)當(dāng)中，監(jiān)視控制系統(tǒng)主要是通過視頻監(jiān)測設(shè)備、傳感器系統(tǒng)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)督的主體。該系統(tǒng)的運(yùn)行依據(jù)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集和上傳的各類數(shù)據(jù)信息，以及通過傳感器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)和可視化視頻材料。通過該系統(tǒng)，可以對自來水生產(chǎn)全國過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)督，并留存相關(guān)視頻，嚴(yán)厲杜絕任何違規(guī)、違法行為的發(fā)生，同時也能對異常情況進(jìn)行及時處理[2]。
(三)集散型控制系統(tǒng)
集散型控制系統(tǒng)(DCS0)主要是依托微型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)自動化控制的系統(tǒng)，也是自來水廠生產(chǎn)過程自動化體系建設(shè)的核心系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠有效的將通訊系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)等有機(jī)結(jié)合起來，通過對數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合相關(guān)生產(chǎn)指令，對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行自動化控制。集散控制系統(tǒng)又分為過程控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)的運(yùn)行和控制信號都通過通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)出，其中充分融合了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件、通訊、顯示及傳感技術(shù)�？傮w來講，集散型控制系統(tǒng)在自來水生產(chǎn)過程的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)信息的全面收集分析，以及對生產(chǎn)過程的全程監(jiān)督，再根據(jù)自來水生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化控制與維護(hù)管理控[3]。
二、自來水廠生產(chǎn)過程的自動化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)策略
(一)水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)
水質(zhì)監(jiān)測是自來水廠自動化生產(chǎn)中不可或缺的一部分，關(guān)系到自來水生產(chǎn)質(zhì)量，更關(guān)系到人們的用水安全。如表1所示，在自來水廠生產(chǎn)過程的自動化設(shè)計(jì)中，需要設(shè)計(jì)一套自動化儀表系統(tǒng)，根據(jù)國家規(guī)定，對自來水的水質(zhì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行全面檢測。該系統(tǒng)當(dāng)中，需要用到的儀器包括水質(zhì)濁度檢測儀、酸堿值檢測儀、漏氯警報(bào)裝置等檢測設(shè)備，以及水位測量儀、電磁流量計(jì)等流量測試設(shè)備。通過微型機(jī)與這些儀器設(shè)備進(jìn)行連接，收集實(shí)時數(shù)據(jù)，再由水質(zhì)分析軟件及技術(shù)人員進(jìn)行水質(zhì)分析。
(二)自動化控制系統(tǒng)
1.現(xiàn)場控制。在自來水廠的生產(chǎn)活動現(xiàn)場控制工作中，需要對各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)、區(qū)域進(jìn)行視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)監(jiān)控。重點(diǎn)監(jiān)控位置包括泵房、控制室、凈化池等，監(jiān)控內(nèi)容包括各類設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、工作人員的工作規(guī)范性、各類外加劑的添加規(guī)范等。
2.主控制。主控制是自來水廠自動化控制的核心部分，也就是對自來水生產(chǎn)加工中各個環(huán)節(jié)、站點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控管理。如圖1所示，主控制系統(tǒng)位于自來水廠自動化系統(tǒng)的核心部位，融合了GPS、交換機(jī)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等主要設(shè)備，廣泛收集各個環(huán)節(jié)及站點(diǎn)的信息。然后，系統(tǒng)對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，評估整個自動化系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對自來水生產(chǎn)過程的遠(yuǎn)距離、實(shí)施監(jiān)控和控制。另外，該系統(tǒng)該負(fù)責(zé)將一些有決策評估參考價值的信息上傳至自來水廠管理部門，為自來水廠經(jīng)營管理策略規(guī)劃提供重要參考依據(jù)。
(三)水處理控制系統(tǒng)
如今，我國自來水廠的自動化系統(tǒng)正逐步邁向精細(xì)化、動態(tài)化、智能化的技術(shù)領(lǐng)域，一些先進(jìn)的現(xiàn)代技術(shù)、工藝逐步被應(yīng)用到自來水生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)當(dāng)中。尤其是在傳統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)中通過升級優(yōu)化而具備智能化能力的系統(tǒng)，能夠在信息處理分析以及自動化控制的過程中，協(xié)助技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏洞和異常情況，再通過相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，并持續(xù)提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率、穩(wěn)定性和安全性。
(四)變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用
眾所周知，在如今科學(xué)的發(fā)展理念下，節(jié)能增效、生態(tài)環(huán)保，成為社會各界關(guān)注的重點(diǎn)。在自來水生產(chǎn)過程的自動化設(shè)計(jì)中，也要重視現(xiàn)代節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用。在過去的自來水供應(yīng)系統(tǒng)當(dāng)中，系統(tǒng)面臨著不同季節(jié)水源質(zhì)量不同的情況，同時還面臨著不同區(qū)域用水高峰期的挑戰(zhàn)。而面對不斷浮動的用水量，傳統(tǒng)自來水廠都需要耗費(fèi)大量的電能和技術(shù)資源，來保證用戶的用水體驗(yàn)。而像變頻技術(shù)這樣的節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，可以讓自來水廠的控制系統(tǒng)在用水高峰、低峰期實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)控，在保證用戶用水需求的基礎(chǔ)上降低電能消耗。具體來講，自來水廠自動化控制系統(tǒng)中的變頻設(shè)備，主要是基于系統(tǒng)實(shí)際狀況、用戶需求情況，通過變壓、變量的方式，靈活控制系統(tǒng)的生產(chǎn)強(qiáng)度，對設(shè)備水體轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)速、壓力進(jìn)行調(diào)控，達(dá)到節(jié)能的效果[5]。
(五)機(jī)電一體化系統(tǒng)
機(jī)電一體化系統(tǒng)也是自來水生產(chǎn)過程自動化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)內(nèi)容，通過機(jī)電一體化系統(tǒng)，將傳統(tǒng)自來水生產(chǎn)過程中的過濾、沉淀等環(huán)節(jié)融入到一個設(shè)備之中集中完成。這種方式一方面可以提高相關(guān)水處理環(huán)節(jié)和工藝的執(zhí)行效率，另一方面還可以節(jié)約自來水廠的生產(chǎn)空間資源。同時，針對相關(guān)環(huán)節(jié)問題及設(shè)備故障的定位檢修也更加便捷，還可以提高設(shè)備維修保養(yǎng)效率。另外，自來水廠生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)還可以加入自動排污、自動反洗技術(shù)，有助于進(jìn)一步提高自來水生產(chǎn)質(zhì)量，為用戶帶來更優(yōu)的自來水。
結(jié)束語
綜上所述，在當(dāng)代社會發(fā)展過程中，自來水廠一直扮演著至關(guān)重要的角色。隨著現(xiàn)代城市化進(jìn)程不斷加快，以及各類現(xiàn)代化技術(shù)涌現(xiàn)出來，自來水廠傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式已經(jīng)無法跟上時代的腳步，無法滿足人們更高的自來水使用要求。為此，自來水廠應(yīng)當(dāng)重視對傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的弊端分析，然后積極引進(jìn)信息化、計(jì)算機(jī)、通訊網(wǎng)絡(luò)、機(jī)電一體化等現(xiàn)代科技，通過科學(xué)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對自來水生產(chǎn)過程的自動化體系建設(shè)。只有這樣，才能全面提高自來水廠生產(chǎn)管理水平，為用戶帶來更好的用水體驗(yàn)。——論文作者:梁先西
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