水处理自动化控制与数字化融合实践

水处理自动化控制与数字化融合实践

王欣

甘肃省膜科学技术研究院有限公司，甘肃省兰州市 730070

摘要：近年来，我国的水处理工作有了很大进展，水处理自动化技术也越来越先进。相较于传统人工操作，以计算机控制为主的电力自动化技术，在应用过程中具有更好的运行稳定性和精确性，能够有效避免不规范的人为操作对污水处理质量的影响，显著提升污水处理的质量，使其符合新时期生态环保工作的具体要求，进一步凸显水处理工作的生态价值。本文首先分析了电气自动化技术的概况，其次探讨了水处理项目系统组成，最后就水处理自动化控制与数字化融合实践进行研究，以供相关工程进行参考。

关键词：水处理自动化；数字化；实践

引言

传统的水务企业仍存在自动化程度不高、可靠性差等缺点。基于电气PLC自动化技术可以提高水处理稳定性和可靠性，增效降耗。在两化融合背景下，通过自控信号采集到云端物联网系统，作为数字化水务数字基础，同时通过智慧化信息平台的加持、大数据建模分析及智慧化手段的运用，帮助企业提升运营质量、降低运维成本，达到节能降耗提质增效的目的，提升了企业市场竞争力。

1电气自动化技术的概况

电气自动化技术集成了电子技术、微机控制技术、计算机网络技术、自动控制技术、信号处理技术等相关知识。电气自动化技术是一门对各种电气设备具有监测、诊断、控制等功能的综合性学科。在水里”由于大量的电气设备投入使用过程中，电气设备的性能和自动化控制水平将直接影响生产水的效率和产出水的质量。在水处理过程中引进国际、国内先进的电气自动化技术可以提高海水淡化率等一系列的指标，也保证了设备的顺利运行。在生产过程中可以实现对设备的实时监控和控制，对设备进行实时监控为顺利运行起到了有效的保证。因此，在水处理领域，电气自动化发挥着重要的作用。

2水处理项目系统组成

自动化控制系统包括满足要求的硬件和软件平台。即采集仪表（传感器、逻辑控制器及继电器等）与系统软件、编程软件和系统开发；同时根据生产工艺情况和产品实际运行经验考虑了系统辅助设备、扩展容量、操作台和控制箱柜等。系统根据污水处理工艺控制过程、生产管理的要求进行设计配置，设置相应合适的现场PLC控制站对相关的设备进行监测和控制。采用具有网络通信的高性能可编程序控制器、工业控制计算机等构成集成系统。现场PLC自控站可提供EtherNet、工业总线等通信接口。同一个PLC机架上可安装多个通信接口模块。根据工艺处理单元，设置PLC现场控制站。PLC现场控制站与设备控制单元、总线设备之间以标准工业现场总线或以太网相连。

3水处理自动化控制与数字化融合实践

3.1PLC与DCS技术的整合应用

PLC技术虽具有极快的响应速度和较强的逻辑分析与处理能力，但面对极为复杂的运算或控制需求时，仍存在一定的技术局限性。而分散控制系统（DCS）是以微处理器为技术基础，以分散控制、集中操作和管理为设计原则，以多层分级、合作自治为结构形式的新一代仪表控制系统，能够进行十分复杂的运算。因此，在水处理过程中，将PLC技术与DCS整合应用，能够使二者的技术优势形成互补，即使面对更加复杂的处理情况，也能够有效实现各项运行数据的精准、高效、实时采集以及自动化控制。拥有DCS技术支持的PLC技术，具备更强的抗外部因素干扰能力，能够开展更为复杂的自动化控制功能，从而显著提升水处理工作的稳定性、质量性以及高效性。

3.2加氯控制系统的应用

在一些水处理过程中，在过滤前只添加氯。原水过滤前氯化控制的目的之一是去除原水水中含有藻类等杂质;另一个目的是杀死细菌，防止它们粘在设备上。有些水处理工艺不仅在原水过滤前加氯，过滤后加氯，控制过滤。它的作用是对过滤后的水进行消毒。氯化控制方法根据水质指标进行自动控制，一般采用的方法是根据水处理过程的流量顺序控制。在原水中过滤以往的控氯技术一般采用流量比控制，根据原水的指标和流量来控制一定的氯量。当水质原水在产生变化时，加氯量也会产生相应的变化。

3.3污水厂进、出口水质检测间数采仪等数据的采集

可以直接配置数采仪，通过国标环保-212协议，直接发送数据到智慧水务信息平台，平台侧根据传输协议规则进行解析；也可以通过物联网网关，通过网关与数采仪之间连接通信线的方式，进行ModbusRTU通信采集数据，然后通过上传通道MQTT协议上传到云端物联网平台。

3.4工业数据总线及数字仪表技术的应用

数字仪表及现场总线技术在水处理工作中的应用具有以下优势：①能够显著提升水处理过程中各系统设备间数据信息传输的便利性以及实效性，从而增强各系统设备之间的互操性以及水处理过程的整体性，使水处理工作的效率和质量得到有效增强。②能够增强设备间的互用性，尤其是涉及数字仪表技术的设备，相互间能够更便捷地进行交换使用。③能够一定程度上减少变速器的使用量，从而降低设备投入成本，提升水处理工作的经济性。在水处理工作中，数字仪表及现场总线技术不仅包含工业技术总线，还包含电气自动化技术的底层数据通信情况，具有转换现场机械设备数字信息、串联不同数据线之间的关系、数据信息可视化呈现等功能，以此切实提升水处理工作的智能化、自动化水平，提高水处理质量与效率。

3.5定期检查和清洁循环水设备

工业企业发展过程中，要合理进行药剂添加，从而有效避免结垢问题、缓解腐蚀问题。这一过程中，水处理系统不可避免地会存在老化、退化现象，如果相关岗位工作人员未对上述问题提高重视度，并未及时进行设备的检查、清洁，极易导致设备无法正常运转，因此，企业必须加强循环水系统的妥善处理，保证对其中的机械设备进行全面清洁、有效检查。工程实践表明，定期进行设备检查可明显提升循环水的处理效果，同时这也是缩减企业制造成本的必要举措。此外，企业在针对相关机械设备进行检查期间，有时会发生清洁不到位引发的循环水结垢问题，后果便是微生物数量急剧攀升。因此，企业方面必须加强设备清洁、设备检查处理，这对循环水处理系统的合理运作具有重大价值意义，可保证工业循环水处理技术的逐步完善。

3.6无线网络技术的应用

无线网技术是电气自动化技术在水处理工作中最主要的应用形式，能够实现远程控制水处理各项参数、操作的目的。相较于有线网络，无线网络技术具有能耗小、组织方式和分布方式更加灵活、便捷的特点。其在水处理中的应用价值主要体现在两个方面：①实现水处理过程的远程操作，提高水处理效率。②实现运行状态的远程监控，及时发现设备故障，提高水处理工作的稳定性。

结语

综上所述，通过先进的自动化技术，自控信号采集到云端平台，实现算法与智慧化技术在污水厂的实践应用，提高了全厂运营人员的运营技术水平，提供了运营策略依据，节约了水厂运营成本，减少了水厂运营人员，做到了集约化、精细化和智慧化管理运营；实现了集中监控、统一调度和统一运维，以及城镇污水运营数据资源化、管理科学化以及决策智能化，提升了水务企业效率和竞争力，为水务企业轻资产转型、商业模式的创新、“1+N”组团控制提供了技术支撑，实现了数字化赋能实体产业经济。

参考文献

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［3］曲鹏玺． 基于PLC、变频器自动控制的水处理设备改造与实现［Ｊ］． 科学技术创新，2020（28）：30－33．