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通常我們說起的水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng),是指采用了SCADA系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、IPC+PLC系統(tǒng)等的水廠自控,甚至目前的智慧水務(wù)、云水務(wù)等利用了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的水務(wù)平臺(tái)。那么這些技術(shù)能不能應(yīng)用在農(nóng)村水廠(站)呢?能否幫助農(nóng)村水廠(站)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制呢?
農(nóng)村水廠(站)是指分布在全國農(nóng)村的、供應(yīng)農(nóng)村生活飲用水的小型水廠,這些水廠基數(shù)大、分布散、單個(gè)項(xiàng)目投資少、管理力量薄弱,甚至沒有收益。農(nóng)村水廠建設(shè)過程中存在缺陷,或者管理跟不上,造成水廠不能持續(xù)發(fā)展,那么這些農(nóng)村水廠還有建設(shè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的必要嗎?
自動(dòng)控制系統(tǒng)是為了幫助水廠正常運(yùn)行,減輕人員操作負(fù)擔(dān),減少浪費(fèi)水,甚至提高水廠運(yùn)行水平、確保水質(zhì)、水量。
目前很多沒有自控設(shè)備的水廠都是采用定時(shí)供水或者過量供水的模式運(yùn)行。定時(shí)供水是每天定點(diǎn)開關(guān)水廠供水,老百姓家里只能在供水時(shí)間段盡量的儲(chǔ)備水,不能很好的滿足老百姓的用水需求。過量供水是指每天隨時(shí)都供水,老百姓用不掉的水則通過清水池溢流,造成了大量的水資源浪費(fèi)。這時(shí)候就需要自動(dòng)控制設(shè)備來輔助水廠運(yùn)行,清水池低水位時(shí),開始凈化設(shè)施,清水池高水位時(shí)關(guān)閉凈化設(shè)施,隨時(shí)保證給居民供水的清水池保持一定的水量,按用水需求開關(guān)凈化設(shè)施。
水廠的運(yùn)行環(huán)節(jié)就涉及到投加絮凝劑、消毒劑,這些投藥若不是自動(dòng)控制就很難保證投藥的準(zhǔn)確性,原水渾濁度高了,需要增加投藥量,原水比較清澈就要降低投藥量,凈化設(shè)施關(guān)閉了也要關(guān)閉投藥裝置。
還有沉淀排泥、反洗等工藝環(huán)節(jié)的自動(dòng)控制,以及對(duì)水廠運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視,都是非常需要自動(dòng)控制系統(tǒng)。
我從事農(nóng)村水廠(站)自動(dòng)控制系統(tǒng)的安裝工作有十多年的時(shí)間,接觸到了多種類型的水廠控制,根據(jù)其功能特點(diǎn)以及發(fā)展歷程簡單分析如下:
第一代:開關(guān)式自控
是由接觸器繼電器等電氣元件組成的最簡單、最基本的控制系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)清水池液位自動(dòng)控制凈水設(shè)施啟停,加藥裝置、消毒裝置的自動(dòng)啟停,低液位報(bào)警、低液位保護(hù),沉淀裝置定時(shí)排泥等,開關(guān)時(shí)自控是第一代水廠控制系統(tǒng)。
第二代:單片機(jī)、PLC(LOGO)自控
單片機(jī)(mcu)是單片微控制器,PLC(Programmable Logic Controller)是可編程邏輯控制器,可以采用編制的程序,來儲(chǔ)存、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等一系列操作。有了PLC等設(shè)施的幫助,農(nóng)村水廠的自控設(shè)施就有了比較大的進(jìn)步,可以執(zhí)行比較復(fù)雜的工藝命令,比如纖維過濾的氣水反洗、V型濾池的氣水反洗、投藥裝置的計(jì)量泵自動(dòng)切換、藥劑自動(dòng)配置等等。同時(shí)隨著遠(yuǎn)程通訊交換模塊的出現(xiàn),使水廠控制系統(tǒng)具備了遙控取水泵、遙測(cè)高位水池或者中間水池等遙控能力。
第三代:PLC+在線儀表
隨著各類在線儀表的應(yīng)用,可以全方位的監(jiān)控水質(zhì)的指標(biāo),同時(shí)使農(nóng)村水廠的自動(dòng)控制更加精準(zhǔn)。配合在線儀表可以進(jìn)行更高級(jí)別的自動(dòng)控制,可以根據(jù)原水的水量、濁度、出水的濁度指標(biāo)等來自動(dòng)調(diào)節(jié)絮凝劑的投加量,可以根據(jù)出水的余氯指標(biāo)來調(diào)節(jié)。在線儀表的應(yīng)用可以從水的質(zhì)、量方面精準(zhǔn)操控,確保農(nóng)村水廠能夠保質(zhì)、保量的運(yùn)行。
第四代:PLC+物聯(lián)網(wǎng)+終端
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,以及手機(jī)、電腦、一體化顯示屏等智能終端的普及,使農(nóng)村水廠逐步實(shí)現(xiàn)了手機(jī)遠(yuǎn)程控制,可以通過手機(jī)APP軟件(電腦終端軟件)監(jiān)控水廠的運(yùn)行。從而使水廠的現(xiàn)場管理向辦公室管理轉(zhuǎn)變,從一人管一廠向一人管多廠轉(zhuǎn)變。PLC控制系統(tǒng)通過通訊模塊和互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)終端連接,在千里之外,操作管理員也可以通過手機(jī)來查看水質(zhì)、各工藝環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀況,可以監(jiān)控并調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行參數(shù),從而實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化控制。
第五代:PLC+物聯(lián)網(wǎng)+云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)+終端
大數(shù)據(jù)和人工智能真正將我們農(nóng)村水廠帶入了智慧水務(wù)時(shí)代,通過新研發(fā)的通訊芯片,利用專業(yè)、開放式的云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)、人工智能,無數(shù)個(gè)農(nóng)村水廠(PLC端)、億萬的農(nóng)村居民用水端(智慧水表)加入其中,可以更加智能的結(jié)合氣象、水庫河流數(shù)據(jù)、居民用水?dāng)?shù)據(jù)等實(shí)時(shí)調(diào)整水廠運(yùn)行狀態(tài)。更加開放的APP系統(tǒng),可以使監(jiān)管單位、供應(yīng)商、運(yùn)行單位等實(shí)時(shí)掌握本轄區(qū)或本單位的農(nóng)村水廠運(yùn)行狀態(tài)。人工智能系統(tǒng)可利用大數(shù)據(jù)分析實(shí)時(shí)的掌控各水廠運(yùn)行情況,并根據(jù)數(shù)據(jù)平臺(tái)信息,提供水廠運(yùn)行的需求提示、最佳參數(shù)和設(shè)置。客戶端也可以通過云平臺(tái)享受更多的便捷,比如運(yùn)行管理客戶端可利用云平臺(tái)、攝像頭進(jìn)行電子巡檢,收費(fèi)客戶端可直接利用云平臺(tái)、智能水表進(jìn)行收費(fèi)管理,供應(yīng)商可利用云平臺(tái)遠(yuǎn)程協(xié)助解決設(shè)備故障、設(shè)備維護(hù)服務(wù)。
目前由于農(nóng)村水廠的項(xiàng)目實(shí)施水平、投資限制和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)未普及等實(shí)際情況,還是以第一代、第二代為主流,逐步實(shí)現(xiàn)第三代、第四代自動(dòng)控制系統(tǒng),并最終整合各平臺(tái),實(shí)行第五代智能云平臺(tái)。
我公司在西南片區(qū)主要推行的為第三代和第四代自動(dòng)控制系統(tǒng),并預(yù)留接口,為升級(jí)為第五代云平臺(tái)做好準(zhǔn)備,希望隨著國家網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)完善、農(nóng)村水廠智能控制系統(tǒng)的普及、專業(yè)高效的維護(hù)團(tuán)隊(duì)(維護(hù)儀表、各類自動(dòng)化設(shè)施)的建成,能夠真正實(shí)現(xiàn)農(nóng)村水廠建得好,管得好,讓老百姓喝上放心水。