污水处理工程监控通讯系统

污水处理工程监控通讯系统内容摘要：

点的视频信号通过主、分监控室间的高速以太网交换机送到主监控室。  CCTV监控系统包括摄像机、镜头、配套云台、云台编码器、 VIP和视频监控 污水处理 工程监控通讯系统技术方案建议书 10 计算机。  运行于主、分监控室视频监控计算机的视频管理软件 PROVILOOK可以切换查看各监视点图像， 灵活方便地控制泵站和污水厂摄像机云台的转角和仰角，控制泵站摄像机的焦距，可以宏观和微观地监视泵站和污水处理厂的实时运行图像。  模拟屏显示系统 模拟屏采用地图屏显示方式，动态流动光带流动显示污水总管，高亮 LED 三色显示各泵站的泵组、闸门、格栅机等设备的运行状况，数码管显示各泵站的液位、流量、总管压力等参数，并显示时间、天气。 模拟屏配置和特性： 屏面尺寸： 12500 3500 550mm 接口形式：采用 RS422/RS485 接口以提高串口通信可靠性和抗干扰性。 刷新时间：小于 10S。 发光器件：为高 亮度发光 LED，红、绿、黄三色显示，有常亮、闪烁、熄灭三种显示状态。 发光器件寿命： 17000h。 主监控室配置一台高流明度投影机及 150 寸电动投影屏幕，用于灵活显示视频监控信号、工艺流程或重要画面。 同时在分监控室内设一块大型模拟显示屏，屏面尺寸为 6000 2600 550mm，显示全厂工艺流程和各个工艺设备的运行状态和故障状态，模拟屏显示由视频监控计算机控制，分监控室同时设高流明度投影机一台和 100 寸电动投影屏幕，以方便显示监视点视频信息、工艺流程或重要画面。 污水处理 工程监控通讯系统技术方案建议书 11 第三章 污水处理厂控制系统构成与配置 控制系统的构成 污水处理厂内设有数个现场控制分站，分别负责水区、泥区和排海泵站的工艺参数的采集、设备运行的控制。  现场控制站的 RTU采用国际知名公司的 PLC。  每个现场控制站均配有摄像机、镜头和云台，经 VIP编码实现视频监控。  每个现场控制站均配有电源防雷保护器。  每个现场控制站均配有不间断电源 UPS。 控制方案 污水厂监控系统的控制方式 本监控系统为二级分布式控制系统，中央计算机为第一级，污水厂的 RTU 控制器为第二级，采用分散控制、集中管理的方式，从控制方式上看，可以分为三级控制： 人工控制、 RTU 自动控制、计算机远程遥控，下面分别加以说明。 一、人工控制 当污水厂处于检修、手动工况时采用人工控制方式。 操作人员通过污水厂操作台上的操作按钮，启动或停止相关的设备， RTU 只检测设备的运行工况、生产数据和故障判断，并送中央控制计算机进行显示，不进行故障保护控制。 二、自动控制 就地 RTU 采集现场数据 (如液位、流量、压力和溶解氧浓度等 )，经分析处理，自动控制现场的机械设备如阀、格栅、转碟和泵等。 它主要包括： RTU 对氧化沟溶解氧浓度的自动控制， RTU 对机械格栅清污的自动控制， RTU 对回流污泥的自动控制，故障监测和保护控制。 其详细的控制策略见下一节。 三、计算机远程连接方式 操作人员在中央监控计算机上通过盘发布控制指令至各个现场 RTU 控制器，远程遥控各现场设备的工作。 污水厂监控系统的控制策略 污水处理系统是一个系统工程。 首先应着眼全局制定出整体控制策略，而对局部的重要参数又要有具体的控制方案。 本项目提出如下方案： 整体控制策略 污水处理系统的基本目的是收集污水并加以处理后排水出海。 因而从整体角度，其控制策略主要包括三个方面： 污水处理 工程监控通讯系统技术方案建议书 12  在整个流程中必须做到物流平衡 —— 物流平衡控制。  排海污水应满足排放质量 —— 质量控制。  应确保整个污水处理系统的安全运行 —— 安全控制。 1) 物流平衡控制 物流不平衡，一定会造成局部地区的满溢和抽干，进而引起更大事故。 物流是否平衡即反映在液位。 因而本设计中，除污水厂中个别装置是通过溢流维持液位外，所有液位（或泥位）均设置了控制系统。 在物流控制中往往还有物流变化尽量平稳的要求。 如 6 号泵站的下游是污水处理厂。 为了取得良好的污水处理效果，希望 6 号泵站的排水流量尽量平稳。 为此本项目在设计 6 号泵站液位控制系统时作了特殊考虑，使在新启动一台泵时，出口电动闸阀联动以减少 流量的突变。 2）质量控制 这主要反映在对污水处理厂的控制上，如氧化沟中的溶解氧控制，活性污泥回流比控制，排海泵站 pH、 COD/BOD、 SS 和 TP 的控制等。 原则上讲这些指标通过检测均能实现自动控制。 但目前限于控制手段，极大多数指标仅处于自动监测、人工操作阶段。 本方案设计有氧化沟溶解氧自动闭环控制，活性污泥回流比自动控制。 3）安全控制 这包括工艺过程的安全运行和设备的安全运行两个方面。 前者如高水位、高泥位报警，低水位、低泥位停机泵等；后者如电机过载、缺相、轴温超高、泄漏等的报警和保护。 氧 化沟溶解氧控制 一座氧化沟设置有 3 台溶解氧分析仪， 18 台转碟（其中 6 台可变频调速）。 溶解氧的控制可有两种方案：一种是由 2 台可调速转碟和 4 台二级调速转碟与一台溶解氧分析仪组成一套控制系统，这样一座氧化沟有三套控制系统。 另一种方案是对 3 台溶解氧分析仪的检测信号先进行前置处理，包括信号可靠性分析和信号平滑滤波等，得到一个较为正确的平均信号值。 然后按此值同时去控制 6 台可变频调速的转碟和 12 台二级调速转碟。 第一种方案，调节响应较快，也有利于整个氧化沟中溶解氧的均匀分布，但对溶解氧分析仪的可靠性要求较高，必须每台正确。 而第二种方案则相反，只要其中一台溶解氧分析仪可靠即能实现正常自动运行。 由于二种方案各有利弊，本方案在 PLC 软件中兼有这两种方案，在运行时可由操作人员切换设置。 （图见下页） 初沉池污泥泵房前池泥位控制 初沉污泥泵房共两座，每座泵房内设两台进泥泵。 进泥管上各设一个进泥阀，泵房前池内设置高低泥位开关。 泵房前池泥位控制策略为：按时间周期控制泵和阀的启停。 而时间周期的设定修正有两种方式： ①人工设定； ②按泥位开关的动作来作出修正。 如下图所示： 污水处理 工程监控通讯系统技术方案建议书 13 A 泵运行 B泵 运行 A 泵运行△T周期 进泥泵运行时间示意图 进水 回流污泥二沉池PLC二级调速转碟溶解氧浓度转碟启停信号可变频调速转碟 氧化沟溶解氧控制示意图 若高位开关动作，一方面立即启动第二台泵，另一方面修正时间周期的设定，使间隔△ T 减小（△ T 可“正”可“负”，“负”表示两台污泥泵同时运转）。 若低位开关动作，则相反。 回流污泥控制 回流污泥系统把二沉池中沉淀下来的绝大部分活性污泥再回流到氧化沟，以保证氧化沟中有足够的微生物浓度。 回流污泥量和回流比是活性污泥系统的重要工艺参数。 这里的回流比 R 是指回流污泥量 Qr 与入流污水量 Q 之比，即rR。 回流系统的控制有三种方式：①保持回流量 Qr 恒定；②保持回流比恒定；③定期或随时调节回流量 Qr 及回流比 R，使系统状态处于最佳。 第①种方式只适用于入流污水量 Q 相对较稳定的情况。 若 Q 变化较大，会出现一系列的问题。 它导致活性污泥量在氧化沟和二沉池内的不合理分配。 而若能保持回流比 R 恒定（即第②种方式），在剩余污泥排放量基本不变的情况下，可保持活性污泥浓度、有机负荷以及二沉池内泥位的基本恒定，不随入流污水量 Q 的变化而变化，从而保证相对稳定的处理效果。 第③种方式是一种比较理想的方式。 污水处理 工程监控通讯系统技术方案建议书 14 如利用回 流污泥浓度 RSS 和混合液浓度 MLSS 来调节回流比，MLSSRSSMLSSRr 。 第③种控制方式的缺点主要在于操作上的复杂性以及可靠性的降低。 如由于控制系统中直接引入污泥和混合液的浓度信号，故大大提高了对浓度计可靠性的要求。 本标采用第②种和第③种相结合的方式。 将整个控制任务分成二部分：一部分是恒定回流比控制；另一部分是回流比设定值修正。  恒定回流比控制 该方案需测取污泥回流量和入流水量，操纵手段是调节回流污泥量。 该系统在“过程控制”中属于“比值控制”的范畴。 为了避免除法器的非线性造成控制系 统稳定性的变化，不宜采用直接计算比值组成比值单回路控制的方式。 而宜采用乘法器的方案，即将回流比设定信号与入流流量 Q 相乘后作为回流污泥控制回路的设定值。  回流比的设定值修正 回流比的设定值可由人工设定，也可由浓度计按上面算式的计算值 Rr 来设定。 当确信计算值 Rr 合适时，可实现在线修正回流比的控制。 当对计算值 Rr 不够确信时，则加入人工判断后定时修正设定值。 其原理图如下。 入流水流量 二沉池运算单元RSSMLSS控制器PLCRrQ剩余污泥回流污泥泵Qr 活性污泥回流比控制示意图 选用产品技术性能 污水厂控制系统的仪器仪表产品技术 性能见附件。 污水处理 工程监控通讯系统技术方案建议书 15 第四章 泵站控制系统构成与配置 控制系统的构成 污水处理工程控制系统共有 11 个提升泵站。  每个泵站均由 RTU进行实时数据采集和控制。  每个泵站的 RTU配有 IP电话机，实现电话通讯功能。  每个泵站均配有摄像机、镜头和云台，经 VIP编码实现视频监控。  每个泵站的 RTU均配有电源防雷保护器。  泵站的控制系统测点图见图 4－ 1至图 4－ 17。  泵站的控制系统结构图见图 4－ 18。 由于 1＃～ 6＃泵站的电气设备较多，我方建议通过智能巡检仪、智能电量参数综合检测仪或 PLC 构成一个智能低压供、配电系统，并 通过 RS485 与 RTU 通讯，实现对电气设备的检测与控制。 该智能低压供、配电系统的功能有①负荷管理：包括电能量分时、分段累计，根据用户要求计算网内电费，根据电网状况自动分配负荷，谐波分析；②保护和报警：测量量限值报警，事故报警和系统事件报警，事件顺序记录，故障录波，保护整定和保护数据读取，故障诊断；③信息统计：报表生成、编辑、打印，开关分合、接触器动作次数统计；④维护与检修：根据设备的实际使用时间、动作次数，合理安排检修计划、发出检修提示，远方计算机通信和系统远程维护。 控制方案 泵站监控系 统的控制方式 本监控系统为二级分布式控制系统，中央计算机为第一级，各泵站的 RTU 控制器为第二级，采用分散控制、集中管理的方式，从控制方式上看，可以分为三级控制：人工控制、 RTU 自动控制、计算机远程遥控，下面分别加以说明。 一、人工控制 当泵站处于检修、手动工况时采用人工控制方式。 操作人员通过泵站操作台上的操作按钮，启动或停止相关的设备， RTU 只检测设备的运行工况、生产数据和故障判断，并送中央控制计算机进行显示，不进行故障保护控制。 二、自动控制 就地 RTU 采集现场数据 (如液位、流量、压力等 )，经分析处理，自 动控制现场的机械设备如泵，阀和格栅等。 它主要包括： RTU 对闸门和启闭机的自动控制，RTU 对机械格栅清污的自动控制， RTU 对泵的自动控制，故障监测和保护控制。 其详细的控制策略见下一节。 三、计算机远程连接方式 操作人员在中央监控计算机上通达键盘发布控制指令至各个现 RTU 控制器， 污水处理 工程监控通讯系统技术方案建议书 16 远程遥控各现场的设备工作。 泵站监控系统控制策略 一、栅渣清除控制 栅渣是格栅上的拦截物。 及时清除栅渣是保证过栅流速在合理范围内的重要措施，从而能够使格栅最大程度地发挥拦截作用，保持最高的拦污效果。 格栅除污机的控制除手动现场开 停外， RTU 控制器可实现以下几种控制方式：①按时间周期启停。 ②按格栅前后液位差来决定启停。 当液位差超过某个数值（如 ）时，启动格栅除污机；液位差小于某个值（如 ）时，停格栅除污机。 ③当液位差低于某个值时，按时间周期启停，而当液位差高于某个值时立即启动并连续运行，直到液位差达到正常范围，格栅恢复按时间周期运行。 第①种控制方式与液位差计的运行情况无关，可靠性高，但它对污物负荷的变化适应差。 ②、③两种控制方式能适应污物负荷的变化，但需确保液位差计的良好运行。 以上几种控制方式可由操作人员按实际情况进行设 置。 另外，格栅除污机与螺旋输送压榨机联动运行。 在启动格栅机的同时启动螺旋输送压榨机。 在格栅机停止后，螺旋输送机再运行一段时间，如。