一種網絡化雨水回收利用監控系統設計

張元 許磊

1 前言

我國水資源緊缺，尤其是大部分以城市為中心的地區，全國700多個地級市以上的城市中，有近400座城市缺水或嚴重缺水。由于城市的擴大和工業的迅速發展，水的需求量每年平均以5%以上的速度增長。直接排放雨水不僅造成了水資源的流失，而且加大了市政管網的壓力，近年來頻繁出現的城市內澇就是一個典型的例子。雨水利用將根據地形地貌，利用城市現有設施，通過工程措施和非工程措施，將汛雨攔蓄，使雨水成為可供利用的水資源。雨水利用有節約水資源、減緩洪澇災害、補充地下水、控制徑流污染和改善城市生態環境等多重意義。雨水回收利用將是解決城市水資源危機的有效途徑之一。而城市初期雨水污染在降雨初期污染濃度大，伴隨著降雨的增多，污水的濃度逐漸降低，降雨的突然性和非延續性的特點。因此，降雨量和雨水水質的監測是雨水回收利用基礎和前提，為回水回收利用方案提供有力數據；也是智能化，集約型雨水回收利用系統的數據源。

目前雨水回收利用研究主要集中在設計方法和雨水處理工藝（例如物理過濾法和生態處理法）上。然而對于處理系統本身的研究較少，特別是目前雨水處理系統的自動控制優化領域，往往出現設備難以長期有效運行的狀況，極大的影響了雨水利用工程的實際效果。本文針對這一問題，設計出一種智能化雨水回收利用系統，通過優化傳統雨水回收利用系統運行控制策略、實現系統運行狀況的遠程在線監控，提高其后期運行維護效率。

2 系統結構

系統主要由系統控制單元、數據采集單元、數據傳輸單元、數據信息平臺等部分構成，如圖1所示。

（1）系統控制單元

主要由控制部件、中繼單元、控制回路等組成。它主要完成系統中水泵、閥門、過濾等部件的控制，保證整個系統的正常安全運行。

（2）數據采集單元

該單元主要用于采集系統工作狀態的各參數，并更具各參數信息完成系統邏輯控制。參數包含有水池液位、藥桶液位、主要水泵工作電流、溫濕度、清水池PH值、供水流量等。

（3）數據傳輸單元

該單元通過無線傳輸方式，將數據采集單元采集到的數據傳輸至系統服務器端。目前數據傳輸采用中國移動網絡。

（4）數據信息平臺

該平臺主要由數據服務器和云數據顯示平臺構成；通過數據傳輸單元傳送過來的數據被儲存在數據服務器中，數據在服務器中完成數據處理及信息交換，最終通過云數據顯示平臺將系統參數直觀便捷的顯示出來。

3 控制策略

系統控制單元的控制邏輯分為手動控制和自動控制兩種。其中手動控制需要根據現場的需求情況，手動的啟停各水泵；而自動控制是將數據采集單元采集的各傳感器數據進行綜合判定，并根據設置對水泵等控制部件進行自動控制，從而完成整個系統的自動運行。基本的控制策略如下：

通過清水池/蓄水池液位控制補水系統的啟停；

通過清水池/蓄水池液位控制凈化泵的啟停；

通過凈化泵的啟停控制消毒系統的啟停；

通過清水池液位及供水壓力控制灌溉泵啟停；

通過蓄水池液位控制絮凝系統的啟停；

通過清水池液位控制自來水電磁閥的動作；

通過控制面板選擇手動/自動模式，手動模式下各水泵的手動啟停控；

通過控制面板顯示屏就地顯示部分系統運行參數。

4 結論

本文針對目前雨水回收利用系統自動化程度低、后期運維工作量大等不足，設計出了一種雨水回收利用控制系統。該系統可以實現全自動控制、故障診斷；同時通過遠程數據平臺可實現遠程監控功能，實現雨水回收利用系統運維的無人值守。