再生水取水機系統的設計與應用

吳順勇，李佳林，張光輝

（合肥通用機械研究院，合肥230000）

再生水取水機系統的設計與應用

吳順勇，李佳林，張光輝

（合肥通用機械研究院，合肥230000）

市政污水處理后可達到類地表IV類水標準，出水可用于市政設施，在城市污水處理廠出水段設計取水機，對再生水的使用進行管理。

再生水；取水機；操作

0 引言

城市生活污水是地下水的主要污染源之一，提高污水處理率并進行污水處理設施升級改造是進行地下水污染防治的主要措施。某日處理能力30萬噸污水處理廠，經過提標改造，出水水質部分指標滿足《地表水環境質量標準GB 3838—2002》中的地表水環境質量IV類水標準。根據再生水水質標準《SL368-2006》，該污水廠的出水已經達到農林牧、城市非飲用水和景觀用水的標準，每天近100萬噸的再生水出水，已經成為城市的第二水源。針對用戶對再生水使用管理的迫切需求，研發取水機用于城市再生水使用的管理。

1 設計要求

1.1 功能要求

（1）取水機應具備識別取水用戶，卡內余額查詢、刷卡取水、記錄每個用戶每次取水時間、取水量、總取水量，數據遠傳功能。

（2）柜內應有溫度、濕度監控功能，并連鎖風扇。

（3）柜內設置變頻器，可以調節控制瞬時流量并保護潛水泵。

（4）振動、開門、防盜報警等功能，并具備聲光報警、故障報警并遠傳至控制中心。

（5）柜外視頻監控強監控信息號上傳至該市排水辦公室信息技術中心。

（6）再生水取水點應設置高清網絡攝像機，監控范圍應覆蓋取水點設施及取水過程整個范圍。攝像機應安裝牢固可靠，不易被車輛以及人員損壞；安裝位置不受到外界因素的干擾（如太陽光的照射等）。

（7）視頻監控前端設備需支持ONVIF協議和GB/T 28181—2011協議等。視頻監控圖像應無縫對接信息中心現有大華視頻監控系統平臺。

1.2 操作模式

（1）IC卡靠近讀卡器，屏幕顯示卡號、車牌號、卡內余額。

（2）IC卡靠近讀卡器持續5 s以上，開始加水，并實時顯示加水量、加滿水后取走IC卡，停止加水，顯示本次加水量并刷新卡內余額。

（3）再生水取水數據采集與傳輸

PLC控制器須配備網絡接口模塊及串行COM接口，通過接口與工業交換機連接，將再生水的信息（取水時間、取水卡信息、取水量、電量以及設備運行狀態、設備報警等）上傳至信息中心核心數據庫的數據同步要求，并實現網絡中斷后與信息中心核心數據庫的斷點續傳功能。

數據處理工作站部署在信息中心，數據處理工作站應具備如下功能：取水信息采集、記錄；查詢（實時刷新顯示各站點取水信息及并記錄水量余額）、報表功能、報表遠程發布；IC卡片管理（發卡、充值、銷卡）；中水取水點地圖展示、不同取水點取水情況實時對比等。

視頻及數據上傳網路50 M GPON鏈路3年租賃費納入項目投資中；根據信息中心的要求配置現場設備的IP地址，確保與信息中心在規定的網段內互聯互通。

2 取水機外形

（1）柜體尺寸及材料。柜體尺寸1000×500×1800 mm，柜體材料304不銹鋼，板材厚度＞2 mm，框架穩固結實。

（2）柜體為室外型，外觀美觀、安全封閉強度足夠、檢修方便。柜體應防雨防水，通風散熱效果好；柜體下部側面雙側開鯊魚腮通風口，內裝進風風扇，頂部有遮陽頂蓋，柜定與頂蓋之間有一定距離，柜頂板上開通風口，柜內裝排風風扇;柜體內壁設置隔熱層。

（3）柜子正面開孔裝高強度防爆玻璃，用于保護顯示器；開孔下面安裝2個IC卡槽，IC卡槽能將卡片放在其中不掉落，卡槽后開蜂窩孔，蜂窩孔后安裝讀卡器。

（4）柜體僅在背面開門，安裝可靠防盜鎖，防盜鎖鑰匙可以通用；柜體底部不需要做底板，底部進線，底部有一根進水管進入，從正面看時，柜體右側中部開孔做出水管。

（5）柜內應安裝設備包括電磁流量、變頻器、PLC控制器、觸摸屏（顯示屏）、路由器、開關電源、智能電表、端子排、工業交換機及運營商鏈路光纖熔接盒等。電磁流量及管道應與其他設備隔離，避免濺水損壞其他元器件。柜內設備排列布局合理，設備分層設置，布線有序，便于維護。

3 系統組成

取水機系統由前端取水機和后臺數據管理兩大部分組成（圖1）。取水機前端由IC卡讀卡器、PLC、觸摸屏、流量計、水泵、視頻監控和傳感器等組成，用于給取水車加水，為取水機后端提供數據及信息。取水機后端由IC卡讀卡器、計算機、組態軟件和后臺數據庫系統組成。用于控制取水機前端、記錄取水機使用數據，監控報警信息，生成管理查詢用報表。?

圖1 再生水取水點監控及取水數據采集傳輸拓撲圖

3.1 取水機前端使用方法

將取水車的水管接于取水機側邊的水管卡頭上，將IC卡放于IC卡讀卡器前端，此時觸摸屏會自動點亮，顯示卡號和綁定的車號，同時讀卡器發出滴滴的響聲，表示已開始工作。響聲5 s后，水泵啟動給取水車加水，觸摸屏會顯示累計流量和當前使用的水量，以L為單位。加水車工作人員可根據使用的水量，估算加水時間，與估算時間接近時，將IC從讀卡器前移開，水泵立即停止工作，讀卡的滴滴聲同時停止，取水機脫離工作狀態。取水同時將數據傳送給取水機后端，整個取水過程完成。

3.2 取水機后端使用方法

（1）新卡錄入。新的卡號和車號綁定需要按“錄入新卡號”，彈出圖2畫面。將IC卡放于讀卡器上，點擊“IC卡號讀取”按鈕，聽到滴的響聲，同時看到號，表示讀卡成功，輸入車號和水量后，按保存即可將數據錄入到IC卡總表中。如果按保存后沒有看到IC卡總表有錄入的數據，表示，IC卡已錄入過，不能保存。

（2）IC卡充值。已發卡水量用完后，需要充值。此時要按下組態畫面中的“充值”按鈕。出現圖3畫面。將IC卡放于讀卡器上，點擊“IC卡號讀取”按鈕，聽到滴的響聲，同時看到號，表示讀卡成功。輸入充水量后，按保存即可將數據存入到IC卡充值明細表，同時IC卡總表的剩余水加將增加。

圖2 新卡錄入人機界面

圖3 IC卡充值人機界面

圖4 系統工作報警人機界面

（3）IC卡消費。當加水機端加水完成時，將數據發出到組態畫面的消費明細表中，同時IC卡總表的剩余水加將減少。

（4）系統工作報警。一般性的報警，位于屏幕下方。點擊上翻按鈕將彈出圖4畫面。點擊下翻按鈕自動縮回報警窗口。

（5）系統警示報警。當取水機端被破壞，或內部溫度過高，將發出聲響，彈出報警視頻畫面。

（6）報表查詢功能。按組態畫面上部的查詢按鈕，即可彈出報表查詢畫面（圖5）。點擊相應的報表，輸入日期，再點擊查看報表，即可看相應的報表。

（7）報警、事件查詢功能見圖6。

圖5 報表查詢人機界面

圖6 報警、事件查詢人機界面

4 系統設備

4.1 與取水機配套外部設備

（1）IC智能加水機。每臺取水機配置2臺

（2）潛水泵。流量、揚程、數量以設計為準。

（3）浮球開關。數量以設計為準。

（4）高清網絡快球攝像機。數量以設計為準，要求：①圖像傳感器像素≥200萬，視頻輸出≥1080 P；②最低照度彩色0.001 Lux，黑白0.0001 Lux，具備紅外夜視功能，0 Lux紅外開啟，紅外距離≥310 m；③工作溫度范圍-45～70℃；④防護等級，±25%寬電壓，IP67防護等級，8 kV防雷防浪涌保護。⑤傳輸協議應滿足GB28181及ONVIF標準協議，無縫接入合肥市排水辦信息中心大華視頻管理平臺。

表1 IC智能取水機內配置

（5）立桿。高4.6 m，定制。

（6）光纖。4芯單模。

（7）數據處理工作站。CPU：Intel至強E3-1225 4核4線程3.2 GHz，總線：DMI 5GT/s，主板芯片組：Intel C2261，內存：DDR3 8 GB 1600 MHz，硬盤：SATA 3.5英寸500 GB7200r/min，網卡：集成英特爾82579千兆位以太網控制器，2× USB 2.0端口，2×USB 3.0端口，配無線鼠標及鍵盤套裝。

4.2 IC智能取水機內配置（表1）

5 結語

再生水水量大、水質穩定、受季節和氣候影響小，被選為可靠且可以重復利用的第二水源。再生水使用方式很多，可以用于農田灌溉、園林綠化（公園、校園、高速公路綠帶、高爾夫球場、公墓、綠帶和住宅區等）、工業（冷卻水、鍋爐水工藝用水）、大型建筑沖洗以及游樂與環境（改善湖泊、池塘、沼澤地，增大河水流量和魚類養殖等），還有消防、空調和水沖廁等市政雜用。

再生水取水機系統可以用于城市再生水使用的管理，促進再生水的使用，有效緩解自來水廠的壓力，可以廣泛推廣到市政管理中。

〔編輯 李波〕

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.11.45