污水在線監測設備中電氣自動化的應用

江倩雯

（南京市儀器儀表工業供銷有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

污水在線監測系統的建立，需要通過信息技術的有效應用，采用傳感設備、通信設備和計算機等電氣自動化技術，實現對污水處理全過程的在線監測，隨著水污染問題越來越嚴重，相對應的污染排放管理力度正在不斷加強，傳統污水監測，采用人工方式進行數據參數的收集和提取，對水樣進行反復多次的離線測試。導致工作過程十分繁瑣，會受到工作人員的人為因素影響，無法實現對污水排放問題的合理控制，因此，需要建立污水在線監測系統，充分應用電氣自動化技術，優化污水在線監測設備，通過計算機進行自動化管理，減輕當前我國的環境污染問題。

1 污水在線監測系統

1.1 污水在線監測系統組成

污水在線自動化監測系統的建立，需要電氣自動化技術的有效應用，其中計算機技術、通信技術、傳感器技術等核心科技，都需要以電氣自動化技術為基礎，結合污水在線監測系統的整體構成，可以得知系統建立，要以計算機為核心，建立集散控制系統。采用智能流量計將得到的水質參數，直接傳送到主計算機，由調度中心進行統一處理，制定出合理的解決方案，在城市內部設立污水監測中心，保證數據參數的實時獲取，并將得到的數據內容，儲存到數據信息庫，在污水處理方案制定的過程中，進行數據顯示。將數據采集系統放置到排污口工作現場，對整個污水處理過程進行全面監控，測試污水的水溫、PH值以及需氧量參數[1]。（如表1所示）

表1 污水污染物最高允許排放濃度（單位mg/L）

將污水在線監測設備（PH計、溫度傳感器等等）放置到污水中進行參數測量。通過電流、電壓信號的接收，了解污水處理工作狀態，還可以將得到的信號與終端機模擬通道建立聯系，提高使用效率，借助轉換模塊進行電平轉換，實現主機與終端機之間的有線通信。

無線通訊設備的工作過程：主機以數字信號的方式進行命令發布，以模擬信號的狀態通過無線數傳機進行發送，與之匹配的電臺在進行信號命令接收后，會通過調制解調卡進行命令信號的分析，并將解調完成的信號內容，直接發送到智能流量計中，選擇正確的傳輸路徑，將采集到的數據內容輸送至主機。通過反復的流程操作，達到實時監測的目的，污水在線監測系統的有線通訊過程十分簡單，不需要進行信號轉換，能夠直接通過總線完成數據傳輸任務。

1.2 污水在線監測系統設備

（1）中央計算機。想要保證污水在線監測系統的穩定運行，就需要做好后續的維護和保養工作，選擇性價比較高的中央計算機，目前我國市場上的原裝品牌機數量眾多，再選擇的過程中需要仔細的挑選，通過市場調研活動，對多臺中央計算機進行對比分析，挑選具有優秀性能、價格適中的中央計算機。為后續的污水在線監測工作提供優質服務，并將該設備作為污水在線監測系統的重要組成部分，通過定期的維護與保養，保證其運行的穩定性，同時能夠滿足工作開展過程中，對數據信息采集和處理的必然需求。工作人員在中央計算機安裝的過程中，要選擇合適的處理器、硬盤和內存，有條件的企業還可以在中央計算機，設計打印機和繪圖儀等配置。

（2）調制解調卡。電氣自動化技術在污水在線監測設備中的有效應用，能夠全面提高在線監測工作質量，通過調制解調卡的應用，提高數據內容的傳輸速率，該技術能夠滿足穩定運行的發展需求，近年來，調制解調卡技術正逐漸發展成熟，但再使用過程中仍然需要，結合污水在線監測系統的設計標準，判斷其與系統是否適配。想要運用調制解調卡完成數據傳輸，首先需要建立握手信號，只有得到系統應答后，才能夠正常履行工作權利，導致在多機通訊的過程中，地址識別存在著較大困難性，污水在線監測系統的建立，需要完成主機與從機之間的多項通信任務，顯然只適用于電話線路的調制解調卡，很容易出現接收數據失敗的問題。一旦電話線路處于無法撥通的狀態，數據的采集將喪失實時性，最終的通訊效果不理想，在進行商品化調制解調卡購買時，需要投入較高的經濟成本，尤其是工業控制過程中，所采用的調制解調卡十分昂貴。因此，想要在污水在線監測過程中采用調制解調卡，就需要自行進行設備研發工作，結合系統發展需求，開發適用于本系統的專用調制解調卡，實現多機之間的數據通信，有效降低研發成本[2]。

2 污水在線監測設備電氣自動化設計

2.1 污水在線自動化監測系統

污水在線自動化監測系統的構成，首先需要在系統內部設立數據自動化采集裝置，完成主機與多機之間的數據傳輸，同時，要成立數據中心，進行信息數據的統一管理，并具備在線監測輔助裝置，將在線監測到的污水參數，與系統操作中心建立連接。將參數數據直接傳送到計算機管理系統后，工作人員能夠完成對污水處理過程，以及污水參數變化狀態進行全面監控，上位機主要通過軟件管理，實現對污水在線監測設備的全面控制，結合設備的使用狀況，進行數據信息的查詢和儲存工作。在進行污水處理的過程中，需要通過多種參數的統一分析，對處理過程進行全面調控，因此，數據采集裝置設計，需要滿足多種參數的獲取需求。

2.2 污水在線監測中的軟件傳感器

污水在線監測等核心設備--軟件傳感器，主要負責對在線獲取的，無法測量數據進行合理預估，形成科學變量，在監測模型中輸入預估參數，有效預防測量延遲等問題的發生，軟件傳感器的開發與應用，主要負責對生物過程的監測。當前生物反應器的控制系統設計，存在一定困難，由于模型參數數據內容的不確定性，系統的非線性和時變性響應過程十分緩慢，導致在線傳感器的應用缺乏可靠性，軟件傳感器主要是通過數學模型的建立，將一些系統理論知識，與實際系統測量工作進行有效結合。只有保證系統輸入的已知條件，滿足現實理論條件，才能夠保證模型數據的真實性，實現對污水自動化處理過程的全面監控，想要通過軟件傳感器，對整個系統工作狀態進行了解，首先需要對模型建立所需要的系統參數進行預估。建立整體化學反應分析公式，判斷水中物質細胞質量生物守恒，通過化學計量分析，了解細胞質量的濃度，假設在完全了解污水處理系統的工作流程，分析測量到的質量數據誤差，判斷其是否具有可用性，同時要通過過濾算法，提高參數值的準確性[3]。

2.3 污水在線監測儀表自動化設計

在進行地下污水處理的過程中，想要進行在線監測儀表檢測，需要通過電氣自動化技術的有效應用，工作人員要嚴格遵循技術的使用原則，保證使用過程的安全性，降低檢測過程中的資金投入，并結合當前具體測量情況，選擇合適的在線監測設備。超聲波液位測量儀表是近年來，被廣泛應用的污水在線監測設備之一，通過液位開關的控制，了解液位的高低程度，結合得到的液位控制結果，分析水泵的運行狀態，通過超聲波差測量儀表的有效應用，完成格柵前后的液位測量工作，了解格柵前后的水位變化情況，判斷是否需要停止格柵運行。通過電磁流量計對地下管道液體流量進行檢測，并以此為依據，進行水流量、消毒劑量、混凝劑等多種因素分析，并在進出水處進行PH、COD等測量儀表設置。

3 污水在線監測工作開展

3.1 工作流程

在污水排放工作開展的過程中，需要在現場安裝流量計、水質參數監測儀器等設備，主要負責在污水管網入口處，進行污水樣品的實時采集，通過系統分析，保證水樣信息參數的準確性，運用現場設置的信息傳輸終端，進行水樣數據參數的傳輸。獲得的水樣信息借助網絡傳輸的便利性，將其輸送到工業園區的污水處理系統監測中心，工作人員結合上位機軟件的功能特點，完成監測點數據內容的統一處理，判斷工作現場水源的污染程度，同時計算入口監測使用的資金成本。當出現嚴重水污染問題時，上位機能夠自動觸發報警系統，顯現與之相適應的污水處理工藝，工作人員要做好上位機軟件數據信息的讀取、整理和存儲工作，將各個傳感器收集到的數據信息整合到一起，建立信息數據庫，并以表格的形式顯現出來。監測中心的工作人員通過上位機軟件，向工作現場的端口傳感器發送工作指令，通過監測儀表進行時間間隔讀取，得到監測報警閾值參數，實現對污水處理現場監測設備的自動化遠程在線控制[4]。

3.2 PLC控制過程

PLC控制系統主要負責污水管道和排水口的電磁閥控制，在污水處理的過程中，需要對采樣管道、污水管道、清水管道、排水口進行統一管理，經過采樣泵的抽取，污水池內的污水會流經污水管道和采樣管道，最后到達儲存池，需要對儲存池的注入情況進行了解。注滿后要及時關閉污水管道的電磁閥，打開采樣管道，在儲存池與監測池之間建立連接，一般情況下，現場設計的監測池容積小于儲存池，監測池所處的位置低于儲存池，因此，電磁閥開啟后，污水將會自動通過采樣管道注入監測池，形成一個穩定的液體監測環境。采用監測池內所安裝的在線監測設備，完成系統參數的采集和獲取工作，并通過電纜進行數據傳輸，將得到的數據內容輸送到PLC控制系統，當完成整個數據分析工作后，排出監測池和儲存池內的污水。

4 在線監測工作的注意事項

4.1 抽樣與現場管理

污水在線監測工作的開展，需要建立實驗室進行樣品分析，檢測流程要符合程序運行要求，對獲取的樣品進行統一管理和儲存，將預處理完成后的樣品內容，輸送到監測中心，結合在線監測系統，在污水處理現場進行便攜式監測設備的安裝，全面提高在線監測系統的實用性，在完成不同監測目標時，采用不同的程序運行方式，實現對整個處理過程的全面控制[5]。

4.2 樣品保護工作

想要全面提高在線監測效果，就需要有效預防樣品老化問題的發生，由于樣品中的廢水成分，無法保持穩定性，受到生物轉化的影響，樣品的保存需要處于低溫狀態，當出現老化現象時，需要運用活性劑形成聚集和吸附狀態。吸附生物在低溫環境下會發生降解作用，水質會發生相應變化，結合廢水性質調查，在取樣分析的過程中，溶解狀態的物質會呈現出膠體固態變化，提升在線監測難度。

5 結語

結合現代化國際環境監測目標來看，工業廢水排放量的控制，以及廢水處理工作取得了良好的發展進步，并且在全國范圍內逐漸推廣污水排放許可證，污水監測逐漸成為我國環保管理的重要組成部分。污水處理過程中通過自動化技術的有效應用，能夠實現對水量、水溫以及相關污水參數的實時在線監測，通過數據處理分析，簡化污水處理流程，全面提高工作效率。