原水水质自动监测系统的构建

第４卷第３期　供水技术　ＷＡＴＥＲ　ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ　Ｖｏ１．４　Ｎｏ．３　２０１０年６月　Ｊｕｎ．２０１０　原水水质自动监测系统的构建　姚刚　，　马洪璐　天津３００３８１）　（１．天津龙达水务有限公司，天津３００４８０；２．天津市滨海水业集团股份有限公司，　摘　要：　介绍了天津汉沽水厂原水水质自动监测系统的整体结构，并详细阐述了４个子单元　的构成。该系统不仅能够实现原水水质的在线连续监测，还可以对采集的水质数据进行存储和分　析，极大地降低了人工检测的工作量，具有良好的经济效益和社会效益。　关键词：原水；　水质；在线分析；ＰＬＣ　中图分类号：ＴＵ９９１．６２　文献标志码：Ｂ　文章编号：１６７３—９３５３（２０１０）０３—００３５—０３　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—９３５３．２０１０．０３．０１０　Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ　ｏｆ　ｏｎｌｉｎｅ　ｒａｗ　ｗａｔｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　Ｙａｏ　Ｇａｎｇ　，　Ｍａ　Ｈｏｎｇｌｕ　（１．Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｌｏｎｇｄａ　Ｗａｔｅｒ　Ａｆｆａｉｒｓ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｉｆｎ　３００４８０；２．Ｔｉａ　ｉｎ　Ｂｉｎｈａｉ　Ｗａｔｅｒ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００３８１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｎｌｉｎｅ　ｒａｗ　ｗａｔｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｈａｎｇｕ　Ｗａｔｅｒｗｏｒｋｓ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　４　ｕｎｉｔｓ　ｗｅｒｅ　ｅｘｐｌａｉｎｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ　ｈｅｒｅ．Ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｏｎｌｉｎｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　ｒａｗ　ｗａｔｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｒｅａｌｉｚｅｄ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｓｔｏｒｅｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｍａｎｕａｌ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｇｒｅａｔｌｙ　ｒｅｄｕｃｅｄ，ａｎｄ　ｂｅｔｔｅｒ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ａｎｄ　ｓｏｃｉａｌ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｐｐｌｉｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｒａｗ　ｗａｔｅｒ；　ｗａｔｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ；　ｏｎｌｉｎｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ；ＰＬＣ　随着工农业的发展，地表水源受到不同程度的　污染，突发性污染事件也时有发生。若能提前获得　站内。数据存储分析单元一个设置在水厂中控室，　为水厂调度提供原水水质数据；另一个设置在总公　司的监控中心，由专门人员对系统的运行进行管理。　分析仪表检测得到的水质数据实时显示在现场的触　摸屏上，并通过以太网和ＧＰＲＳ无线通讯，分别送人　原水水质的变化信息，则可及时调整水厂运行，采取　必要的应急措施，对保障饮用水的供水安全也能起　到积极作用　。　天津汉沽水厂于２００９年建立了原水水质自动　监测系统，实现了原水水质变化的实时监测。该系　统监测的主要水质参数有：ｐＨ、浊度、电导、水温、　ＯＲＰ、氨氮和ＤＯ。　水厂中控制室的数据存储分析单元和总公司监控中　心的数据存储分析单元。在监控中心，操作人员发　出控制命令，远程调整设备运行状态。　２取水单元　取水单元由两台取样泵组成：一台为潜水泵，放　１原水监测系统的整体结构　原水监测系统按功能分为４个子单元：取水单　元、分析仪表单元、数据采集单元和数据存储分析单　元，如图１所示。其中，取水单元、分析仪表单元和　数据采集单元设置在预沉池进水口附近的水质监测　置于预沉池内，采集预沉池内水样；另外一台为自吸　泵，位于仪表室内，采集原水管道内水样。当预沉池　进水时，自吸泵启动，潜水泵关闭，系统采集原水管　道内的水样；预沉池不进水时，潜水泵启动，自吸泵　・３５・　第４卷第３期　供水技术　２０１０年６月　停止，系统采集预沉池内的水样。两台泵的切换既　可由操作人员手动切换，又可由ＰＬＣ根据原水管道　人自动采样器，在水质正常时采样器进口电磁阀打　开，水样通过采样器进入排水管。当水质出现异常　报警时，电磁阀关闭，保存不合格水样，以便进一步　检测分析。　的流量计信号自动切换。　从原水管道采集的水样在进入仪表的同时也进　数据存储分析单元　中控室　　ｉ总公司　…一一．１……．…　排放　图１原水监测系统架构　Ｆｉｇ．１　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｏｎｌｉｎｅ　ｒａｗ　ｗａｔｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　３分析仪表单元　目前，常规水质参数的在线监测仪表发展比较　成熟，对于同一个监测项目，可供选择的仪器有多　种，价格和性能变化都比较大。因此，在选择仪器时　除满足监测的灵敏度和精确度要求外，还要考虑以　三种。考虑到监测站的工作环境比较恶劣，该系统　的数据采集单元选用Ｓｉｍｅｎｓ　ｓ７—２００系列ＰＬＣ作　为控制器。　相对于另外两种数据采集设备，ＰＬＣ在水质监　测的应用方面具有以下优势　。　下因素：①故障率低，维护周期长，能够进行稳定的　连续监测；②仪器结构简单，维护方便，容易进行校　①运行稳定可靠　由于ＰＬＣ系统采用无风扇无硬盘设计，所以与　工控机相比运行更加稳定可靠，对温度、湿度和现场　环境条件的要求比较低。　对；③能够应用于较恶劣的工作环境，工作温度范围　宽。　该系统中，所采用的ＨＧ６０２多参数分析仪可同　时检测ｐＨ、温度、电导率、浊度、ＯＲＰ这５项参数，仪　表集成度高，性能稳定。ＤＯ和氨氮的监测仪器分　别选用ＨＡＣＨ　Ａｍｔａｘ　ＳＣ氨氮分析仪和ＬＤＯ荧光　法无膜溶解氧分析仪。　②控制功能强大　与ＲＴＵ相比，ＰＬＣ系统不但具有数据采集和通　讯功能，而且具有功能强大的控制功能，很容易完成　现场的各种逻辑控制。　③功能模块丰富　４数据采集单元　现场数据采集设备主要有ＲＴＵ、工控机和ＰＬＣ　种类丰富的功能模块可以非常好地满足和适应　自动化控制任务。简单实用的分散式结构和多界面　・３６・　２０１０年６月　姚刚，等：原水水质自动监测系统的构建　第４卷第３期　网络能力，使其应用十分灵活，当控制任务增加时，　可自由扩展相应的功能模块。　④产品成熟，易于维护　ＰＬＣ系统经过多年的发展变化，形成了完整的　设定时间存储水质数据。　②显示工艺流程　显示工艺流程、设备状态、水质数据等内容，使　操作人员对运行情况一目了然。　③④控制设备运行　实时报警　远程启／停设备，设定和修改系统工艺参数。　产品体系，其编程、维护已被广大技术人员所熟悉。　各种模块都已标准化，具有丰富的备品备件，采用　ＰＬＣ系统不仅能节省系统集成费用还易于系统以后　的维护管理。　设备运行故障和水质异常时，发出声光报警并　将其存档。　⑤显示和分析历史数据　可以浏览任意时间段的历史数据，采用曲线和　表格两种方式显示水质数据。在一张曲线图上可以　同时显示多个不同监测参数的变化趋势，便于运行　管理人员对不同的监测参数进行对比分析；也可以　对任意时间段的数据进行统计分析，计算最大值、最　小值和平均值。　⑥查询和显示系统消息　为方便现场操作，为数据采集单元配置了触摸　屏来显示工艺流程和设备的运行状态，具有触摸屏　的数据采集单元具有以下特点。　①方便现场控制　工作人员可以通过触摸屏控制现场设备。触摸　屏替代了控制柜按钮的使用，减少了系统集成工作　量，提高了系统的稳定性和易操作性。　②增强系统的易用性　操作人员可以通过触摸屏实时观察系统的运行　状态，方便初期调试和后期运行，增强了系统的易用　性。　可以查询系统运行过程中出现的历史报警信　息，使运行管理人员了解系统的运行状态。　⑦生成打印报表　③易于现场维护　当出现意外事件时，具体的故障原因和推荐的　解决方案将在触摸屏上显示。现场操作人员能够快　速定位故障点，及时排除故障。　对历史数据进行运算处理，生成日报和月报表，　所生成的报表可直接打印，也可将其导出为ＥＸＣＥＬ　格式，便于数据的处理。　６结语　系统自安装完成后，运行良好，可连续稳定地监　测原水水质参数，及时准确地反映水质变化，极大地　降低人工检测的工作量。系统的统计分析功能便于　管理人员从存储的大量历史水质数据中总结水质的　５数据存储分析单元　数据存储分析软件的开发有两种方式：一是使　用各种编程语言进行开发，二是在组态软件平台上　进行开发。由于原水在线监测系统的用户需要系统　能够生成种类繁多的报表、统计数据和曲线，这就对　数据库的访问速度和管理能力提出了较高要求。使　用组态软件开发难于满足上述要求，所以该系统数　据存储分析单元的监控界面采用ＶＣ＋＋２００５进行　开发，数据库管理系统使用ＡＣＣＥＳＳ。为了使系统　具有较好的扩展性，使用Ｓｉｍｅｎｓ　ＰＣ　ＡＣＣＥＳＳ作为有　线传输的ＯＰＣ服务器，ＳＩＮＡＵＴ　ＭＩＣＲＯ　ＳＣ作为无　线传输的ＯＰＣ服务器来完成数据的采集。　数据存储分析单元主要实现以下功能。　变化规律，对根据水质情况调整工艺参数，以及特殊　情况下采取及时的应急措施都起到了指导性作用，　取得了良好的社会效益和经济效益。　参考文献：　［１］何文杰．安全饮用水保障技术［Ｍ］．北京：中国建筑　工业出版社，２００６．　［２］　周玉文，刘越，刘江涛，等．加压泵站远程监控系统的　设计与实现［Ｊ］．供水技术，２００７，１（３）；３１—３４．　收稿日期：２０１０—０１—２８　①存储数据　通过ＯＰＣ协议与数据采集单元进行通信，根据　・３７・