[在线浊度仪]自动化水质监测仪的现状和发展

来源:/ 编辑:余氯检测仪 时间:2018-12-18

  摘要:随着经济和社会的快速发展,人民生活质量的提高,城市人口和城镇建设规模不断扩大,对城市供水的规模、水质、可靠性、经济性及稳定性等要求也越来越高。自动化仪表在水质监测领域的作用不断加强和发展,直接关系整个供水企业的供水质量和管理质量,因此在本文先容了自动化仪表在我国供水水质监测领域的一些现状,提出现在普遍存在的一些问题和今后发展的趋势。

  关键词:自动化;水质监测仪表;现场总线;DTU

  在现代化的自来水生产中,每个生产过程几乎都与相应的仪表及自控技术有关。仪表能连续检测各制水工艺的参数,根据这些参数的数据进行手动或自动控制,从而协调供需之间、系统各组成部分之间、各水厂处理工艺之间的关系,以便使各种设备得到更充分、合理的使用。同时,由于检测仪表测定的数值与设定值可连续进行比较,发生偏差时,马上进行调整,从而保证水质。根据仪表检测的参数,能进一步自动调节和控制药剂投加量,保证水泵机组的合理运行,使管理更加科学化,达到经济运行的目的。由于仪表具有连续检测、越限报警的功能,便于及时处理事故。仪表还是实现计算机控制的前提条件。可以这样比喻,仪表就相当于水厂生产过程的一双眼睛,所以在先进的供水系统中,自动化仪表具有非常重要的作用。

  供水企业所用仪表大致可分为两大类:一类属于监测生产过程物理参数的仪表,如检测温度、压力、液位、流量等。这类仪表采用国产表,其性能和质量基本能满足要求。另一类属于检测水质的分析仪表,如检测水的浊度、pH值、溶氧含量、余氯、SCD值等。这些专用仪表在我国发展比较晚,因此,通常选用国外先进产品,从长远观点看是比较经济、可靠的。检测仪表的好坏直接关系到给水自动化的效果。在工程设计过程中,从仪表的性能、质量、价格、备件情况、售后服务等方面进行反复比较,一般采用进口仪表和国产仪表相结合的方法。

  近年来,在线水质检测仪器发展迅速,种类繁多,除常用的在线浊度仪余氯仪、PH仪、氨氮仪、颗粒物计数仪和多参数测定仪等等外,还有在线总磷分析仪、硬度分析仪、COD自动检测仪、油类自动检测仪、溶解度测定仪、多种氮化物自动监测仪等等。目前,各供水企业的在线检测仪大多用于对制水工艺过程水中和出厂水水质的监控,相对而言,较少用于原水及管网水的在线监测,面对日益严重的水质污染问题,应进一步加强在线水质检测仪器的配置和应用,特别是对原水水质的在线监测。

在线余氯仪

  在线仪表的合理配置和科学运用是供水企业生产和营业管理自动化及信息化水平的重要标准,其中原水应该配置流量仪、浊度仪、液位仪、PH仪;加药应配置液位仪、SCD或者其他控制仪表;滤池应配置水头损失仪、浊度仪;清水池和吸水井配置液位仪;出水配置流量仪、浊度仪、余氯仪、压力仪和PH仪等。并保证压力仪测量精度为0.5%;流量仪测量精度为1.0%;浊度仪测量精度2.0%;余氯仪测量精度3.0%;液位仪测量精度0.5%;PH仪测量精度3.0%。除了要满足工艺要求之外,仪表完好率应在95%以上。

  在线监测仪表的数据采集成为了现在比较热门的话题,在厂区的生产过程产生的水质参数和物理参数等可以通过组建现场总线来实现数据的采集和处理,而在管网和原水等远程的监测可以通过无线网络的组建来实现数据采集。

  现场总线(Fieldbus)是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线,它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、实行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。目前国内外现场总线有60多总,由于这一技术应用前景广泛,因此得到了广大的需求推进发展,国内比较流行的现场总线类型有FF(现场总线基金会)、Profibus(过程现场总线)、LonWorks(局部操作网络)、CAN(控制局域网络)、HART(可寻址远程传感器数据通路)等,当然还有RS-485,尽管RS-485不能称为现场总线,但是作为现场总线的鼻祖,还有许多设备继续沿用这种通讯协议。采用RS-485通讯具有设备简单、低成本等优势,仍有一定的生命力。但是由于不同类型的设备和总线控制系统之间标准不统一,导致现场总线的发展存在一定的困难,因此,近年来,现场总线转向开放的、发展最快的Ethernet网络技术发展。Ethernet网络简单可行,现场装置保持不变,仅需要一个专用的Ethernet网络接口就可以完成与以太网的连接。

  远程供水数据传输,可以通过无线网络实现各供水数据的采集,从而可以更实时的掌握整个管网的水质、余氯、水量和压力等等参数。现在比较常用的远程数据采集方式主要是数传电台(radio modem)和DTU (Data Transfer unit)全称数据传输单元两种,分别有各自的优点和适用特点。数传电台发展历史悠久,在外国上世纪60年代已经开始出现并迅速发展,我国是在80年代才开始发展,优点在于提供某些特殊条件下专网中监控信号的实时、可靠的数据传输,具有维护成本低、安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活等等的特点,适合点多而分散等场合,缺点是电波传输受环境影响较大、传输距离不如DTU、组建中续站复杂、接口单一等。DTU是新型的以移动运营商网络为载体的无线传输设备,具有高速、永远在线、透明数据传输的虚拟专用数据通信网络,使用方便、灵活、可靠,支撑虚拟数据专用网,支撑点对点、点对多点、中心对多点对等数据传输短消息数据备用通道,支撑RS-232/485接口,方便维护操作,支撑空中App升级和远程维护,抗干扰,防潮,适合电磁环境恶劣的应用需求等特点。缺点是需要通讯流量,运行成本视运行商的资费不同而定。

  据统计,当前我国自动控制仪表和系统存在一些问题,主要包括:监测仪表和相应的自控实行设备故障率较高,适用时间比较短,国产设备在2-3年就要更换,进口产品也只有5年左右;仪表设备遭雷击损害的比例很大,因此防雷问题应引起高度重视;监测数据部分成了摆设,只是停留在屏幕显示的阶段,没有充分利用监测数据,不能用于管理和决策;各个子系统之间的数据互相利用的程度不高,形成了信息孤岛现象等等。为了进一步满足现代城市供水企业对控制监测仪表和自动化信息化的要求,监测仪表,特别是流量计、压力计、余氯仪、浊度仪等向国产化、智能化、数字化、集成化、自清洗和免维护方向发展。配套的网络向Ethernet网络和internet网络结合的现场总线技术发展,以实现信息资源的集成和共享,大力推广国产组态App的应用,推动PLC、DTU终端等监测系统的国产化。

  参考文献

  [1]李正军.现场总线与工业以太网及其应用系统设计.北京:人民邮电出版社,2006.

  [2]中国城镇供水协会. 城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标.北京:中国建筑工业出版社,2005.

  [3]唐济扬.基于现场总线技术的先进控制系统制造业自动化.制造业自动化,2000,5.

  [4]蔡武昌.流量测量技术及仪表.机械工业出版社,2005,1.

  编辑概况:

  余顺发,男,广东惠州人,毕业于广东省电子科技大学中山学院,自动化工学学士,2007年始就职广东省惠州市自来水企业,任职供水调度技术人员,助理工程师。

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