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【摘要】随着我国城镇化和工业化不断推进，水环境遭到了很大程度的破坏，特别是一些湖泊、流域的水体达到了不可逆转的态势。十二五到十三五期间，我国加大了污水处理厂建设力度，水环境的治理取得了一定的成效。目前的污水处理厂大多已经建成了自控系统，能够完成污水处理设备和过程的本地控制，但由于这些污水处理厂大多是由专业的公司运营管理，孤立的本地自控系统方式无法满足集团化运营管理需要，因此需要设计一种远程监控系统来完成污水处理厂生产本地自动运行，达到远程集中监控的目的。
【关键词】污水处理;自动控制;远程监控;处理分析
乡镇污水处理厂的特点和远程监控需求，并对系统做出总体设计。论文详细介绍了乡镇污水处理厂自动控制系统软硬件设计、远程监控中心软硬件设计和远程监控功能的实现，并对系统的实际使用进行了效果分析。
1、污水处理监控系统
与国外相比，我国对污水处理的研究起步比较晚，而且进展缓慢。在七十年代我国开始利用热工仪表，对污水处理过程进行监测;到八十年代后，我国开始应用分析仪表和DCS系统到污水处理过程中;九十年代后，一大批利用国际贷款的大型污水处理厂在我国建成投产，在污水处理厂建设过程中开始引入了监控系统，虽然大部分监控系统直接由国外成套引进，如：山东济宁市污水处理厂全套引进德国的机电、自控工艺和控制设备;安徽宿州城南污水处理厂利用挪威资金建设并引进挪威的设备和控制系统，但污水处理控制系统的自动化水平也随之有了很大提高。从国外引进污水厂的自动控制系统已广泛采用分布式计算机监控系统，开始大量应用了高度自动化的检测仪表，新工艺、新设备。我国在学习国外引进的监控系统和监测技术的同时，也开始了自主研发工作，先后出现了像北京和利时、上海新华、台湾台达、北京亚控、北京三维力控、天健创新、博克斯等一大批优秀的企业，他们研发、生产的PLC控制器、组态软件、检测仪表也开始在国内新建的污水处理厂中得到广泛应用。
2、乡镇污水处理厂特点
2.1 规模小、数量多
庐江县和肥东县共有乡镇污水处理厂21座，一期建设规模为37300m3/d，日处理规模100 m3至5000 m3。其中，日处理规模3000 m3以上污水处理厂3座，总处理规模14000 m3/d，日处理规模1000-3000 m3污水处理厂共计12座，总处理规模达21000 m3/d，日处理规模1000 m3及以下污水处理厂6座，总处理规模仅为2300 m3/d。
2.2 分布范围广且分散，相互距离远
肥东县和庐江县分别位于巢湖的北侧和南侧，两地隔湖相望，相距较远。位于肥东县内最北端的陈集乡与庐江县内最南端的泥河镇相距约170km左右，行车时间约需3小时。
肥东县内8座污水处理厂基本呈南北两个区域分布，区域内各厂距离相对较近。北部陈集乡、元疃镇、梁园镇3个镇污水处理厂之间相距较近;南部的石塘镇、桥头集镇、复兴乡、长临河镇和长乐镇5个镇污水处理厂之间相距较近。最北端的陈集乡与最南端的长临河镇相距约80km。
庐江县内13座污水处理厂也基本呈南北两个区域分布，区域内各厂距离相对较近。庐江北部的同大镇、郭河镇、汤池镇、金牛镇、万山镇、白山镇、石头镇、盛桥镇和许桥集9座污水处理厂之间相距较近，南部白湖镇、龙桥镇、矾山镇和泥河镇4座污水处理厂之间相距较近。最北端的同大镇与最南端的泥河鎮相距约58km，最东端的汤池镇至最西端的许桥集距离约54km。
2.3 工艺技术要求高、出水水质标准高
根据项目要求，各乡镇污水处理厂污水处理工艺除要求采用常规城镇污水处理厂三级处理工艺外，还要求设尾水人工湿地处理工艺，工艺流程长，技术要求高。
根据项目要求，处理规模1000m3/d以下各乡镇污水处理厂出水水质标准要求达到一级A标准，处理规模1000m3/d及以上各乡镇污水处理厂出水水质标准要求在一级A标准的基础上，COD、NH3-N、TP三项指标严于一级A标准，出水水质标准高。
2.4 进水水量、水质波动大
各污水处理厂所在乡镇具有人口数量少、人均用水量低、产业结构存在差异、经济总量小等特点，绝大部分乡镇基础设施不完善、污水管网配套差、雨污分流不到位，受居民生活用水量时变化、乡镇企业间歇性外排废水及降水等因素影响，进水量、水质波动大。高、低峰值水质、水量变化规律非常明显，且变化的差值加大。白天高峰值往往集中于早晨、中午和晚上三个时间段内，夜间特别是午夜之后，污水量非常小，甚至可能断流。雨季水量大、各厂的进水浓度普遍较低，旱季各厂进水水量少、进水污水浓度普遍较高。
2.5 自动化控制要求高
乡镇污水处理厂布置分散，需要配置现场自动化控制系统、现场检测仪表和视频监控系统实现污水处理过程全自动，现场自动化控制不需要现场人员干预，实现无人值守，远程监控中心能通过远程监控系统实时掌握现场污水处理的全过程。
3、远程监控中心功能性需求
3.1 多站点接入、监控画面自由切换
远程监控系统需要能够满足多座污水处理厂的接入，厂站监控之间互不干扰，在登陆的用户有相关权限的前提下可以方便、自由切换各厂监控画面，以满足监控管理人员可以在接入的各污水处理厂之间来回切换监控和操作的需要，达到一个中心对多做污水处理厂监控的目的。
3.2 画面显示
工艺画面显示功能主要是人机界面功能，在远程监控中心的操作员站计算机显示器展示现场工艺流程、工艺设备的生产运行状态，通过工艺和电气等生产数据的显示，使生产管理人员实时掌握各乡镇污水处理厂的生产运行情况，并且能够从监控总图一览到各厂详图多层次监视。
4、趋势曲线
趋势曲线图展示工艺参数和电气参数的变化趋势，可以实时显示也可以查询历史趋势曲线，可在同一个画面上展示1个至展示多个参数的同一时间内的变化曲线图，并用不同颜色标识，显示数据应根据实时变化不断校正，光标值应在画面显示。
监控人员可根据需要改变趋势显示时间坐标，查询的时间周期可任意设定，考虑数据查询速度和效率的最大为一周，监控人员可以通过输入开始时间和结束时间改变查询时间段，随着查询起讫时间的设置，数据采样频率也做相应调整。
5、预警报警
当现场检测数据超过设定的预警、报警值或现场设备发生故障报警时，在监控计算机上及时弹出报警窗口，闪烁提醒值班人员，通过点击报警框可以查看详细报警的信息，同时计算机外设音响发出报警声，同时相应的工艺画面显示报警提示和报警图标，所有报警信息记录在报警数据库中，方便打印分析。
监控系统可以通过报警复位功能对报警信息进行消除，对于未确认的报警信息持续发出声光报警，监控人员可以查询报警记录全面了解设备的故障情况。
结语：
论文围绕乡镇污水处理厂的远程监控系统的设计和实施及运行做了比较细致的研究，实现了地区分散的小型污水处理厂的集中监控，为政府监管部门、大型水务公司提供了一种全新污水处理厂监控系统的解决方案，实现了污水处理点源监控系统向面源监控的重大转变，节约了污水处理的人力成本、厂区监控中心的投资成本，提高了污水处理的运营效率。
参考文献：
[1]谭斌.湖北慈善总会（康乐苑）中水系统工程设计[J].山西建筑，2015，41（21）：115-116.
[2]金明娟.城市污水处理应用PIPP模式的研究[D].东北财经大学，2010.
[3]高琳琳，马丹等.智慧城市建设的奠基石——云计算、大数据和物联网[J].现代商业，2015，（17）：255-256.
【关键词】污水处理;自动控制;远程监控;处理分析
乡镇污水处理厂的特点和远程监控需求，并对系统做出总体设计。论文详细介绍了乡镇污水处理厂自动控制系统软硬件设计、远程监控中心软硬件设计和远程监控功能的实现，并对系统的实际使用进行了效果分析。
1、污水处理监控系统
与国外相比，我国对污水处理的研究起步比较晚，而且进展缓慢。在七十年代我国开始利用热工仪表，对污水处理过程进行监测;到八十年代后，我国开始应用分析仪表和DCS系统到污水处理过程中;九十年代后，一大批利用国际贷款的大型污水处理厂在我国建成投产，在污水处理厂建设过程中开始引入了监控系统，虽然大部分监控系统直接由国外成套引进，如：山东济宁市污水处理厂全套引进德国的机电、自控工艺和控制设备;安徽宿州城南污水处理厂利用挪威资金建设并引进挪威的设备和控制系统，但污水处理控制系统的自动化水平也随之有了很大提高。从国外引进污水厂的自动控制系统已广泛采用分布式计算机监控系统，开始大量应用了高度自动化的检测仪表，新工艺、新设备。我国在学习国外引进的监控系统和监测技术的同时，也开始了自主研发工作，先后出现了像北京和利时、上海新华、台湾台达、北京亚控、北京三维力控、天健创新、博克斯等一大批优秀的企业，他们研发、生产的PLC控制器、组态软件、检测仪表也开始在国内新建的污水处理厂中得到广泛应用。
2、乡镇污水处理厂特点
2.1 规模小、数量多
庐江县和肥东县共有乡镇污水处理厂21座，一期建设规模为37300m3/d，日处理规模100 m3至5000 m3。其中，日处理规模3000 m3以上污水处理厂3座，总处理规模14000 m3/d，日处理规模1000-3000 m3污水处理厂共计12座，总处理规模达21000 m3/d，日处理规模1000 m3及以下污水处理厂6座，总处理规模仅为2300 m3/d。
2.2 分布范围广且分散，相互距离远
肥东县和庐江县分别位于巢湖的北侧和南侧，两地隔湖相望，相距较远。位于肥东县内最北端的陈集乡与庐江县内最南端的泥河镇相距约170km左右，行车时间约需3小时。
肥东县内8座污水处理厂基本呈南北两个区域分布，区域内各厂距离相对较近。北部陈集乡、元疃镇、梁园镇3个镇污水处理厂之间相距较近;南部的石塘镇、桥头集镇、复兴乡、长临河镇和长乐镇5个镇污水处理厂之间相距较近。最北端的陈集乡与最南端的长临河镇相距约80km。
庐江县内13座污水处理厂也基本呈南北两个区域分布，区域内各厂距离相对较近。庐江北部的同大镇、郭河镇、汤池镇、金牛镇、万山镇、白山镇、石头镇、盛桥镇和许桥集9座污水处理厂之间相距较近，南部白湖镇、龙桥镇、矾山镇和泥河镇4座污水处理厂之间相距较近。最北端的同大镇与最南端的泥河鎮相距约58km，最东端的汤池镇至最西端的许桥集距离约54km。
2.3 工艺技术要求高、出水水质标准高
根据项目要求，各乡镇污水处理厂污水处理工艺除要求采用常规城镇污水处理厂三级处理工艺外，还要求设尾水人工湿地处理工艺，工艺流程长，技术要求高。
根据项目要求，处理规模1000m3/d以下各乡镇污水处理厂出水水质标准要求达到一级A标准，处理规模1000m3/d及以上各乡镇污水处理厂出水水质标准要求在一级A标准的基础上，COD、NH3-N、TP三项指标严于一级A标准，出水水质标准高。
2.4 进水水量、水质波动大
各污水处理厂所在乡镇具有人口数量少、人均用水量低、产业结构存在差异、经济总量小等特点，绝大部分乡镇基础设施不完善、污水管网配套差、雨污分流不到位，受居民生活用水量时变化、乡镇企业间歇性外排废水及降水等因素影响，进水量、水质波动大。高、低峰值水质、水量变化规律非常明显，且变化的差值加大。白天高峰值往往集中于早晨、中午和晚上三个时间段内，夜间特别是午夜之后，污水量非常小，甚至可能断流。雨季水量大、各厂的进水浓度普遍较低，旱季各厂进水水量少、进水污水浓度普遍较高。
2.5 自动化控制要求高
乡镇污水处理厂布置分散，需要配置现场自动化控制系统、现场检测仪表和视频监控系统实现污水处理过程全自动，现场自动化控制不需要现场人员干预，实现无人值守，远程监控中心能通过远程监控系统实时掌握现场污水处理的全过程。
3、远程监控中心功能性需求
3.1 多站点接入、监控画面自由切换
远程监控系统需要能够满足多座污水处理厂的接入，厂站监控之间互不干扰，在登陆的用户有相关权限的前提下可以方便、自由切换各厂监控画面，以满足监控管理人员可以在接入的各污水处理厂之间来回切换监控和操作的需要，达到一个中心对多做污水处理厂监控的目的。
3.2 画面显示
工艺画面显示功能主要是人机界面功能，在远程监控中心的操作员站计算机显示器展示现场工艺流程、工艺设备的生产运行状态，通过工艺和电气等生产数据的显示，使生产管理人员实时掌握各乡镇污水处理厂的生产运行情况，并且能够从监控总图一览到各厂详图多层次监视。
4、趋势曲线
趋势曲线图展示工艺参数和电气参数的变化趋势，可以实时显示也可以查询历史趋势曲线，可在同一个画面上展示1个至展示多个参数的同一时间内的变化曲线图，并用不同颜色标识，显示数据应根据实时变化不断校正，光标值应在画面显示。
监控人员可根据需要改变趋势显示时间坐标，查询的时间周期可任意设定，考虑数据查询速度和效率的最大为一周，监控人员可以通过输入开始时间和结束时间改变查询时间段，随着查询起讫时间的设置，数据采样频率也做相应调整。
5、预警报警
当现场检测数据超过设定的预警、报警值或现场设备发生故障报警时，在监控计算机上及时弹出报警窗口，闪烁提醒值班人员，通过点击报警框可以查看详细报警的信息，同时计算机外设音响发出报警声，同时相应的工艺画面显示报警提示和报警图标，所有报警信息记录在报警数据库中，方便打印分析。
监控系统可以通过报警复位功能对报警信息进行消除，对于未确认的报警信息持续发出声光报警，监控人员可以查询报警记录全面了解设备的故障情况。
结语：
论文围绕乡镇污水处理厂的远程监控系统的设计和实施及运行做了比较细致的研究，实现了地区分散的小型污水处理厂的集中监控，为政府监管部门、大型水务公司提供了一种全新污水处理厂监控系统的解决方案，实现了污水处理点源监控系统向面源监控的重大转变，节约了污水处理的人力成本、厂区监控中心的投资成本，提高了污水处理的运营效率。
参考文献：
[1]谭斌.湖北慈善总会（康乐苑）中水系统工程设计[J].山西建筑，2015，41（21）：115-116.
[2]金明娟.城市污水处理应用PIPP模式的研究[D].东北财经大学，2010.
[3]高琳琳，马丹等.智慧城市建设的奠基石——云计算、大数据和物联网[J].现代商业，2015，（17）：255-256.