一种网络化雨水回收利用监控系统设计

张元 许磊

1 前言

我国水资源紧缺，尤其是大部分以城市为中心的地区，全国700多个地级市以上的城市中，有近400座城市缺水或严重缺水。由于城市的扩大和工业的迅速发展，水的需求量每年平均以5%以上的速度增长。直接排放雨水不仅造成了水资源的流失，而且加大了市政管网的压力，近年来频繁出现的城市内涝就是一个典型的例子。雨水利用将根据地形地貌，利用城市现有设施，通过工程措施和非工程措施，将汛雨拦蓄，使雨水成为可供利用的水资源。雨水利用有节约水资源、减缓洪涝灾害、补充地下水、控制径流污染和改善城市生态环境等多重意义。雨水回收利用将是解决城市水资源危机的有效途径之一。而城市初期雨水污染在降雨初期污染浓度大，伴随着降雨的增多，污水的浓度逐渐降低，降雨的突然性和非延续性的特点。因此，降雨量和雨水水质的监测是雨水回收利用基础和前提，为回水回收利用方案提供有力数据；也是智能化，集约型雨水回收利用系统的数据源。

目前雨水回收利用研究主要集中在设计方法和雨水处理工艺（例如物理过滤法和生态处理法）上。然而对于处理系统本身的研究较少，特别是目前雨水处理系统的自动控制优化领域，往往出现设备难以长期有效运行的状况，极大的影响了雨水利用工程的实际效果。本文针对这一问题，设计出一种智能化雨水回收利用系统，通过优化传统雨水回收利用系统运行控制策略、实现系统运行状况的远程在线监控，提高其后期运行维护效率。

2 系统结构

系统主要由系统控制单元、数据采集单元、数据传输单元、数据信息平台等部分构成，如图1所示。

（1）系统控制单元

主要由控制部件、中继单元、控制回路等组成。它主要完成系统中水泵、阀门、过滤等部件的控制，保证整个系统的正常安全运行。

（2）数据采集单元

该单元主要用于采集系统工作状态的各参数，并更具各参数信息完成系统逻辑控制。参数包含有水池液位、药桶液位、主要水泵工作电流、温湿度、清水池PH值、供水流量等。

（3）数据传输单元

该单元通过无线传输方式，将数据采集单元采集到的数据传输至系统服务器端。目前数据传输采用中国移动网络。

（4）数据信息平台

该平台主要由数据服务器和云数据显示平台构成；通过数据传输单元传送过来的数据被储存在数据服务器中，数据在服务器中完成数据处理及信息交换，最终通过云数据显示平台将系统参数直观便捷的显示出来。

3 控制策略

系统控制单元的控制逻辑分为手动控制和自动控制两种。其中手动控制需要根据现场的需求情况，手动的启停各水泵；而自动控制是将数据采集单元采集的各传感器数据进行综合判定，并根据设置对水泵等控制部件进行自动控制，从而完成整个系统的自动运行。基本的控制策略如下：

通过清水池/蓄水池液位控制补水系统的启停；

通过清水池/蓄水池液位控制净化泵的启停；

通过净化泵的启停控制消毒系统的启停；

通过清水池液位及供水压力控制灌溉泵启停；

通过蓄水池液位控制絮凝系统的启停；

通过清水池液位控制自来水电磁阀的动作；

通过控制面板选择手动/自动模式，手动模式下各水泵的手动启停控；

通过控制面板显示屏就地显示部分系统运行参数。

4 结论

本文针对目前雨水回收利用系统自动化程度低、后期运维工作量大等不足，设计出了一种雨水回收利用控制系统。该系统可以实现全自动控制、故障诊断；同时通过远程数据平台可实现远程监控功能，实现雨水回收利用系统运维的无人值守。