污水在线监测设备中电气自动化的应用

江倩雯

（南京市仪器仪表工业供销有限公司，江苏 南京 210000）

0 引言

污水在线监测系统的建立，需要通过信息技术的有效应用，采用传感设备、通信设备和计算机等电气自动化技术，实现对污水处理全过程的在线监测，随着水污染问题越来越严重，相对应的污染排放管理力度正在不断加强，传统污水监测，采用人工方式进行数据参数的收集和提取，对水样进行反复多次的离线测试。导致工作过程十分繁琐，会受到工作人员的人为因素影响，无法实现对污水排放问题的合理控制，因此，需要建立污水在线监测系统，充分应用电气自动化技术，优化污水在线监测设备，通过计算机进行自动化管理，减轻当前我国的环境污染问题。

1 污水在线监测系统

1.1 污水在线监测系统组成

污水在线自动化监测系统的建立，需要电气自动化技术的有效应用，其中计算机技术、通信技术、传感器技术等核心科技，都需要以电气自动化技术为基础，结合污水在线监测系统的整体构成，可以得知系统建立，要以计算机为核心，建立集散控制系统。采用智能流量计将得到的水质参数，直接传送到主计算机，由调度中心进行统一处理，制定出合理的解决方案，在城市内部设立污水监测中心，保证数据参数的实时获取，并将得到的数据内容，储存到数据信息库，在污水处理方案制定的过程中，进行数据显示。将数据采集系统放置到排污口工作现场，对整个污水处理过程进行全面监控，测试污水的水温、PH值以及需氧量参数[1]。（如表1所示）

表1 污水污染物最高允许排放浓度（单位mg/L）

将污水在线监测设备（PH计、温度传感器等等）放置到污水中进行参数测量。通过电流、电压信号的接收，了解污水处理工作状态，还可以将得到的信号与终端机模拟通道建立联系，提高使用效率，借助转换模块进行电平转换，实现主机与终端机之间的有线通信。

无线通讯设备的工作过程：主机以数字信号的方式进行命令发布，以模拟信号的状态通过无线数传机进行发送，与之匹配的电台在进行信号命令接收后，会通过调制解调卡进行命令信号的分析，并将解调完成的信号内容，直接发送到智能流量计中，选择正确的传输路径，将采集到的数据内容输送至主机。通过反复的流程操作，达到实时监测的目的，污水在线监测系统的有线通讯过程十分简单，不需要进行信号转换，能够直接通过总线完成数据传输任务。

1.2 污水在线监测系统设备

（1）中央计算机。想要保证污水在线监测系统的稳定运行，就需要做好后续的维护和保养工作，选择性价比较高的中央计算机，目前我国市场上的原装品牌机数量众多，再选择的过程中需要仔细的挑选，通过市场调研活动，对多台中央计算机进行对比分析，挑选具有优秀性能、价格适中的中央计算机。为后续的污水在线监测工作提供优质服务，并将该设备作为污水在线监测系统的重要组成部分，通过定期的维护与保养，保证其运行的稳定性，同时能够满足工作开展过程中，对数据信息采集和处理的必然需求。工作人员在中央计算机安装的过程中，要选择合适的处理器、硬盘和内存，有条件的企业还可以在中央计算机，设计打印机和绘图仪等配置。

（2）调制解调卡。电气自动化技术在污水在线监测设备中的有效应用，能够全面提高在线监测工作质量，通过调制解调卡的应用，提高数据内容的传输速率，该技术能够满足稳定运行的发展需求，近年来，调制解调卡技术正逐渐发展成熟，但再使用过程中仍然需要，结合污水在线监测系统的设计标准，判断其与系统是否适配。想要运用调制解调卡完成数据传输，首先需要建立握手信号，只有得到系统应答后，才能够正常履行工作权利，导致在多机通讯的过程中，地址识别存在着较大困难性，污水在线监测系统的建立，需要完成主机与从机之间的多项通信任务，显然只适用于电话线路的调制解调卡，很容易出现接收数据失败的问题。一旦电话线路处于无法拨通的状态，数据的采集将丧失实时性，最终的通讯效果不理想，在进行商品化调制解调卡购买时，需要投入较高的经济成本，尤其是工业控制过程中，所采用的调制解调卡十分昂贵。因此，想要在污水在线监测过程中采用调制解调卡，就需要自行进行设备研发工作，结合系统发展需求，开发适用于本系统的专用调制解调卡，实现多机之间的数据通信，有效降低研发成本[2]。

2 污水在线监测设备电气自动化设计

2.1 污水在线自动化监测系统

污水在线自动化监测系统的构成，首先需要在系统内部设立数据自动化采集装置，完成主机与多机之间的数据传输，同时，要成立数据中心，进行信息数据的统一管理，并具备在线监测辅助装置，将在线监测到的污水参数，与系统操作中心建立连接。将参数数据直接传送到计算机管理系统后，工作人员能够完成对污水处理过程，以及污水参数变化状态进行全面监控，上位机主要通过软件管理，实现对污水在线监测设备的全面控制，结合设备的使用状况，进行数据信息的查询和储存工作。在进行污水处理的过程中，需要通过多种参数的统一分析，对处理过程进行全面调控，因此，数据采集装置设计，需要满足多种参数的获取需求。

2.2 污水在线监测中的软件传感器

污水在线监测等核心设备--软件传感器，主要负责对在线获取的，无法测量数据进行合理预估，形成科学变量，在监测模型中输入预估参数，有效预防测量延迟等问题的发生，软件传感器的开发与应用，主要负责对生物过程的监测。当前生物反应器的控制系统设计，存在一定困难，由于模型参数数据内容的不确定性，系统的非线性和时变性响应过程十分缓慢，导致在线传感器的应用缺乏可靠性，软件传感器主要是通过数学模型的建立，将一些系统理论知识，与实际系统测量工作进行有效结合。只有保证系统输入的已知条件，满足现实理论条件，才能够保证模型数据的真实性，实现对污水自动化处理过程的全面监控，想要通过软件传感器，对整个系统工作状态进行了解，首先需要对模型建立所需要的系统参数进行预估。建立整体化学反应分析公式，判断水中物质细胞质量生物守恒，通过化学计量分析，了解细胞质量的浓度，假设在完全了解污水处理系统的工作流程，分析测量到的质量数据误差，判断其是否具有可用性，同时要通过过滤算法，提高参数值的准确性[3]。

2.3 污水在线监测仪表自动化设计

在进行地下污水处理的过程中，想要进行在线监测仪表检测，需要通过电气自动化技术的有效应用，工作人员要严格遵循技术的使用原则，保证使用过程的安全性，降低检测过程中的资金投入，并结合当前具体测量情况，选择合适的在线监测设备。超声波液位测量仪表是近年来，被广泛应用的污水在线监测设备之一，通过液位开关的控制，了解液位的高低程度，结合得到的液位控制结果，分析水泵的运行状态，通过超声波差测量仪表的有效应用，完成格栅前后的液位测量工作，了解格栅前后的水位变化情况，判断是否需要停止格栅运行。通过电磁流量计对地下管道液体流量进行检测，并以此为依据，进行水流量、消毒剂量、混凝剂等多种因素分析，并在进出水处进行PH、COD等测量仪表设置。

3 污水在线监测工作开展

3.1 工作流程

在污水排放工作开展的过程中，需要在现场安装流量计、水质参数监测仪器等设备，主要负责在污水管网入口处，进行污水样品的实时采集，通过系统分析，保证水样信息参数的准确性，运用现场设置的信息传输终端，进行水样数据参数的传输。获得的水样信息借助网络传输的便利性，将其输送到工业园区的污水处理系统监测中心，工作人员结合上位机软件的功能特点，完成监测点数据内容的统一处理，判断工作现场水源的污染程度，同时计算入口监测使用的资金成本。当出现严重水污染问题时，上位机能够自动触发报警系统，显现与之相适应的污水处理工艺，工作人员要做好上位机软件数据信息的读取、整理和存储工作，将各个传感器收集到的数据信息整合到一起，建立信息数据库，并以表格的形式显现出来。监测中心的工作人员通过上位机软件，向工作现场的端口传感器发送工作指令，通过监测仪表进行时间间隔读取，得到监测报警阈值参数，实现对污水处理现场监测设备的自动化远程在线控制[4]。

3.2 PLC控制过程

PLC控制系统主要负责污水管道和排水口的电磁阀控制，在污水处理的过程中，需要对采样管道、污水管道、清水管道、排水口进行统一管理，经过采样泵的抽取，污水池内的污水会流经污水管道和采样管道，最后到达储存池，需要对储存池的注入情况进行了解。注满后要及时关闭污水管道的电磁阀，打开采样管道，在储存池与监测池之间建立连接，一般情况下，现场设计的监测池容积小于储存池，监测池所处的位置低于储存池，因此，电磁阀开启后，污水将会自动通过采样管道注入监测池，形成一个稳定的液体监测环境。采用监测池内所安装的在线监测设备，完成系统参数的采集和获取工作，并通过电缆进行数据传输，将得到的数据内容输送到PLC控制系统，当完成整个数据分析工作后，排出监测池和储存池内的污水。

4 在线监测工作的注意事项

4.1 抽样与现场管理

污水在线监测工作的开展，需要建立实验室进行样品分析，检测流程要符合程序运行要求，对获取的样品进行统一管理和储存，将预处理完成后的样品内容，输送到监测中心，结合在线监测系统，在污水处理现场进行便携式监测设备的安装，全面提高在线监测系统的实用性，在完成不同监测目标时，采用不同的程序运行方式，实现对整个处理过程的全面控制[5]。

4.2 样品保护工作

想要全面提高在线监测效果，就需要有效预防样品老化问题的发生，由于样品中的废水成分，无法保持稳定性，受到生物转化的影响，样品的保存需要处于低温状态，当出现老化现象时，需要运用活性剂形成聚集和吸附状态。吸附生物在低温环境下会发生降解作用，水质会发生相应变化，结合废水性质调查，在取样分析的过程中，溶解状态的物质会呈现出胶体固态变化，提升在线监测难度。

5 结语

结合现代化国际环境监测目标来看，工业废水排放量的控制，以及废水处理工作取得了良好的发展进步，并且在全国范围内逐渐推广污水排放许可证，污水监测逐渐成为我国环保管理的重要组成部分。污水处理过程中通过自动化技术的有效应用，能够实现对水量、水温以及相关污水参数的实时在线监测，通过数据处理分析，简化污水处理流程，全面提高工作效率。