循环水综合智慧管理系统的运行管理研究

陈宝荣，胡显亭，张国

（江苏阚山发电有限公司，江苏 徐州 221134）

1 循环水的特点和质量控制

循环水的特点是在工业生产、城市供水和农村灌溉等领域广泛应用的一种高效率的水利用方式。其特点是使用循环水再生技术处理工业废水和城市污水，进而利用其低污染高效节水的特点用于特定的领域。循环水的水质控制是保证循环水应用和环境安全的技术保障，主要包括水质监测和管理。传统的循环水监测和管理主要靠人工，不能满足大面积、高精度、连续性和高效率等要求。因此，建设循环水综合智慧管理系统，以期实现智能化水质控制和运行管理已成为一个热点问题。

循环水的水质控制是循环水系统中最重要的环节之一，对于保证循环水系统的正常运行和水质的控制至关重要。循环水的水质控制主要包括以下几个方面。

（1）循环水中的COD（化学需氧量）。COD是循环水中的一项重要指标，是衡量循环水水质的关键参数之一。循环水综合智慧管理系统可以通过对循环水中的COD值进行实时监测和控制，保证循环水水质的正常和稳定。

（2）循环水中的SS（悬浮物）。循环水中的SS是另一项重要指标，直接影响循环水系统的正常和稳定。循环水综合智慧管理系统可以通过对循环水中的SS值进行实时监测和控制，减少循环水中的悬浮物对系统的影响。

（3）循环水pH值。循环水的pH值是循环水质量控制的另一关键参数，对于保证循环水系统稳定和水质的正常控制具有重要意义。循环水综合智慧管理系统可以通过对循环水pH值进行实时检测和控制，保证循环水系统的稳定和水质的正常控制。

2 循环水综合智慧管理系统技术原理

循环水综合智慧管理系统是一种基于物联网、云计算和大数据技术的信息系统。该系统可以对循环水的水质和运行状态进行实时监测和追踪，并自动控制和调节循环水的水质和系统的运行状态。循环水综合智慧管理系统主要包括数据采集子系统、数据传输子系统、数据处理子系统和数据应用子系统。数据采集子系统负责采集循环水系统中的各种参数信息，包括水质指标、流量、温度、压力等。“数据传输子系统”负责将采集的数据通过云计算技术传输到数据处理子系统。“数据处理子系统”通过数据挖掘、数据分析和算法模型等技术对传输的数据进行处理和分析，并提供实时的数据监测和预警。“数据应用子系统”则负责对处理后的数据进行应用，提供相关的管理、决策和操作指导。

循环水综合智慧管理系统主要由信息采集测量设备、数据传输网络、数据解析分析、决策支持及数据存储等五大部分组成。系统采用物联网感知技术、云计算技术、大数据挖掘和分析技术、GIS技术等一系列新兴技术，实现循环水的全面监控、自动分析、快速反应和智能化管理。其中，数据传输网络是系统的核心环节，包括数据采集、传输、存储和分析等四个子环节。数据采集子环节主要靠传感器和物联网设备，数据传输子环节采用云计算技术和无线通信技术，数据存储子环节则主要依靠云端存储和大数据技术，数据分析子环节则主要采用人工智能和数字模型等技术。

3 循环水综合智慧管理系统的建设与实施

3.1 循环水综合智慧管理系统的设备

循环水综合智慧管理系统可以应用于各种不同类型和规模的循环水系统。具体的设备包括但不限于以下几种。

（1）循环水箱。循环水箱是循环水系统的核心设备之一，负责循环水的存储、调节和供给。循环水综合智慧管理系统可以通过对循环水箱的监测和控制，实现循环水系统的高效运行和水质控制。

（2）循环水泵。循环水泵是循环水系统的另一核心设备，负责循环水的输送和循环。循环水综合智慧管理系统可以通过对循环水泵的控制和调节，实现循环水系统的高效运行和水质控制。

（3）循环水过滤器。循环水过滤器是循环水系统的重要设备之一，负责清除循环水中的固体悬浮物和杂质，保证循环水质量。循环水综合智慧管理系统可以通过对循环水过滤器的监测和控制，实现循环水系统的高效运行和水质控制。

（4）循环水调节阀。循环水调节阀是循环水系统的重要设备之一，负责对循环水的水质和流量进行实时调节。循环水综合智慧管理系统可以通过对循环水调节阀的控制和调节，实现循环水系统的高效运行和水质控制。

3.2 循环水综合智慧管理系统的功能

循环水综合智慧管理系统是集数据监测、数据报警、自动加药、智能排污等多功能于一体的综合监控系统。系统通过全自动加药监测控制设备及其他设备收集检测系统的水质参数，并根据系统需求不同，检测不同的参数，并将所有水质参数信号收集到指定的服务器中，并通过服务器给指定的部门提供特定的页面做状态展示。具体功能包括循环水水质在线检测、诊断及精确加药控制功能。

（1）在线跟踪循环水中的药剂浓度。判定是否要补充药剂，根据循环水的水质参数变化计算投加量，自动控制药剂的投加；精准维持药剂浓度在设定剂量±1 ppm水平。探测可以自动化全天候监控系统检测系统的变化和运行问题，确定可以通过专业化学控制算法确定纠正措施，实现可以改进后的结果可提高性能并优化成本。

（2）对循环水的腐蚀、结垢及微生物状况进行连续在线监测，并将数据上传至控制系统，使相关人员能及时了解系统的运行状况，对系统的潜在问题提前做出判断，及时根据系统的实际运行情况调整水处理方案控制参数。实现自动排污，将水质指标控制在要求范围内，确保循环水系统稳定运行，避免人为滞后给系统带来不必要的影响。

3.3 循环水综合智慧管理系统的架构

循环水综合智慧管理系统平台主要实现通信模块上报的数据接收、硬件控制命令判断、安全的认证、各种业务逻辑的实现（识别与报警）、其他系统（如通信硬件、第三方系统）的集成，以及海量数据的存储和安全。整体包括底层IoT、应用系统、硬件等几个部分。

循环水给水的硬度、余氯和氯离子4～20mA信号接入PLC，1#冷却塔和2#冷却塔共用。

两套全自动加药监测控制设备分别用于1#冷却塔和2#冷却塔循环水给水的pH、电导、浊度、ORP、阻垢剂、温度、碳钢腐蚀率和不锈钢腐蚀率的测量，测量结果接入PLC。

PLC根据获得的pH值直接控制1#冷却塔和2#冷却塔对应的硫酸加药管线电动阀的开关。根据获得的电导率值和冷却塔液位值直接调节1#冷却塔和2#冷却塔对应的排污阀。根据获得的阻垢剂值直接控制1#冷却塔和2#冷却塔对应的加药管线电动阀的开关。循环水综合智慧管理系统的系统拓扑图如图1所示。

图1 循环水综合智慧管理系统 系统拓扑图

3.4 循环水综合智慧管理系统的实施应用

（1）数据采集与数据源。循环水系统数据采集要求如表1所示。※

表1 循环水系统数据采集

循环水系统的数据采集包括电导、硬度、硬度、余氯、氯离子、pH、浊度、ORP、阻垢剂、温度、腐蚀率（碳钢）、腐蚀率（铜）等参数。数据采集采用第三方仪表和全自动加药监测控制设备，并进行自动化改造。

循环水系统的数据采集包括电导、硬度、硬度、余氯、氯离子、pH、浊度、ORP、阻垢剂、温度、腐蚀率（碳钢）、腐蚀率（铜）等参数。数据采集采用第三方仪表和全自动加药监测控制设备，并进行自动化改造。

（2）全自动加药监测控制设备自动化改造方案。为了达到系统构架的数据传输要求和充分利用已有的设施，对全自动加药监测控制设备及加药系统进行自动化改造，安装1套PLC控制及仪表配电柜、2套全自动控制加药设备、1套表柜、通讯光纤转接盒等，并铺设取样及回水管线、配电柜到PLC控制及仪表配电柜的电缆等。全自动加药监测控制设备技术参数如下：①检测探头：全自动加药监测控制设备的检测探头包括pH、电导率、浊度、温度、腐蚀率、药剂浓度探头等。②监测与控制：设备可在线读取阻垢剂浓度，实时控制阻垢剂电动阀的开关；在线监测pH，实时控制pH调整药剂的投加；在线监测电导率，实时控制循环水系统的排污；在线监测系统的腐蚀率等。③系统数据输出与展示。循环水综合智慧管理系统的输出方式为Web页面，后台服务器网络通信后可通过特定浏览器访问展示页面。

本文提出的循环水综合智慧管理系统方案包括全自动加药监测控制设备、补水电导率在线检测仪、循环水硬度、硬度、氯离子、余氯在线检测仪、PLC、正向隔离装置、机架式服务器、部署在服务器内的软件、荧光示踪剂等，同时包括取样水管线配管及电伴热、取样水前置过滤器及增压泵、排水管线配管、阻垢剂及硫酸管线配管、电动阀、电缆及辅材、光纤铺设等。

4 结语

本文通过对循环水综合智慧管理系统的研究，提出了一种基于物联网、云计算和大数据技术的新型管理模式。循环水综合智慧管理系统可以对循环水的水质和运行状态进行实时监测和追踪，并自动控制和调节循环水的水质和系统的运行状态，保证循环水系统的正常运行和水质控制。循环水综合智慧管理系统可以有效地降低循环水系统的维护和管理成本，提高管理效率和管理质量，具有广泛的应用前景和推广价值。我们期望能够通过本文的研究和探讨，对循环水综合智慧管理系统的建设和运行管理有更深入的认识，并为相关领域的理论和实践提供参考。