一種水廠專用智能化控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 該發(fā)明涉及一種水廠專用智能化控制系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及一種水廠專用智能化控 制系統(tǒng)的控制方法，涉及自動化控制和水處理領(lǐng)域，尤其涉及水處理廠全廠生產(chǎn)監(jiān)控和管 理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今世界面臨嚴(yán)重的水危機，水資源缺乏已成為關(guān)系到貧困、可持續(xù)發(fā)展乃至世 界和平與安全的重大問題。我國是一個水資源短缺的國家，人多水少、水資源時空分布不均 是我國的基本國情和水情，強化用水需求和用水過程管理，通過健全制度、落實責(zé)任、提高 能力、強化監(jiān)管，嚴(yán)格控制用水總量，全面提高用水效率。加強水務(wù)管理、節(jié)約用水、減少廢 水排放具有重要而深遠的意義。
[0003] 利用自動化控制進行水廠的日常生產(chǎn)和維護是近年來自來水行業(yè)發(fā)展的顯著特 點。自20世紀(jì)80年代，歷經(jīng)近30年的發(fā)展，水廠的自動化正逐步成熟，已涉及包括濾池自 動化、加藥自動化、水質(zhì)檢測自動化等幾乎全水廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)。水廠的自動化管理使日常運行 中的人力成本大為降低，水廠的效率得到明顯提高。
[0004] 例如中國專利CN104156900A公開了一種水廠管理信息智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在 于：包括信息采集、傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理服務(wù)器；所述信息采集，用于采集預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的 水廠管理信息；所述傳輸系統(tǒng)，用于將水廠管理信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫管理服務(wù)器；所述數(shù)據(jù) 庫管理服務(wù)器，用于存儲處理傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；其中所述數(shù)據(jù)庫管理服務(wù)器包括數(shù)據(jù) 服務(wù)層、應(yīng)用支撐層、應(yīng)用層和應(yīng)用交互層；所述數(shù)據(jù)服務(wù)層，用于存儲從信息采集獲取的 水廠管理信息；所述應(yīng)用支撐層，用于處理數(shù)據(jù)服務(wù)層中的數(shù)據(jù)并輸送到應(yīng)用層；所述應(yīng) 用層，用于建立水廠管理信息處理數(shù)據(jù)平臺；所述應(yīng)用交互層，用于實現(xiàn)應(yīng)用層和用戶交換 信息。但是隨著自動化技術(shù)的進一步發(fā)展以及節(jié)能降耗政策的大力倡導(dǎo)，水廠管理人員已 越來越不能滿足于當(dāng)前自動化技術(shù)僅能提供的單一自動運行功能，他們需要賦予水廠自動 化控制更多的內(nèi)涵，由自動化向智能化轉(zhuǎn)變。
[0005] 當(dāng)前水廠所采用的主流控制系統(tǒng)主要包含以下部分：進水流量顯示記錄和閥門控 制，原水配水及閥門調(diào)節(jié)，絮凝環(huán)節(jié)自動加藥，濾池的自動化控制，清水池加氯及余氯監(jiān)測， 供水栗房進行恒壓供水調(diào)節(jié)。主流控制系統(tǒng)以數(shù)據(jù)采集、顯示、自動投加以及簡單采集反饋 調(diào)節(jié)為特征。
[0006] 新的自動化控制不僅需要對全廠設(shè)備工況、儀表等工藝參數(shù)以及其它現(xiàn)場數(shù)據(jù)進 行監(jiān)視，還要能夠判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)指標(biāo)的優(yōu)劣并進行自動調(diào)控。新形勢下的水廠自控生產(chǎn)平 臺還應(yīng)能夠在水廠生產(chǎn)發(fā)生異常時向操作人員發(fā)出報警信息，并能提供相應(yīng)的緊急處理程 序，提高管理人員的事故處理能力和應(yīng)變速度，盡可能將事故遏制在萌芽階段或?qū)p失降 至最低，保障水廠供水的安全可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。
[0007] 通過總結(jié)上述問題，我們可知，對當(dāng)前水廠的自動化控制平臺，如何納入水廠運行 的自動優(yōu)化調(diào)控功能至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種水廠專用智能化控制系統(tǒng)及 其控制方法，納入了水廠運行的自動優(yōu)化調(diào)控功能，更加智能有效。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種水廠專用智能化控制系統(tǒng)， 包括配備有進水流量顯示記錄和閥門控制系統(tǒng)的原水管路、配備有原水配水及閥門調(diào)節(jié)系 統(tǒng)的配水池、配備有自動加藥系統(tǒng)的絮凝沉淀池、配備有自動化控制系統(tǒng)的濾池、配備有加 氯及余氯監(jiān)測系統(tǒng)的清水池和配備有供恒壓供水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的供水栗裝置，其創(chuàng)新點在于： 所述原水管路上還配備有管道報警和定位系統(tǒng)，配水池還配備有原水配水的微調(diào)系統(tǒng)，絮 凝沉淀池還配備有動力學(xué)參數(shù)在線監(jiān)測及反饋優(yōu)化系統(tǒng)，清水池還配備有消毒反應(yīng)參數(shù)實 時監(jiān)測及反饋優(yōu)化系統(tǒng)，供水栗裝置還配備有供水栗裝置配栗優(yōu)化系統(tǒng)。
[0010] 進一步的，所述管道報警和定位系統(tǒng)包括管道前端設(shè)置的壓力表P1、設(shè)置的電磁 調(diào)流閥和中間設(shè)置的壓力表P2,終點設(shè)置的壓力表P3、水庫液位與總管流量自動采集系統(tǒng) 和爆管警報器，該自動水庫液位與總管流量采集系統(tǒng)感應(yīng)壓力表壓力確定采集時間，并控 制爆管警報器。
[0011] 進一步的，所述原水配水的微調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)原水分配量的微調(diào)，主要由原水分配量 控制元件、水處理單元和區(qū)間數(shù)據(jù)評價單元組成，該區(qū)間數(shù)據(jù)評價單元通過控制元件控制 水處理單元。
[0012] 進一步的，所述動力學(xué)參數(shù)在線監(jiān)測及反饋優(yōu)化系統(tǒng)包括絮凝動力學(xué)參數(shù)GT控 制元件、在線采集進水流量Q單元、在線采集進水水溫tw單元和閘閥數(shù)η啟閉單元，該在線 采集進水流量Q單元、在線采集進水水溫tw單元結(jié)果反饋絮凝動力學(xué)參數(shù)GT控制元件，絮 凝動力學(xué)參數(shù)GT控制元件控制閘閥數(shù)η啟閉單元。
[0013] 進一步的，所述消毒反應(yīng)參數(shù)實時監(jiān)測及反饋優(yōu)化系統(tǒng)包括消毒反應(yīng)參數(shù)CT值 控制元件、進水流量計、清水池液位計和報警器，該進水流量計和清水池液位計采集數(shù)據(jù)反 饋給消毒反應(yīng)參數(shù)CT值控制元件，消毒反應(yīng)參數(shù)CT值控制元件控制報警器。
[0014] 進一步的，所述供水栗裝置配栗優(yōu)化系統(tǒng)包括栗和管道的性能曲線擬合單元和自 動組合配栗單元，該栗和管道的性能曲線擬合單元控制自動組合配栗單元。
[0015] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種水廠專用智能化控制系統(tǒng)的控制方法，包括原水 管路、配水池、絮凝沉淀、濾池、清水池和供水栗裝置控制環(huán)節(jié)，其創(chuàng)新點在于：所述配水池 環(huán)節(jié)的控制方法為：在配水池中，當(dāng)進水流量為7000m3/h〈Q〈10000m3/h時，流量分配比的賦 值首先按QA:QB:QC= 1. 0 :2. 0 :2. 0設(shè)置，運行一段時間后，通過原水配水的微調(diào)系統(tǒng)中的 區(qū)間數(shù)據(jù)評價單元對各配水單元的配水量進行綜合評價，按水質(zhì)由好至差分別賦值ni，水 質(zhì)較差的處理單元的處理水量會削減1%Q，相應(yīng)的水質(zhì)最好的處理單元會增加1%Q，而處 于中間水質(zhì)的處理單元不做變化；
[0016] 所述絮凝沉淀池環(huán)節(jié)的控制方法為：通過動力學(xué)參數(shù)在線監(jiān)測及反饋優(yōu)化系統(tǒng)中 在線采集的進水流量Q單元和在線采集的進水水溫tw單元，在線顯示反應(yīng)過程的絮凝動力 學(xué)參數(shù)GT值，通過積累GT-濾池壓損和GT-水質(zhì)指標(biāo)特性曲線數(shù)據(jù)，獲得特定進水量下較 優(yōu)的GT值，從而反饋相應(yīng)的關(guān)閉閘閥數(shù)η啟閉單元進行調(diào)節(jié)閥門啟閉數(shù)；
[0017] 所述清水池環(huán)節(jié)中控制方法為：利用進水流量計和清水池液位計采集數(shù)據(jù)，該進 水流量計和清水池液位計采集數(shù)據(jù)反饋給消毒反應(yīng)參數(shù)CT值控制元件，實現(xiàn)實時監(jiān)測，同 時采集到的絮凝動力學(xué)參數(shù)CT值進入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；若停留時間T低于30min或CT值小 于30mg/L/min，絮凝動力學(xué)參數(shù)CT控制元件控制報警器報警，且這時的絮凝動力學(xué)參數(shù)CT 值不會進入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
[0018] 所述供水栗裝置環(huán)節(jié)控制方法為：系統(tǒng)首先根據(jù)歷史數(shù)據(jù)系統(tǒng)給出當(dāng)前水廠的 供水量Q，結(jié)合管道H-Q曲線確定進入供水管網(wǎng)所需提供的Η值，然后栗所需提供栗壓頭 值Hi、栗出水管路與清水池的液位差ΛΖ、管道水頭損失hf，S卩在供水量Q下，每臺栗所需 提供的總壓頭Hi為H+ΛZ+hf;然后將所得Hi值代入每臺栗的H-Q曲線，求得Qi，隨后 將Qi代入該栗的P-Q曲線，得到該栗的運行功率Pi，依次類推，通過栗和管道的性能曲線 擬合單元，求出所有栗的Qi和Pi值，然后通過自動組合配栗單元控制隨意組合各栗，得到 以下兩組數(shù)據(jù)：組合栗流量?/(〇β和組合栗功率f(i)為賦值函數(shù)，取〇和1， i=\ Μ ? ?. 分別代表該栗的關(guān)和開，在滿足組合栗流量Σ/ωα與需供水量Q相當(dāng)條件下，供水單耗 */=1
最小為所得結(jié)果；
[0019] 所述原水管道環(huán)節(jié)的控制方法為：原水管道上的電磁調(diào)流閥閥門動作結(jié)束后，水 庫液位與總管流量自動采集系統(tǒng)開始采集第一組數(shù)據(jù)，將采集到的水庫液位與總管流量結(jié) 合歷史運行數(shù)據(jù)曲線計算得到壓力表理論顯示值，然后將采集到的壓力數(shù)據(jù)與理論值相比 較，若管道前端設(shè)置的壓力表P1、中間設(shè)置的壓力表P2、終點設(shè)置的壓力表P3三個壓力表 的實時采集值均低于理論值20%以下，則自動水庫液位與總管流量采集系統(tǒng)控制爆管警報 器，發(fā)出爆管報警并通過負壓波定位程序進行爆管定位；若采集值與理論值處于正常波動 范圍內(nèi)，則繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，當(dāng)采集第二個壓力數(shù)據(jù)是只需與第一個壓力數(shù)據(jù)進行比較，若在 正常范圍內(nèi)波動，仍返回自動數(shù)據(jù)采集模式，若超出正常波動范圍，則啟動采集值與理論值 比對程序來判斷是否發(fā)生爆管；若閥門發(fā)生動作，數(shù)據(jù)采集自壓力穩(wěn)定后重新開始。
[0020] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0021] (1)本發(fā)明與自來水廠當(dāng)前所使用的自控系統(tǒng)相比，具