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1、摘要：本文通过采用现代先进的信息技术，以排污许可证制度为核心，基于B/S体系架构，建立一套刷卡排污总量控制信息体系，实现企业实时排放总量监测、总量核算、总量分配等功能，为实现对企业点源的环境监管制度从浓度控制向浓度、总量双控制的转变提供技术支撑。关键词：刷卡排污；总量控制；平台整个系统结构配置符合“集中监控、分散控制”原则，具有高度的可靠性、安全性、开放性、可扩展性、可维护性且操作简单、维护诊断方便，满足污水处理厂全厂设备及工艺参数的监视和控制要求，符合现代污水处理厂自动化化发展方向。全厂自控系统网络结构配置图如下:aa作员工俗MT02打印tvmoi aVIWHE riFniEse*san 蜘
2、*)li*作员工作站/CPOLmt至OO/MiDI： 192、DO：瞅 AL 24ciu/ndt图3-2总体硬件框架PLC（如图3-3所示）分站系统设置在提升泵房配电间，主要完成粗格栅、进水泵房等构筑物设备的监控及相关检测仪表的供电。主要包括分站PLC系统、及相应的通讯网络和通讯接口组件。PLC分站系统采用施耐德公司PREMIUM系列TSXP573634MC型内置以太网的高端PLC,包括机架、电源、CPU、I/O、通讯接口等模块。I/O卡件及机架空槽均按设计图纸中的实际需求并留有一定的备用容量，保证在规模范围内由于工艺流程的变化引起的I/O的增加；模块化结构可方便的进行机架扩展，现场控制柜的结
3、构设计也留有增加系统机架及相应控制较件的空间。其基本功能包括:1）采集粗格栅、螺旋输送压榨机、提升泵等设备的控制方式、运行状态及故障报警的开关量信号;2）采集各粗格栅液位差、提升泵房集水井液位、硫化氢气体浓度以及提升泵房各泵的电流及出口流量等仪表的检测模拟信号;3）粗格栅的手/自动化控制，自动化方式下根据粗格栅液位差或时间控制粗格栅的开启/关闭以及相应的螺旋输送压榨机启/停;4）提升泵的手/自动化控制，自动化方式下根据提升泵房集水井液位实现多台提升泵的自动化轮询工作;5）实时传送所有检测参数和设备的各种运行状态到中央监控系统;6）执行中央监控系统计算机下达的控制指令与中央监控系统计算机的工业以
4、太环网通讯，实现远程监。中燧制室主机 pcMmRTCP/IP逢机pcPLCWpcPLCISpc图3-3 PLC系统结构图3.3.4中央监控系统图3-4中央监控系统图中央监控系统通过星型工业以太网与各现场PLC控制站相连，具有良好的人机界面，通过动态图形界面、表格、文字以及音响报警等方式对全厂生产过程及机电设备实行集中化全面监控。它们能实时接收和处理各现场PLC控制站上传的所有现场数据（工艺流程参数、配电系统电气参数、设备运行状态和报警信号等）；通过人机对话方式，实现对现场设备的远程控制调节、工艺检测控制参数的设定、状态量的周期扫描、异常状态的报警和处理等功能，同时动态显示整个污水处理厂工艺流程
5、、机电设备运行参数图表，绘制各种参数运行趋势曲线及棒图，监视和评判系统的控制与运行状态，供技术人员分析比较，确定最佳运行方案。实现全厂工艺流程、变配电系统实时动态显示，实时显示变配电系统和工艺流程的实时数据；实时动态显示全厂各控制系统的设备运行状态；自动生成历史趋势曲线储存、显示和查询、历史数据、报警等信息、；自动保存、打印各生产运行情况及管理报表。服务器选用IBM塔式服务器，内装SQL SERVER数据库软件。通过IHX安装适当的ODBC驱动建立相应的数据源链接，并进行SQL任务配置，在服务器中编写适当的语句脚本程序以及外部应用程序，可将2台运行工作站中的过程数据、历史数据、报警信息、操作员
6、信息等传送到服务器中，以便进行历史查询、工厂管理。由于我们预留了这样的软硬接口，就使我们将来能够很方便的切入未来MIS（生产信息管理系统）管理网络，为将来数据拓展打下很好的基础性，这实际也是体现了施耐德独创的“透明工厂”的概念。4前端通讯设计4.1系统组成本系统由环保局监控中心、通信网络、监控设备、计控设备四部分组成。监控中心：由计算机、IC卡读写器、GPRS数据传输模块、监测管理系统软件组成。通信网络：移动公司GPRS-VPN专网；非接触式IC卡。监控设备：污水排放测控终端。计控设备：电磁流量计、COD在线分析仪、电动阀门。4.2系统拓扑图局域阿GPRS模块环保局计箕机污水排放测成编COBS
7、线分析仪电58流量计电动冏污水精放丧唾终编4.3监测中心配置4.3.1监测中心设备主要由计算机、IC卡读写器、GPR S数据传输模块组成。GPRS数据传输模块和IC卡读写器与计算机之间通过串口线连接，计算机上安装操作系统软件、数据库软件、监控管理系统软件。4.3.2监控管理系统软件主要由开户业务、IC卡收费业务、报修管理、实时数据显示、历史数据查询、统计分析、信息告警、远程控制、权限管理等功能模块组成。4.4通信网络利用中国移动公司提供GPRS VPN专网业务平台，建立一个VPN专网，为各测控终端内使用的SIM卡据卡绑定一个固定的IP地址，设置统一的接入点名称，监测数据只在VPN专网内部传输，
8、系统的保密性、可靠性高。平升公司生产的GPRS数据传输模块可以登陆中国移动公司的GPRS-VPN专网,在网络上传输数据。监测中心和每个测控终端内安装一个GPRS数据传输模块，安装VPN专网SIM卡后即可以实现一个中心与多个排污企业排污监测点的数据通信。IC卡是排污费用的载体，是特殊的通信介质，本系统支持下列IC卡： FM11RF08非接触式IC卡；标准：ISO/IEC 14443.2的TYPE-A协议；容量：lK×8BITo厂商：上海复旦微电子股份有限公司 S50非接触式IC卡;标准：ISO/IEC14443.2的TYPE-A协议;容量:1Kx8BITo厂商：飞利浦公司 其它公司生
9、产的兼容卡；符合ISO/IEC 14443.2的TYPE-A协议标准的非接触式IC卡。4.5监控设备污水排放测控终端4.5.1污水排放测控终端主要功能采集COD在线分析仪和污水流量计输出的RS232/RS485串口信号或420mA摸拟量信号。采集电动阀门的开到位、关到位状态。要求现场电动阀门可接收开关量控制信号，并具备开到位、关到位状态输出功能。就地显示污水COD监测数据和污水瞬时、累计排放量等实时监测数据。远程控制电动阀门的开启和关闭。上位机监控软件发出开、关命令，测控终端完成控制操作。支持IC卡充值管理功能，通过IC卡可对测控终端内控制器进行充值管理。监测点费用消费完毕后，测控终端自动关闭
10、电动阀门，停止排污。支持设定污水COD限值，COD监测数据越上限时测控终端自动停阀，停止排污。可支持GPRS远程充值功能。测控终端箱门被打开状况发生时，立即上报告警信息。支持就地、远程设备维护。根据监测环境，可选择室内型或室外型测控终端箱。预留蓄电池接口，接入蓄电池后可实现断电报警功能。4.5.2污水排放测控终端原理示意图AC220VDC12V阀门开到位阀门关到位安防状态电源DI1DI2DI3DI4DATA-6106GPR5无较传输模块DATA-7203控制器COD分析仪断电检测4.6监控系统软件功能管理功能：具有用户管理、排污管理、收费管理、巡检管理、报修管理等功能。收费功能：IC卡预收排污
11、费，交费才能排污，支持阶梯价格设定。数据显示和远程控制功能：通过监控软件实时显示各监测点的实时监测数据，并可通过监控软件发送控制命令，远程控制电动阀门的开启和关闭。告警功能：接收现场设备报警信号并在监控软件中采用声音、图像、文字等多种方式提示报警信息。查询、统计功能：监控管理系统软件可以查询历史监测数据，软件具备历史数据统计、分析功能。扩展功能：监控管理系统软件具备良好的扩展功能，支持OPC接口，可实现与其他系统的互联互通。5数据呈现界面设计国外真空界面阀形式单一，且受专利保护。在原有界面阀结构形式、驱动方式、密封件运动方式上作出创新，设计出耐用和价格低廉的界面阀，且更适合在某些特定环境下使用
12、。国外界面阀介绍见附录2o5.1正压隔膜界面阀研制由于VAJM44界面阀在使用过程中出现了一些问题，且对其进行改进需要重新开模，制作周期长，费用高。在这样的情况下，我们实验室在原有VAJM44界面阀基础上作改进，成功研制出一种新型界面阀一正压隔膜界面阀ZM型。改进费用很低，改造时间周期也很短，已经成功应用于东湖真空厕所系统，经运行后发现效果很好。图5.1为界面阀在东湖使用情况照片。图5.1正压隔膜界面阀安装图5.1.1结构组成图5.2为正压隔膜界面阀的结构，左边为关闭状态，右边为界面阀开启状态。图5.2正压隔膜界面阀ZM型从图中看出，该阀主要分为5个部分：阀体5为原VAJM44界面阀阀体，未做
13、任何变化；4为阀芯，采用尼龙材料经车床加工而成。在有条件情况下可用合金或不锈钢材料制作，使阀芯使用寿命更长。阀芯上有一个凹槽，用来固定隔膜，同时阀芯在制作中加工有一个反向斜度，使隔膜不易滑落。隔膜3用以前隔膜，也不做任何改变。现在隔膜只起密封作用，不需要承担执行作用。隔膜受压力差不大，使用寿命相比VAJM44更长，不易破裂。新界面阀隔膜破裂后，界面阀也不会立刻失效，但是进水后会导致内部零件生锈。阀盖2经VAJM44界面阀改造而成（如图5.3所示）。第一步把阀上盖顶部圆面和下部斜面之间的圆柱部分切除；第二步把顶部圆片用胶粘在切断口上；第三步在粘好新阀盖上钻两个孔，顶部用来固定气缸用，侧面使内腔同
14、大气用。（。138）图5.3正压隔膜界面阀上盖加工图1为气缸，选用SNS25X50迷你气缸。由于界面阀工作环境恶劣，应选用不锈钢型号。气缸嘴A、B通过外径8mm软管与一个二位三通电磁气阀相连接。图5.4为正压隔膜界面阀实物图。图5.4正压隔膜界面阀5.1.2工作原理正压隔膜界面阀处于关闭状态时，在电磁气阀导通下，B连通正压气源，A通大气，气缸活塞杆作用力向下，使隔膜压紧阀体而密封。当需要开启阀体抽吸污水时，电磁气阀换向，A通正压气源，B通大气，活塞杆克服真空管网负压吸力向上运动，直到活塞行程时停止，此时界面阀开启。吸污完毕后，电磁气阀又换向，A通大气，B通正压气源，活塞杆向下运动直到压紧隔膜，
15、界面阀关闭。5.2扇形界面阀设计5.2.1结构组成和工作原理我们所研制的真空界面阀都存在或多或少的缺点，在实验室和实际工程实践中出现了一些故障，给真空厕所系统的正常使用带来了不便。在这样的情况下，根据已有界面阀的特点设计了一种结构形式不同的新型真空界面阀扇形阀。该扇形界面阀的结构组成形式见图5.6o图5.6扇形阀设计效果图图中1为入口，直接接入到真空便器下或污水收集单元接口，入口管段的规格应该和管材的尺寸规格保持一致，便于对接。2为扇形阀阀体，经尼龙材料加工而成，是其他各个部件的承载体，同时流体流道也在其上设置。3为薄型气缸，为界面阀的驱动部件。该扇形阀采用负压驱动，通过气管直接接入到真空站或真空管网即可,控制十分方
