張亮

（浙江嘉科電子有限公司，浙江 嘉興 314000）

工業(yè)的快速發(fā)展可以帶動(dòng)國(guó)家社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，從而成功實(shí)現(xiàn)國(guó)家的現(xiàn)代化目標(biāo)。誠(chéng)然，我國(guó)的工業(yè)之所以能夠在短時(shí)間內(nèi)得到飛速的發(fā)展，是因?yàn)樽畛醪捎糜?jì)劃經(jīng)濟(jì)體制，舉國(guó)上下全力搞工業(yè)發(fā)展。與此同時(shí)，大量未經(jīng)處理的工業(yè)污水排放嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，甚至在一些地區(qū)頻繁出現(xiàn)了霧霾、酸雨等自然災(zāi)害。隨著國(guó)家將保護(hù)環(huán)境作為一項(xiàng)基本國(guó)策，人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)越來(lái)越重視，在這一趨勢(shì)下，如何科學(xué)處理工業(yè)污水，減少工業(yè)污水的排放成為亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)為有效處理工業(yè)污水提供了解決措施，它可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)工廠生產(chǎn)的污水是否達(dá)到了排放的標(biāo)準(zhǔn)，從而可以對(duì)工業(yè)污水進(jìn)行針對(duì)性的處理，降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染。

1 工業(yè)污水處理自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理

工業(yè)污水處理主要針對(duì)其中含有的大量重金屬物質(zhì)，由于它們的污染性極強(qiáng)，因此對(duì)處理技術(shù)的要求較高，并且耗時(shí)較長(zhǎng)。采用工業(yè)污水處理自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)來(lái)處理工業(yè)污水的流程主要有預(yù)處理、升華處理以及最后沉淀三個(gè)階段。實(shí)現(xiàn)原理為：首先將生產(chǎn)出的工業(yè)污水排放到固定的砂池中，然后進(jìn)行攪拌，盡可能讓砂水之間相互分離，等砂石完全沉淀之后，再將污水傳輸?shù)街泻统刂羞M(jìn)行酸堿鈉的中和處理，并用提升泵將污水進(jìn)行提升；隨后將提升后的污水進(jìn)入?yún)捬醭刂羞M(jìn)行生物分解，可加入生物催化劑等加速污水的分解，待分解完成之后流入到調(diào)節(jié)沉淀池中進(jìn)行沉淀、過(guò)濾，這樣就完成了工業(yè)污水的凈化處理，隨后還要對(duì)污水進(jìn)行氣化微處理，去除水中的污染，并在沉淀池中采用固液分離裝置來(lái)使固體與液體分離，之后在污水中加入藥物，提升污水凈化的純度，最后將處理完成的液體進(jìn)行排放或者二次循環(huán)利用，將固體凝固后再集中運(yùn)出進(jìn)行統(tǒng)一的處理。

2 工業(yè)污水自動(dòng)化智能處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

2.1 污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

工業(yè)污水處理系統(tǒng)主要包括遠(yuǎn)程控制中心、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、PLC 可編程控制器等，再充分應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通信和電氣自動(dòng)化控制技術(shù)等來(lái)監(jiān)測(cè)污水處理，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)中。安裝好工業(yè)污水處理系統(tǒng)之后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的自動(dòng)化控制，即當(dāng)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)發(fā)出了控制指令之后，自動(dòng)化控制系統(tǒng)將PLC 可編程控制器進(jìn)行分布式排列，更好地控制工業(yè)污水的處理。隨后，再借助現(xiàn)場(chǎng)傳感器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，之后將檢測(cè)的數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳，當(dāng)儀表顯示了相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，電氣控制系統(tǒng)則會(huì)控制整個(gè)檢測(cè)的過(guò)程。操作人員需要在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)、調(diào)控以及參數(shù)設(shè)置，將工業(yè)污水處理過(guò)程中監(jiān)測(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與統(tǒng)計(jì)工作，并做成數(shù)據(jù)報(bào)表下載打印成文件。相關(guān)管理人員則要實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)工業(yè)污水處理系統(tǒng)的服務(wù)器，并以太網(wǎng)來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)接收污水處理現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的通訊工作，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)整個(gè)工業(yè)污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，確?？刂迫藛T可以按照污水處理的相關(guān)操作準(zhǔn)則來(lái)精確下達(dá)控制、采集等指令。

2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)具有非線性映射能力、自適應(yīng)性和容錯(cuò)能力以及學(xué)習(xí)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，不管在處理污水還是控制污水排放方面，都能有效降低工業(yè)污水造成的污染，能夠在最大程度上減少水污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以與各種在線傳感器監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，可以對(duì)污水處理過(guò)程中出現(xiàn)的各類信號(hào)點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類處理，并將數(shù)據(jù)及時(shí)保存下來(lái)，以此作為衡量污水處理信號(hào)變化趨勢(shì)的依據(jù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還能夠解決許多復(fù)雜的線性問(wèn)題，并且針對(duì)數(shù)學(xué)建模處理污水的問(wèn)題能夠發(fā)揮不同的作用，可以有效降低能耗。在工業(yè)污水處理的過(guò)程中充分應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)來(lái)進(jìn)行工業(yè)廢水的實(shí)時(shí)檢測(cè)，并且采用多種測(cè)量方式來(lái)提升污水凈化的質(zhì)量，可以進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)工業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境相適應(yīng)。

2.3 如何將專家系統(tǒng)融入污水處理控制系統(tǒng)

專家系統(tǒng)相較于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊計(jì)算而言，能夠更好地解決一些比較透明靈活的問(wèn)題，從而多方面解決污水處理過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，促進(jìn)工業(yè)污水處理系統(tǒng)的完善。專家系統(tǒng)主要具有診斷、分析等功能，這樣可以運(yùn)用多種不同的方法來(lái)處理工業(yè)污水。污水處理控制專家系統(tǒng)是由德國(guó)一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出來(lái)的，可以用于檢測(cè)污水中像氮、鈉、磷等各種化學(xué)物質(zhì)以及污水中含有的固體懸浮物質(zhì)，從而更好地進(jìn)行工業(yè)廢水處理工作。但是，專家系統(tǒng)目前還不夠完善，其中還存在許多知識(shí)盲區(qū)，在實(shí)際操作中需要借助人工輔助。專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不像其他的污水處理系統(tǒng)那樣復(fù)雜，主要起到記憶庫(kù)的作用，隨即通過(guò)對(duì)工業(yè)污水處理的動(dòng)態(tài)變化不斷改進(jìn)來(lái)檢查污水處理系統(tǒng)并及時(shí)排除障礙，以此來(lái)確保整個(gè)工業(yè)污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 模糊控制系統(tǒng)在污水處理中的有效運(yùn)用

模糊控制系統(tǒng)需要操作人員以及相關(guān)的污水處理專家事先設(shè)置好系統(tǒng)控制的規(guī)則，即將已有的控制經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)表達(dá)等轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言變量，隨后將其輸入到模糊控制系統(tǒng)中，一切工作都要按照這一規(guī)則來(lái)進(jìn)行。與此同時(shí)，要在實(shí)際操作中實(shí)現(xiàn)模糊控制還須借助非線性數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)，這是因?yàn)椤爸R(shí)表達(dá)”、“控制經(jīng)驗(yàn)”都具有模糊性以及復(fù)雜性，不能準(zhǔn)確將其轉(zhuǎn)換為精確的語(yǔ)言變量。模糊控制系統(tǒng)早在上個(gè)世紀(jì)八十年代就有國(guó)外學(xué)者與專家嘗試將其應(yīng)用于工業(yè)污水的處理，最初主要是將污水出水的DO、BOD、SS、回流污泥量以及出水氨氮濃度等相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為輸入的變量，隨后通過(guò)模糊控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)進(jìn)行“模糊化”設(shè)置，以此來(lái)匹配事先設(shè)計(jì)好的規(guī)則，然后依據(jù)系統(tǒng)匹配的情況來(lái)對(duì)工業(yè)污水處理做出相應(yīng)的控制措施，并不斷調(diào)整、檢測(cè)相關(guān)的指標(biāo)。

2.5 優(yōu)化污水處理系統(tǒng)中運(yùn)用的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)

工業(yè)污水處理系統(tǒng)運(yùn)用的軟件主要是上位組態(tài)軟件，它通過(guò)與中央控制室以及所有子控制站之間的實(shí)時(shí)通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)子控制站的監(jiān)測(cè)與控制，最后通過(guò)數(shù)據(jù)顯示儀表來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理的檢測(cè)與控制。另外，上位組態(tài)軟件還需要結(jié)合WinCC 軟件才能成功啟動(dòng)對(duì)整個(gè)工業(yè)污水處理系統(tǒng)的控制與監(jiān)測(cè)工作。WinCC 軟件主中主要由監(jiān)控管理系統(tǒng)以及集成的人機(jī)界面系統(tǒng)組成，具有報(bào)警提示、數(shù)據(jù)可視化、消息歸檔等多種功能，可以快速適應(yīng)各種工業(yè)污水處理系統(tǒng)。同時(shí)，操作人員可以對(duì)相關(guān)軟件進(jìn)行編程，提前輸入各項(xiàng)操作指令，然后再通過(guò)上位機(jī)向底層設(shè)備下達(dá)相應(yīng)的控制指令，中央控制室成功接收了上位機(jī)的控制指令之后，再根據(jù)每個(gè)子控制站污水處理系統(tǒng)的類型來(lái)下達(dá)相應(yīng)的控制命令，以確保所有的控制指令都可以傳遞到位。例如，在下達(dá)污水沉淀的指令時(shí)，可以通過(guò)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)來(lái)檢測(cè)沉淀值是否達(dá)標(biāo)，然后將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到控制室內(nèi)，然后與各個(gè)子控制室中PLC 可編程控制器設(shè)定好的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，從而來(lái)控制每個(gè)沉淀池的運(yùn)行，而底層設(shè)備的運(yùn)行情況可以通過(guò)軟件組態(tài)在中央控制室內(nèi)的數(shù)據(jù)顯示屏幕上展示出相應(yīng)的工藝流程畫面。應(yīng)用上位組態(tài)軟件，可以將工業(yè)污水處理過(guò)程中采集的相關(guān)數(shù)據(jù)與工作參數(shù)都通過(guò)圖像以及文字的形式來(lái)展示，增強(qiáng)用戶的使用感，提升對(duì)工業(yè)污水處理的控制與質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)污水處理自動(dòng)化智能處理系統(tǒng)采用了多種技術(shù)，與傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)完全不同，基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)污水處理現(xiàn)代化，具有高穩(wěn)定性、高精確度以及高效率的特征。當(dāng)前國(guó)內(nèi)的自動(dòng)化智能工業(yè)污水處理系統(tǒng)的研發(fā)還處于初級(jí)階段，存在很多缺陷，需要不斷改進(jìn)與完善，研發(fā)人員需要學(xué)習(xí)借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，吸引更多的優(yōu)秀人才來(lái)共同完成我國(guó)工業(yè)污水處理自動(dòng)化智能化處理系統(tǒng)的研發(fā)。只有不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，建立符合現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的污水處理系統(tǒng)，才能深刻落實(shí)保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策，在社會(huì)上樹立“綠水青山就是金山銀山”的理念，確保我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)程與生態(tài)環(huán)境之間形成一種良性的循環(huán)。