吳順勇,李佳林,張光輝
(合肥通用機(jī)械研究院,合肥230000)
再生水取水機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
吳順勇,李佳林,張光輝
(合肥通用機(jī)械研究院,合肥230000)
市政污水處理后可達(dá)到類地表IV類水標(biāo)準(zhǔn),出水可用于市政設(shè)施,在城市污水處理廠出水段設(shè)計(jì)取水機(jī),對再生水的使用進(jìn)行管理。
再生水;取水機(jī);操作
城市生活污水是地下水的主要污染源之一,提高污水處理率并進(jìn)行污水處理設(shè)施升級改造是進(jìn)行地下水污染防治的主要措施。某日處理能力30萬噸污水處理廠,經(jīng)過提標(biāo)改造,出水水質(zhì)部分指標(biāo)滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3838—2002》中的地表水環(huán)境質(zhì)量IV類水標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)《SL368-2006》,該污水廠的出水已經(jīng)達(dá)到農(nóng)林牧、城市非飲用水和景觀用水的標(biāo)準(zhǔn),每天近100萬噸的再生水出水,已經(jīng)成為城市的第二水源。針對用戶對再生水使用管理的迫切需求,研發(fā)取水機(jī)用于城市再生水使用的管理。
1.1 功能要求
(1)取水機(jī)應(yīng)具備識別取水用戶,卡內(nèi)余額查詢、刷卡取水、記錄每個(gè)用戶每次取水時(shí)間、取水量、總?cè)∷?,?shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能。
(2)柜內(nèi)應(yīng)有溫度、濕度監(jiān)控功能,并連鎖風(fēng)扇。
(3)柜內(nèi)設(shè)置變頻器,可以調(diào)節(jié)控制瞬時(shí)流量并保護(hù)潛水泵。
(4)振動、開門、防盜報(bào)警等功能,并具備聲光報(bào)警、故障報(bào)警并遠(yuǎn)傳至控制中心。
(5)柜外視頻監(jiān)控強(qiáng)監(jiān)控信息號上傳至該市排水辦公室信息技術(shù)中心。
(6)再生水取水點(diǎn)應(yīng)設(shè)置高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī),監(jiān)控范圍應(yīng)覆蓋取水點(diǎn)設(shè)施及取水過程整個(gè)范圍。攝像機(jī)應(yīng)安裝牢固可靠,不易被車輛以及人員損壞;安裝位置不受到外界因素的干擾(如太陽光的照射等)。
(7)視頻監(jiān)控前端設(shè)備需支持ONVIF協(xié)議和GB/T 28181—2011協(xié)議等。視頻監(jiān)控圖像應(yīng)無縫對接信息中心現(xiàn)有大華視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺。
1.2 操作模式
(1)IC卡靠近讀卡器,屏幕顯示卡號、車牌號、卡內(nèi)余額。
(2)IC卡靠近讀卡器持續(xù)5 s以上,開始加水,并實(shí)時(shí)顯示加水量、加滿水后取走IC卡,停止加水,顯示本次加水量并刷新卡內(nèi)余額。
(3)再生水取水?dāng)?shù)據(jù)采集與傳輸
PLC控制器須配備網(wǎng)絡(luò)接口模塊及串行COM接口,通過接口與工業(yè)交換機(jī)連接,將再生水的信息(取水時(shí)間、取水卡信息、取水量、電量以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備報(bào)警等)上傳至信息中心核心數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)同步要求,并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷后與信息中心核心數(shù)據(jù)庫的斷點(diǎn)續(xù)傳功能。
數(shù)據(jù)處理工作站部署在信息中心,數(shù)據(jù)處理工作站應(yīng)具備如下功能:取水信息采集、記錄;查詢(實(shí)時(shí)刷新顯示各站點(diǎn)取水信息及并記錄水量余額)、報(bào)表功能、報(bào)表遠(yuǎn)程發(fā)布;IC卡片管理(發(fā)卡、充值、銷卡);中水取水點(diǎn)地圖展示、不同取水點(diǎn)取水情況實(shí)時(shí)對比等。
視頻及數(shù)據(jù)上傳網(wǎng)路50 M GPON鏈路3年租賃費(fèi)納入項(xiàng)目投資中;根據(jù)信息中心的要求配置現(xiàn)場設(shè)備的IP地址,確保與信息中心在規(guī)定的網(wǎng)段內(nèi)互聯(lián)互通。
(1)柜體尺寸及材料。柜體尺寸1000×500×1800 mm,柜體材料304不銹鋼,板材厚度>2 mm,框架穩(wěn)固結(jié)實(shí)。
(2)柜體為室外型,外觀美觀、安全封閉強(qiáng)度足夠、檢修方便。柜體應(yīng)防雨防水,通風(fēng)散熱效果好;柜體下部側(cè)面雙側(cè)開鯊魚腮通風(fēng)口,內(nèi)裝進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇,頂部有遮陽頂蓋,柜定與頂蓋之間有一定距離,柜頂板上開通風(fēng)口,柜內(nèi)裝排風(fēng)風(fēng)扇;柜體內(nèi)壁設(shè)置隔熱層。
(3)柜子正面開孔裝高強(qiáng)度防爆玻璃,用于保護(hù)顯示器;開孔下面安裝2個(gè)IC卡槽,IC卡槽能將卡片放在其中不掉落,卡槽后開蜂窩孔,蜂窩孔后安裝讀卡器。
(4)柜體僅在背面開門,安裝可靠防盜鎖,防盜鎖鑰匙可以通用;柜體底部不需要做底板,底部進(jìn)線,底部有一根進(jìn)水管進(jìn)入,從正面看時(shí),柜體右側(cè)中部開孔做出水管。
(5)柜內(nèi)應(yīng)安裝設(shè)備包括電磁流量、變頻器、PLC控制器、觸摸屏(顯示屏)、路由器、開關(guān)電源、智能電表、端子排、工業(yè)交換機(jī)及運(yùn)營商鏈路光纖熔接盒等。電磁流量及管道應(yīng)與其他設(shè)備隔離,避免濺水損壞其他元器件。柜內(nèi)設(shè)備排列布局合理,設(shè)備分層設(shè)置,布線有序,便于維護(hù)。
取水機(jī)系統(tǒng)由前端取水機(jī)和后臺數(shù)據(jù)管理兩大部分組成(圖1)。取水機(jī)前端由IC卡讀卡器、PLC、觸摸屏、流量計(jì)、水泵、視頻監(jiān)控和傳感器等組成,用于給取水車加水,為取水機(jī)后端提供數(shù)據(jù)及信息。取水機(jī)后端由IC卡讀卡器、計(jì)算機(jī)、組態(tài)軟件和后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成。用于控制取水機(jī)前端、記錄取水機(jī)使用數(shù)據(jù),監(jiān)控報(bào)警信息,生成管理查詢用報(bào)表。?
圖1 再生水取水點(diǎn)監(jiān)控及取水?dāng)?shù)據(jù)采集傳輸拓?fù)鋱D
3.1 取水機(jī)前端使用方法
將取水車的水管接于取水機(jī)側(cè)邊的水管卡頭上,將IC卡放于IC卡讀卡器前端,此時(shí)觸摸屏?xí)詣狱c(diǎn)亮,顯示卡號和綁定的車號,同時(shí)讀卡器發(fā)出滴滴的響聲,表示已開始工作。響聲5 s后,水泵啟動給取水車加水,觸摸屏?xí)@示累計(jì)流量和當(dāng)前使用的水量,以L為單位。加水車工作人員可根據(jù)使用的水量,估算加水時(shí)間,與估算時(shí)間接近時(shí),將IC從讀卡器前移開,水泵立即停止工作,讀卡的滴滴聲同時(shí)停止,取水機(jī)脫離工作狀態(tài)。取水同時(shí)將數(shù)據(jù)傳送給取水機(jī)后端,整個(gè)取水過程完成。
3.2 取水機(jī)后端使用方法
(1)新卡錄入。新的卡號和車號綁定需要按“錄入新卡號”,彈出圖2畫面。將IC卡放于讀卡器上,點(diǎn)擊“IC卡號讀取”按鈕,聽到滴的響聲,同時(shí)看到號,表示讀卡成功,輸入車號和水量后,按保存即可將數(shù)據(jù)錄入到IC卡總表中。如果按保存后沒有看到IC卡總表有錄入的數(shù)據(jù),表示,IC卡已錄入過,不能保存。
(2)IC卡充值。已發(fā)卡水量用完后,需要充值。此時(shí)要按下組態(tài)畫面中的“充值”按鈕。出現(xiàn)圖3畫面。將IC卡放于讀卡器上,點(diǎn)擊“IC卡號讀取”按鈕,聽到滴的響聲,同時(shí)看到號,表示讀卡成功。輸入充水量后,按保存即可將數(shù)據(jù)存入到IC卡充值明細(xì)表,同時(shí)IC卡總表的剩余水加將增加。
圖2 新卡錄入人機(jī)界面
圖3 IC卡充值人機(jī)界面
圖4 系統(tǒng)工作報(bào)警人機(jī)界面
(3)IC卡消費(fèi)。當(dāng)加水機(jī)端加水完成時(shí),將數(shù)據(jù)發(fā)出到組態(tài)畫面的消費(fèi)明細(xì)表中,同時(shí)IC卡總表的剩余水加將減少。
(4)系統(tǒng)工作報(bào)警。一般性的報(bào)警,位于屏幕下方。點(diǎn)擊上翻按鈕將彈出圖4畫面。點(diǎn)擊下翻按鈕自動縮回報(bào)警窗口。
(5)系統(tǒng)警示報(bào)警。當(dāng)取水機(jī)端被破壞,或內(nèi)部溫度過高,將發(fā)出聲響,彈出報(bào)警視頻畫面。
(6)報(bào)表查詢功能。按組態(tài)畫面上部的查詢按鈕,即可彈出報(bào)表查詢畫面(圖5)。點(diǎn)擊相應(yīng)的報(bào)表,輸入日期,再點(diǎn)擊查看報(bào)表,即可看相應(yīng)的報(bào)表。
(7)報(bào)警、事件查詢功能見圖6。
圖5 報(bào)表查詢?nèi)藱C(jī)界面
圖6 報(bào)警、事件查詢?nèi)藱C(jī)界面
4.1 與取水機(jī)配套外部設(shè)備
(1)IC智能加水機(jī)。每臺取水機(jī)配置2臺
(2)潛水泵。流量、揚(yáng)程、數(shù)量以設(shè)計(jì)為準(zhǔn)。
(3)浮球開關(guān)。數(shù)量以設(shè)計(jì)為準(zhǔn)。
(4)高清網(wǎng)絡(luò)快球攝像機(jī)。數(shù)量以設(shè)計(jì)為準(zhǔn),要求:①圖像傳感器像素≥200萬,視頻輸出≥1080 P;②最低照度彩色0.001 Lux,黑白0.0001 Lux,具備紅外夜視功能,0 Lux紅外開啟,紅外距離≥310 m;③工作溫度范圍-45~70℃;④防護(hù)等級,±25%寬電壓,IP67防護(hù)等級,8 kV防雷防浪涌保護(hù)。⑤傳輸協(xié)議應(yīng)滿足GB28181及ONVIF標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,無縫接入合肥市排水辦信息中心大華視頻管理平臺。
表1 IC智能取水機(jī)內(nèi)配置
(5)立桿。高4.6 m,定制。
(6)光纖。4芯單模。
(7)數(shù)據(jù)處理工作站。CPU:Intel至強(qiáng)E3-1225 4核4線程3.2 GHz,總線:DMI 5GT/s,主板芯片組:Intel C2261,內(nèi)存:DDR3 8 GB 1600 MHz,硬盤:SATA 3.5英寸500 GB7200r/min,網(wǎng)卡:集成英特爾82579千兆位以太網(wǎng)控制器,2× USB 2.0端口,2×USB 3.0端口,配無線鼠標(biāo)及鍵盤套裝。
4.2 IC智能取水機(jī)內(nèi)配置(表1)
再生水水量大、水質(zhì)穩(wěn)定、受季節(jié)和氣候影響小,被選為可靠且可以重復(fù)利用的第二水源。再生水使用方式很多,可以用于農(nóng)田灌溉、園林綠化(公園、校園、高速公路綠帶、高爾夫球場、公墓、綠帶和住宅區(qū)等)、工業(yè)(冷卻水、鍋爐水工藝用水)、大型建筑沖洗以及游樂與環(huán)境(改善湖泊、池塘、沼澤地,增大河水流量和魚類養(yǎng)殖等),還有消防、空調(diào)和水沖廁等市政雜用。
再生水取水機(jī)系統(tǒng)可以用于城市再生水使用的管理,促進(jìn)再生水的使用,有效緩解自來水廠的壓力,可以廣泛推廣到市政管理中。
〔編輯 李波〕
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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.11.45