7.8 自控、仪表设计

7.8.1 设计范围

海南省五指山市城市供水工程由取水口和净水厂组成。本工程自控仪表设计包括以下内容：

（1）自动控制系统。

（2）在线检测仪表系统。

（3）视频监视及安防系统。

（4）通信系统。

7.8.2 自动控制系统

7.8.2.1 系统结构

依据工程特点，自动控制系统采用计算机监控系统，遵循“集中管理，分散控制”的设计原则。计算机监控系统为分层分布式结构，分为主控层和现地控制层。主控层对现地控制层实施监控，现地控制层可以根据设定自行实现对现地设备的控制运行。

主控层功能由操作员站、工程师站实现，现地控制层功能由各现地控制站实现。

在净水厂办公楼的中央控制室内设置总控制中心，它是整个供水系统的信息中心，对整个供水系统起着监视、管理、调节、控制作用。在取水口控制室设置控制子站，控制子站可自行对取水口设备进行监控，并接受总控制中心下发的控制命令，将子站信息发送至总控制中心。

根据生产构筑物的分布和工艺流程，在净水厂区设置8个现地控制站，在取水口设置1个现地控制站。现地控制站的控制核心由PLC构成，包括CPU、电源、以太网通信模块组成的控制器。PLC配置触摸显示屏（LCD）作为人机接口，通过LCD可对接入现地控制站的所有设备进行集中、联动控制和监视，对接入的所有水位、流量、压力等信号进行监视。

净水厂现地控制站与总控制中心采用工业以太网通信，环网结构，通信介质采用单模光纤。取水口与净水厂总控制中心之间的通信也采用工业以太网，组成点对点结构，通信介质采用单模光纤。

7.8.2.2 系统功能

1.净水厂总控制中心及现地控制站

（1）总控制中心。

1）总控制中心承担了数据管理、报警、趋势、数据记录及中文报表等功能。值班人员通过操作工作站详细了解各环节运行工况，并可下达操作控制指令。

2）总控制中心预留数据接口，便于今后扩展接入外部管网压力、流量信号，为控制决策提供准确的科学依据。

3）总控制中心拟设置2台操作员/工程师工作站，既可分担不同的工作，故障时又可互为备用，具有灵活的运行方式。拟配置2台打印机及1套语音报警系统，并设置一套5kVA、1h的交流不停电电源装置（UPS），向需要不间断供电的监控计算机等设备提供交流电源。

（2）总控制中心主要功能。

1）控制操作。对厂内任何一台可控设备进行控制和人工干预，并能对各现地控制站的参数进行设定和修改。

2）显示功能。用图形实时地显示各被控设备的运行工况；动态显示水处理工艺流程图，并能在流程图上选择查看详图；动态显示各种模拟信号、数字信号、各类累加信号等的数值和范围清单。

3）数据管理。能建立生产数据库、操作信息库、故障信息库。

4）数据处理。利用实时和历史数据，计算主要生产指标，并进行成本分析。

5）报警功能。当某一测量值超出给定范围，可发出声光报警，并可依据报警信息显示相应的动态画面。

6）报表功能。即时报表、日报表、月报表、年报表。

7）安全功能。按不同操作级别分级加密，并记录操作人员信息及操作信息。

8）打印功能。可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警的实时打印。

（3）1号现地控制站。分别监控配水井、絮凝池、沉淀池主要电控设备及在线检测仪表，进厂水和出厂水水质水量在线检测仪表。

（4）2号现地控制站。对每格滤池PLC上送的“请求冲洗”申请信号按次序排队，启动冲洗泵、鼓风机和每格滤池PLC共同完成反冲洗过程，反冲洗按气冲、气水混合冲、水冲的过程进行。监测反冲洗鼓风机和水泵的运行状态，进行故障检测、判断。通过通讯总线接收10KV、高压柜及各配电装置送来的各种信号并上送至总控制中心。

（5）2-1号～2-4号现地控制站。分别控制1号～4号滤格的运行，其通过现场总线与1号现地控制单元通信，将数据上传至总控制中心。

（6）3号现地控制站。设置在加氯加药间，监控加氯系统和加药系统的工作状态。

（7）4号现地控制站。设置在污泥脱水车间，监控范围包括回收水池、污泥浓缩池、平衡池和污泥脱水间。负责监控污泥脱水系统及其辅助设备。

2.取水口子站及现地控制站功能

（1）取水口子站。取水口控制子站设置在取水口控制室内，配置1台操作员工作站，方便现场值班人员对设备运行情况进行实时监控。相应配置1台打印机及1套语音报警系统，并设置一套3kVA、1h的交流不停电电源装置（UPS），向需要不间断供电的监控计算机等设备提供交流电源。

（2）公用现地控制站。设置在值班室内，负责采集管道流量、压力信号及配电系统的电流、电压信号和工作状态，采集拦污栅前后液位，监控闸门和阀门的工作状态。

7.8.2.3 控制方式

本工程控制方式设置如下：

（1）现地模式。通过就地控制箱或低压柜上的按钮实现对设备的启停操作。

（2）远方模式。即远程手动控制方式。操作人员通过操作面板或计算机监控系统操作员工作站，用鼠标或键盘来控制现场设备。

（3）自动方式。设备的运行完全由各PLC根据水厂的工况及工艺参数来完成控制，不需要人工干预。

7.8.3 在线监测仪表

为满足生产管理的需要，掌握工艺运行情况，控制水质指标，根据工艺流程设置必要的过程检测仪表。仪表的选型原则为：满足工艺控制需要，安全可靠、经济实用。仪表均选用工业级在线式仪表，并根据安装环境的要求具有相应的防护等级。仪表的输出信号均采用4～20mA标准信号或现场总线接口，便于数据采集和处理。各工艺区域的仪表拟设置如下。

1.取水口

（1）拦污栅前、闸板阀后各设1套超声波液位计，进水间设置2套超声波液位计。

（2）电磁流量计1套，监控取水流量。

2.净水厂

（1）进水管。设1台超声波流量计检测水厂进水流量。

（2）配水井。配置1套超声波液位计监测液位值。配置浊度在线检测系统1套，pH测量仪1套。

（3）平流沉淀池。超声波液位计4套，分别设于2格沉淀池中，检测沉淀池中的水位。浊度在线检测系统2套，安装在沉淀出水口，用于监测出水浊度。超声波泥位计2套，检测沉淀池中的泥位。pH测量仪1套，检测沉淀池出水pH值。

（4）翻板滤池。设置超声波液位计4套，分别设于4格滤池内，监测该池中水位。设置4套浊度在线检测系统和1套pH测量仪，检测滤后水pH值和浊度。

（5）反冲洗水泵房。空气流量计1套，设置于压缩空气总管上；压力变送器4套，设置于各水泵出水管上；电磁流量计1套，设置于反冲洗进水总管上；超声波液位计1套，设置于反冲洗水泵吸水池。

（6）加氯间。设置二氧化氯泄露检测仪及报警设施。

（7）清水池。配置投入式静压液位计2套，检测清水池中的水位。余氯在线检测系统2套，用于检测清水池出水端净化后水中余氯的含量。浊度在线检测系统2套，安装在清水池出水口，用于检测出厂水浊度。pH测量仪1套，安装在清水池出水口，用于检测出厂水pH值。

（8）排泥水池。配置超声波液位计2套，电磁流量计1套。

（9）回收水池。配置超声波液位计1套，电磁流量计1套。

（10）浓缩池。配置超声波液位计2套，超声波泥位计2套。

（11）污泥脱水机房。配置有害气体报警仪1套。

7.8.4 视频监视及安防系统

结合本供水工程的重要性，拟设置视频监视系统，对取水口和净水厂中的重要工艺环节、重要生产设备进行视频监视。在厂区围墙四周拟设置安防系统，以起到安全防范的作用。

视频监视系统由现场摄像设备、控制中心设备及信号传输系统组成。现场摄像设备包括摄像机、云台、控制解码器及防护罩等，控制中心设备包括视频服务器、硬盘录像机、以太网交换机、网络传输设备等。

视频监视系统的总控制中心设置在净水厂中控室，配置LED电视墙，监视画面可以实时显示在电视墙上供运行人员查看。在净水厂办公楼和取水口控制室分别设置硬盘录像机和视频工作站。普通摄像机采集的视频信号（模拟信号）先进入硬盘录像机，在其中完成A/D转换，视频压缩和网络上传，录像文件保存在硬盘内。硬盘录像机通过以太网交换机接入网络。值班人员通过视频工作站来完成远程监视、录像在线回放、文件备份、云台镜头控制等功能。摄像机按照本期建设规模配置。

厂区围墙安防系统设置红外对射探测器以保证厂区的安全。远红外线探测器通过对目标区域的主动红外对射探测，对围墙、大门进行全方位布防监视，防止非法闯入厂区警情的发生。一旦产生警情，系统可以联动录像机录像、视频切换及触发警号，以便值班人员及时处理，确保供水工程的安全运行。安防系统由总控制室交流不停电电源装置（UPS）供电。

7.8.5 通信系统

整个供水工程对外通信就近采用公网通信。在净水厂办公楼设置通信交换机，作为对外通信的接口。在厂区的办公楼、配电室、滤池、加氯加药间等重要部位和房间内布置用户电话。取水口和净水厂之间敷设通信光缆，利用光端机为取水口提供所需的各类话音和数据通信接口。

净水厂办公楼内设置综合布线系统，房间内预留宽带网、电话和有线电视接口。

结合水厂调度通信及自动化通信要求，在取水口至净水厂间建设光纤通信通道，实现水厂调度、自控通信。取水口与净水厂之间分别构成点对点结构。通信光缆拟采用ADSS光缆，与供水工程10kV输电线路同杆架设。