工厂污水管道智能管理系统

翟海燕 刘传山

摘要：根据工厂用水管理经验，自主研发了线上管网管理系统—工厂污水管道智能管理系统。系统依靠计算机通信技术和传感技术，对用水管道远程实时监测，监测水管道的水质、压力、流量等信息，数据能够自动传输到上级主管部门;及时发现管网故障或水质异常，提高维护效率、降低损失，保障用水、供水质量，达到科学预警、成本降低、管理效率提升的目的，保证用水的科学性。

关键词：用水管理;智能管网;分级管理

一、问题分析及解决方案

多数企业在用水意识、用水管理、用水设备运行、水质检测等方面存在诸多问题：一是企业对自身的用水状况和水流走向不十分清楚，对水资源重视程度不够，节水意识不强;二是部分企业没有设置专人管理用水，用水设备过于陈旧，严重耗水设备缺少日用记录报表，用水管理制度不健全;三是生产生活沿用高耗水陈旧设备，用水计量、检测器具配备不全;四是企业改扩建项目缺少用水情况的专题沦证及评估，给项目投产后的节水管理造成难度。[1]

随着科学技术的不断进步，规划方法、现代控制理论及计算机技术等的迅速发展，有力地促进了大型供水系统的控制和管理水平的提高，使供水系统利用计算机系统进行科学的优化设计和调度管理成为可能。[2]

根据长期的用水管理经验，自主创新，开拓进取，我们成功开发出了一款线上工厂污水管道智能管理系统。

1粗犷式用水问题及解决方案

1.1问题分析

粗犷式用水，是工厂用水成本升高的主要原因。企业只在总管路计量用水总量，没有在具体用水点进行用水计量，未对用水独立单元或单位进行用水指标考核，无法识别用水过程中的浪费及损耗（阀门滴漏、管道滴漏等）。企业生产成本升高，用水成本成为生产成本的失控项（目前平阴县用水价格：自来水价格：约计5元/m?（吨）井水价格：约计2元/m?（吨））。同时，用水的浪费无形的增加了生产废水的产生量及处理废水的成本。

1.2用水分级管理、分区计量

智能管网系统可按照制造部、厂区、车间、工序等多个用水单位管理维度，或按照自来水、井水等不同用水类型维度，进行分级、分区管理。各单位用水一目了然，一键查询不同维度用水或排水情况，方便管理者有针对性地制定不同的用水考评指标，实现经营管理与管网管理的相统一。

2管网抄表问题及解决方案

2.1问题分析

对于工厂企业，用水管道复杂分散，地下井管道及架空管道多，导致人工抄表难度大、效率低。（以科技园厂区为例：水表点位31个，以每个点位路程+抄表用时15分钟计算，抄表耗时465分钟（约8个小时）），人工抄表统计数据的准确性、及时性和实时性得不到保障，不利于可视化管理和整体调度。

2.2多用户自动抄表

污水治理智能管网系统可以根据用户的不同需求，可对监测表计制定不同的定时、定频的自动抄表方案。

3污水监测管理问题及解决方案

3.1问题分析

水质超标、排放量超标无法第一时间识别、处理。存在环保处罚风险。2019年，工厂企业的环保督查重点开始由大气督查往水督查方向转变。目前多数工厂企业没有安装或正常使用水质监测设备。或人工检测，数据准确性差。同时，总排污口的流量每天人工抄表、统计，费时费力。

3.2水质在线监测系统+污水总排口流量在线监测管理

3.2.1污水处理站加装水质监测设备

根据地方污水排放政策标准以及不同污染物排放指标，在水质监测系统中自行设定标准数值，系统实时监测水质检测数据（COD、BOD、PH、氨氮、总氮、总磷等），并实时上传。

3.2.2水质在线监测

系统自动比对各项水质检测数值与设定标准值范围，对检测数值大于设定标准值的数据信息通过短信或邮件方式发送通知到检测人员。系统识别报警信号自动触发执行关闭总排口电动阀门动作，关闭污水外排管道，保证不达标水质不外排，避免环保处罚风险。

4、管网异常识别问题及解决方案

4.1问题分析

管网故障（阀门损坏，管道破裂等），不能进行及时有效地识别;无法精准找到阀门位置，造成用水浪费甚至环境污染。

另外，除正常的管网流量损失外，对管道系统的跑冒滴漏的问题无法识别，尤其是地埋管道。

4.2压力测试终端+故障定位识别+动态水平衡管理功能

4.2.1管网压力测试终端+管网故障定位识别

系统集成压力传感器，能够实时监测管网压力情况，设定压力上下限值，当管网故障时管道压力发生变化，自动发出报警信号，各个点位信息以地图形式显示，点击图标查看该点位设备详细信息。

4.2.2智能化动态水平衡管理功能

根据用户的需要，科学有针对性的制定不同的用水产销平衡管理方案，产销差计算采水总量=用水消耗总量+排水总量+管网损耗总量，进行分区域水平衡管理，从源头实现管网的用水区域进、出的可视化管理。根据平衡差值识别管损总量是否处于合理区间，及时发现异常，及時止损。

二、系统构成

智能管网系统主要由以下部分构成：

1、监控中心：计算机、管网监控系统软件;

2、通信网络：Internet，无线GPRS/CDMA、LoRa、NB-loT等;

3、管网监测DTU/RTU：将监测管道压力、流量、水质，并通过LoRa、GPRS/CDMA网络传输到监控中心;

4、测量传感器：压力变送器，流量传感器（流量计）、水质监测设备、电动阀门驱动等;

系统功能即上位机软件功能，软件采用B/S网络结构模式（基于我司IMS系统的EOS框架开发）：局域网内的使用者可根据授权对监测数据进行浏览操作;都具备INTERNET网上固定IP时，使用者也可在广域网上根据授权对监测数据进行浏览和操作。

三、系统功能方案介绍

1数据统计，报表管理

实时显示各监测点重要参数（如压力、瞬时流量、累计流量、水质参数等），显示直观，便与决策。能生成各用水单位的用水量日报表，月报表及年报表。同时，可生成特定时段数据报表，方便导出本地电脑进行保存打印，便于各部门进行存档管理。

2数据采集存储、历史查询

采集数据、报警信息数据存储到数据库。数据库对数据进行处理后，实时存储相关带时间标志的数据，以供历史数据查询分析。

3报警分析，位置判断

实时报警分析：可对测点的压力、流量、水质等指标设定标准值及上下限值，当实时数据超过标准值上下限时，系统通过短信/微信将报警信号发送至指定手机上。可分级报警，并将不同级别的报警信息发送到设定的手机号码。

4远程控制，快速处理

根据管理需要或报警提醒，系统自动或使用手机微信小程序远程控制关闭数据采集点处阀门，减少管理工作量，方便管理，异常问题远程解决，快速处理。

四、产品选型

1经济、灵活的网络选择方式：LoRa协议的水表+集中器模式

信号可到达地下室、封闭空间等2G/3G/4G信号无法到达的地方，局域网免费频段，网络质量可靠;LoRa水表相比增加GPRS＼NB-IOT水表更经济、实用;通过自建LoRa基站，实现与水表的免费通讯，省去对GPRS＼NB-IOT运营商通讯服务的持续性投入费用;在lora信号覆盖不到特殊区域，利用 GPRS通讯方式做补充。

2計量表计选型方案

在正常工况下，选取普通型水表，经济、实用。在一些无法破管、无法停水、安装空间不足的场合，选取超声波外夹式贴片式流量计，强磁安装底座，安装在阀门或管道，方便快速，不影响生产。选取的水表、流量计、压力传感器等产品防护等级可达IP67，实现防水防尘。

3稳定的传输模块（DTU/RTU）传输模块的优势

数据传输使用透传模块，经济性高，且数据传输稳定、不丢失。

4高品质水质检测设备

采用国际著名品牌哈希水质检测设备，检测水中COD、氨氮含量及pH值等水质参数情况，支持RS485通讯接口，水质自动检测并将数据实时上传至平台。

5多种电源选择方式

我司产品选型符合太阳能供电方式，对于现场无市政电源，配电施工难度大的场合，对相关设备进行太阳能单独供电，减少客户成本投入。

参考文献：

[1] 赵丽萍.企业水平衡测试浅议[J].统计与管理，2016，（7）：175-176.

[2] 董深.供水系统智能优化技术的理论与实践[D].青岛：青岛理工大学，2008.

（作者单位：1.济南迈克阀门科技有限公司;2.玫德集团有限公司）