創(chuàng)建實(shí)用的水工業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

　　40多年來，作者參加了幾十項(xiàng)大中型的給水排水處理工程中電氣與自控方面的設(shè)計(jì)任務(wù)和評(píng)審評(píng)標(biāo)工作；承擔(dān)過北京和深圳等大城市供水調(diào)度系統(tǒng)和源水調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)；多次組織國(guó)內(nèi)外高層技術(shù)專家深入研討水工業(yè)自動(dòng)化的相關(guān)問題。一個(gè)實(shí)用的科學(xué)的水工業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)：必須有一個(gè)全數(shù)字化的儀器儀表等現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng); 必須有一個(gè)功能強(qiáng)大的現(xiàn)場(chǎng)可編程自動(dòng)化控制器；必須有一個(gè)功能強(qiáng)大的監(jiān)控組態(tài)軟件平臺(tái)和有本企業(yè)特色的先進(jìn)控制技術(shù);必須有一個(gè)功能強(qiáng)大的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù);必須有一個(gè)好的廠級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。這些,都是所有水工業(yè)自動(dòng)化集成必須同步解決的核心技術(shù)問題。

　　3.1現(xiàn)場(chǎng)機(jī)、電、儀、執(zhí)行器等設(shè)備要盡快微型化、虛擬化、智能化、多功能化和網(wǎng)絡(luò)化

　　錢學(xué)森院士說過：“新技術(shù)革命的關(guān)鍵技術(shù)就是信息技術(shù)，信息技術(shù)由測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)三部分組成，測(cè)量技術(shù)則是關(guān)鍵和基礎(chǔ)”。水工業(yè)車間的現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備是自動(dòng)化系統(tǒng)的最底層。有傳感器、變送器、啟動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)裝置、水泵機(jī)組、I/O部件、各種閥門、供配電、控制柜、潷水、排泥、加藥等大量的各種類型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備�，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是綜合自動(dòng)化的基石，是源頭。

　　3.1.1現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表、光、機(jī)、電、氣等一切設(shè)備要盡快微型化

　　實(shí)踐證明：傳統(tǒng)的各種水質(zhì)傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、體積大、功能弱、單一性、硬件化，無法滿足網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的要求。由于微機(jī)系統(tǒng)（MEMS）、超大規(guī)模集成（VLSI）新器件、多芯片模塊（MCM）、圓片規(guī)模集成（WSI）等大量涌現(xiàn)，采用更加精密的微控技術(shù)、微加工技術(shù)、微光源等技術(shù)，使儀器儀表產(chǎn)品體積更加縮小，精度更加提高，產(chǎn)品更加豐富。

　　3.1.2現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表、光、機(jī)、電、氣等一切設(shè)備要盡快智能化

　　傳統(tǒng)的水企業(yè)檢測(cè)儀器只能探測(cè)一種物理量，一個(gè)小水廠，傳感器和變送器就幾十套，而智能的檢測(cè)儀器可以提供整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的檢測(cè)方案，對(duì)信息進(jìn)行處理、分析和調(diào)節(jié)，對(duì)信息誤差進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)行邏輯思考和結(jié)論判斷；對(duì)非線性的信號(hào)進(jìn)行線性化處理；智能化儀器具有自診斷、自標(biāo)準(zhǔn)功能。智能化的傳感器能夠完成多參數(shù)混合檢測(cè)，智能化傳感器具有網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化通信接口，將所測(cè)到數(shù)據(jù)域發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心等。

　　以美國(guó)德州儀器公司的“DSPC”為例，以DSP芯片為核心，配合先進(jìn)的混合信號(hào)電路、ASIC電路，提供整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的解決方案，到2010年，DSP 芯片的集成度將會(huì)提高11倍，在單個(gè)芯片上將會(huì)集成5億只晶體管。

　　3.1.3 現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表、光、機(jī)、電、氣等一切設(shè)備要盡快虛擬化

　　1985年美國(guó)NI公司正式推出Labview 版本的虛擬儀器技術(shù)，由硬件的軟件化，軟件的模塊化而產(chǎn)生的虛擬儀器。用戶可通過鼠標(biāo)和圖標(biāo)進(jìn)行操作，大大提高了工藝流程的創(chuàng)造性、為水工業(yè)用戶更大規(guī)模的擴(kuò)展、創(chuàng)新的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。20多年來Labview的技術(shù)在很多水的項(xiàng)目中選用，自動(dòng)化水平提高了。技術(shù)更先進(jìn)，功能更強(qiáng)大，應(yīng)用范圍更廣的Labview8.5版本也問世了。西門子、洛克葦爾等著名公司也相繼推出了功能很強(qiáng)的虛擬儀器產(chǎn)品。

　　近年來，隨著TNTERNET和嵌入式技術(shù)的迅猛發(fā)展，又產(chǎn)生了新一代的網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器。虛擬技術(shù)是水質(zhì)參數(shù)在線監(jiān)測(cè)的高效解決方案。水質(zhì)的監(jiān)測(cè)是很困難的，從進(jìn)水到出水的整個(gè)流程處理過程中，要有快速的全方位的眾多水質(zhì)參數(shù)的儀器功能，精度指標(biāo)都集成在一個(gè)軟件庫(kù)中。通過I/O接口，完成眾多復(fù)雜系統(tǒng)的功能，根據(jù)水量水質(zhì)變化參數(shù)，可在線的及時(shí)修改編程，進(jìn)行二次開發(fā)；構(gòu)建成一個(gè)完整的多通道綜合自動(dòng)化的虛擬儀器儀表的系統(tǒng)，并可減少許多要引進(jìn)的昂貴的水質(zhì)分析儀器。前五年，某污水處理廠采用美國(guó)Labview5.1的圖形化編程軟件，同時(shí)對(duì)氟離子、氯離子、氫離子、溶解氧進(jìn)出水濁度等眾多參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè),效果良好。

　　3.1.4 現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表、光、機(jī)、電、氣等一切設(shè)備要盡快網(wǎng)絡(luò)化

　　網(wǎng)絡(luò)化的測(cè)量環(huán)境將網(wǎng)上每臺(tái)的計(jì)算機(jī)和各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的儀器儀表有機(jī)地聯(lián)系在一起。數(shù)以萬(wàn)計(jì)的各種性質(zhì)的海量的信息數(shù)據(jù)都傳送到系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（SQL）服務(wù)器，進(jìn)行分析、處理、運(yùn)算，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)和因特網(wǎng)，網(wǎng)上任意地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)都可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取網(wǎng)上的任何一組儀器儀表的測(cè)量數(shù)據(jù)值，就可以進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)量和控制，總監(jiān)控中心能対遠(yuǎn)端井群或閥門，實(shí)現(xiàn)真正意義上的分布式的“E網(wǎng)到底”的網(wǎng)絡(luò)控制。如某市水務(wù)集團(tuán)公司，對(duì)眾多調(diào)速水泵機(jī)組調(diào)速，在網(wǎng)上要快速檢測(cè)大量的數(shù)據(jù)并快速計(jì)算分析處理，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組接到指令變速運(yùn)行，迏到優(yōu)化運(yùn)行。

[$page]　　3.1.5 現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表、光、機(jī)、電、氣等一切設(shè)備要盡快多功能化

　　現(xiàn)代的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字化儀器儀表在一個(gè)傳感器中可以安裝多個(gè)敏感元件，完全模塊化安裝，具有檢測(cè)、變換、補(bǔ)償、運(yùn)算、處理、分析和控制功能，一個(gè)儀表可以處理多個(gè)信息的采集和控制，是真正意義上的多傳感信息融合, 方便了用戶，大大節(jié)約了成本。由于完全模塊化，數(shù)字完全開放的儀器儀表，人們很難區(qū)分是儀器還是儀表，或是測(cè)試系統(tǒng)設(shè)備。像水廠中低壓系統(tǒng)各種電量的網(wǎng)上在線監(jiān)測(cè)、原先要幾十套由傳感器變送器組成，現(xiàn)在只要幾套就行了�，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以統(tǒng)一組態(tài)，水務(wù)總公司集控室的操作員能夠一目了然的了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作情況，就可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整，達(dá)到優(yōu)化控制，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的遠(yuǎn)程廣域網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。