一种水厂专用智能化控制系统及其控制方法
【技术领域】
[0001] 该发明涉及一种水厂专用智能化控制系统，本发明还涉及一种水厂专用智能化控 制系统的控制方法，涉及自动化控制和水处理领域，尤其涉及水处理厂全厂生产监控和管 理领域。
【背景技术】
[0002] 当今世界面临严重的水危机，水资源缺乏已成为关系到贫困、可持续发展乃至世 界和平与安全的重大问题。我国是一个水资源短缺的国家，人多水少、水资源时空分布不均 是我国的基本国情和水情，强化用水需求和用水过程管理，通过健全制度、落实责任、提高 能力、强化监管，严格控制用水总量，全面提高用水效率。加强水务管理、节约用水、减少废 水排放具有重要而深远的意义。
[0003] 利用自动化控制进行水厂的日常生产和维护是近年来自来水行业发展的显著特 点。自20世纪80年代，历经近30年的发展，水厂的自动化正逐步成熟，已涉及包括滤池自 动化、加药自动化、水质检测自动化等几乎全水厂生产环节。水厂的自动化管理使日常运行 中的人力成本大为降低，水厂的效率得到明显提高。
[0004] 例如中国专利CN104156900A公开了一种水厂管理信息智能监控系统，其特征在 于：包括信息采集、传输系统和数据库管理服务器；所述信息采集，用于采集预设区域内的 水厂管理信息；所述传输系统，用于将水厂管理信息传输到数据库管理服务器；所述数据 库管理服务器，用于存储处理传输系统传输的数据；其中所述数据库管理服务器包括数据 服务层、应用支撑层、应用层和应用交互层；所述数据服务层，用于存储从信息采集获取的 水厂管理信息；所述应用支撑层，用于处理数据服务层中的数据并输送到应用层；所述应 用层，用于建立水厂管理信息处理数据平台；所述应用交互层，用于实现应用层和用户交换 信息。但是随着自动化技术的进一步发展以及节能降耗政策的大力倡导，水厂管理人员已 越来越不能满足于当前自动化技术仅能提供的单一自动运行功能，他们需要赋予水厂自动 化控制更多的内涵，由自动化向智能化转变。
[0005] 当前水厂所采用的主流控制系统主要包含以下部分：进水流量显示记录和阀门控 制，原水配水及阀门调节，絮凝环节自动加药，滤池的自动化控制，清水池加氯及余氯监测， 供水栗房进行恒压供水调节。主流控制系统以数据采集、显示、自动投加以及简单采集反馈 调节为特征。
[0006] 新的自动化控制不仅需要对全厂设备工况、仪表等工艺参数以及其它现场数据进 行监视，还要能够判断当前数据指标的优劣并进行自动调控。新形势下的水厂自控生产平 台还应能够在水厂生产发生异常时向操作人员发出报警信息，并能提供相应的紧急处理程 序，提高管理人员的事故处理能力和应变速度，尽可能将事故遏制在萌芽阶段或将损失降 至最低，保障水厂供水的安全可靠性和生产的连续性。
[0007] 通过总结上述问题，我们可知，对当前水厂的自动化控制平台，如何纳入水厂运行 的自动优化调控功能至关重要。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种水厂专用智能化控制系统及 其控制方法，纳入了水厂运行的自动优化调控功能，更加智能有效。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种水厂专用智能化控制系统， 包括配备有进水流量显示记录和阀门控制系统的原水管路、配备有原水配水及阀门调节系 统的配水池、配备有自动加药系统的絮凝沉淀池、配备有自动化控制系统的滤池、配备有加 氯及余氯监测系统的清水池和配备有供恒压供水调节系统的供水栗装置，其创新点在于： 所述原水管路上还配备有管道报警和定位系统，配水池还配备有原水配水的微调系统，絮 凝沉淀池还配备有动力学参数在线监测及反馈优化系统，清水池还配备有消毒反应参数实 时监测及反馈优化系统，供水栗装置还配备有供水栗装置配栗优化系统。
[0010] 进一步的，所述管道报警和定位系统包括管道前端设置的压力表P1、设置的电磁 调流阀和中间设置的压力表P2,终点设置的压力表P3、水库液位与总管流量自动采集系统 和爆管警报器，该自动水库液位与总管流量采集系统感应压力表压力确定采集时间，并控 制爆管警报器。
[0011] 进一步的，所述原水配水的微调系统实现原水分配量的微调，主要由原水分配量 控制元件、水处理单元和区间数据评价单元组成，该区间数据评价单元通过控制元件控制 水处理单元。
[0012] 进一步的，所述动力学参数在线监测及反馈优化系统包括絮凝动力学参数GT控 制元件、在线采集进水流量Q单元、在线采集进水水温tw单元和闸阀数η启闭单元，该在线 采集进水流量Q单元、在线采集进水水温tw单元结果反馈絮凝动力学参数GT控制元件，絮 凝动力学参数GT控制元件控制闸阀数η启闭单元。
[0013] 进一步的，所述消毒反应参数实时监测及反馈优化系统包括消毒反应参数CT值 控制元件、进水流量计、清水池液位计和报警器，该进水流量计和清水池液位计采集数据反 馈给消毒反应参数CT值控制元件，消毒反应参数CT值控制元件控制报警器。
[0014] 进一步的，所述供水栗装置配栗优化系统包括栗和管道的性能曲线拟合单元和自 动组合配栗单元，该栗和管道的性能曲线拟合单元控制自动组合配栗单元。
[0015] 本发明的另一个目的是提供一种水厂专用智能化控制系统的控制方法，包括原水 管路、配水池、絮凝沉淀、滤池、清水池和供水栗装置控制环节，其创新点在于：所述配水池 环节的控制方法为：在配水池中，当进水流量为7000m3/h〈Q〈10000m3/h时，流量分配比的赋 值首先按QA:QB:QC= 1. 0 :2. 0 :2. 0设置，运行一段时间后，通过原水配水的微调系统中的 区间数据评价单元对各配水单元的配水量进行综合评价，按水质由好至差分别赋值ni，水 质较差的处理单元的处理水量会削减1%Q，相应的水质最好的处理单元会增加1%Q，而处 于中间水质的处理单元不做变化；
[0016] 所述絮凝沉淀池环节的控制方法为：通过动力学参数在线监测及反馈优化系统中 在线采集的进水流量Q单元和在线采集的进水水温tw单元，在线显示反应过程的絮凝动力 学参数GT值，通过积累GT-滤池压损和GT-水质指标特性曲线数据，获得特定进水量下较 优的GT值，从而反馈相应的关闭闸阀数η启闭单元进行调节阀门启闭数；
[0017] 所述清水池环节中控制方法为：利用进水流量计和清水池液位计采集数据，该进 水流量计和清水池液位计采集数据反馈给消毒反应参数CT值控制元件，实现实时监测，同 时采集到的絮凝动力学参数CT值进入数据采集系统；若停留时间T低于30min或CT值小 于30mg/L/min，絮凝动力学参数CT控制元件控制报警器报警，且这时的絮凝动力学参数CT 值不会进入数据采集系统；
[0018] 所述供水栗装置环节控制方法为：系统首先根据历史数据系统给出当前水厂的 供水量Q，结合管道H-Q曲线确定进入供水管网所需提供的Η值，然后栗所需提供栗压头 值Hi、栗出水管路与清水池的液位差ΛΖ、管道水头损失hf，S卩在供水量Q下，每台栗所需 提供的总压头Hi为H+ΛZ+hf;然后将所得Hi值代入每台栗的H-Q曲线，求得Qi，随后 将Qi代入该栗的P-Q曲线，得到该栗的运行功率Pi，依次类推，通过栗和管道的性能曲线 拟合单元，求出所有栗的Qi和Pi值，然后通过自动组合配栗单元控制随意组合各栗，得到 以下两组数据：组合栗流量?/(〇β和组合栗功率f(i)为赋值函数，取〇和1， i=\ Μ ? ?. 分别代表该栗的关和开，在满足组合栗流量Σ/ωα与需供水量Q相当条件下，供水单耗 */=1
最小为所得结果；
[0019] 所述原水管道环节的控制方法为：原水管道上的电磁调流阀阀门动作结束后，水 库液位与总管流量自动采集系统开始采集第一组数据，将采集到的水库液位与总管流量结 合历史运行数据曲线计算得到压力表理论显示值，然后将采集到的压力数据与理论值相比 较，若管道前端设置的压力表P1、中间设置的压力表P2、终点设置的压力表P3三个压力表 的实时采集值均低于理论值20%以下，则自动水库液位与总管流量采集系统控制爆管警报 器，发出爆管报警并通过负压波定位程序进行爆管定位；若采集值与理论值处于正常波动 范围内，则继续采集数据，当采集第二个压力数据是只需与第一个压力数据进行比较，若在 正常范围内波动，仍返回自动数据采集模式，若超出正常波动范围，则启动采集值与理论值 比对程序来判断是否发生爆管；若阀门发生动作，数据采集自压力稳定后重新开始。
[0020] 本发明的有益效果如下：
[0021] (1)本发明与自来水厂当前所使用的自控系统相比，具