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《城市排水管网系统模拟方法和应用》篇一一、引言随着城市化进程的加速，城市排水管网系统的建设和管理变得越来越重要。
排水管网系统是城市基础设施的重要组成部分，其运行状况直接影响到城市的防洪排涝、环境保护和公共卫生等方面。
因此，对城市排水管网系统进行模拟和分析，对于提高城市排水系统的设计、运行和管理水平具有重要意义。
本文将介绍城市排水管网系统的模拟方法和应用，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、城市排水管网系统概述城市排水管网系统主要由雨水管网和污水管网组成，其主要功能是收集、输送、处理和排放城市雨水和污水。
排水管网系统的设计、建设和运行管理需要考虑多种因素，如地形、气候、土地利用、人口分布等。
因此，对城市排水管网系统进行模拟和分析，可以帮助我们更好地了解其运行状况，为优化设计和运行管理提供依据。
三、城市排水管网系统模拟方法1. 数学模型法数学模型法是城市排水管网系统模拟的主要方法之一。
该方法通过建立数学模型，描述排水管网系统的水流运动规律，进而对管网系统的运行状况进行模拟和分析。
数学模型可以包括一维、二维和三维模型，其中一维模型应用较为广泛。
在建立数学模型时，需要考虑多种因素，如管道几何参数、水流物理参数、环境因素等。
2. 物理模型法物理模型法是通过建立物理模型来模拟城市排水管网系统的运行状况。
该方法可以直观地反映管网系统的水流运动规律，但需要耗费较多的时间和资源。
物理模型可以包括实体模型和仿真模型，其中仿真模型应用较为广泛。
在建立物理模型时，需要按照一定比例缩小管网系统，并考虑多种因素，如管道材料、管道直径、管道坡度等。
3. 计算机模拟法计算机模拟法是利用计算机技术对城市排水管网系统进行模拟和分析。
该方法可以通过建立三维数字模型，对管网系统的水流运动进行实时模拟和分析。
计算机模拟法具有高效、准确、灵活等优点，已经成为城市排水管网系统模拟的主要方法之一。
在计算机模拟中，需要使用专业的软件和算法，对管网系统的水流运动进行数值计算和模拟。
·105基于排水动态管控平台的在线监测系统在城市排水运维中的应用文_朱志文1 左达任2 林健新2 孙连鹏21.中山市爱科应用科技有限公司；2.中山大学环境科学与工程学院摘要：我国城市排水管网构建尚存在许多缺陷，如管理不足导致的雨污混接现象，管道破损淤积造成排水能力下降，造成地下水污染及城市内涝等问题。
综合运用地理信息系统、在线监测、水力模型计算等先进技术，建立一套系统完整的在线监测网络体系，通过对排水系统关键点位的水位、水量、水质进行长期实时监测，可以及时发现问题；通过动态预警预报污染与内涝并及时制定应急措施，对管网的运维管理可以做出针对性的安排，是目前排水管网建设管理中的一个重要环节。
关键词：排水系统；在线监测；动态管控；预警预报；运维管理On-line Monitoring System Based on Dynamic Drainage Management and Control Platform Discussion on the Application of Urban Drainage Operation and MaintenanceZhu Zhi-wen Zuo Da-ren Lin Jian-xin Sun Lian-peng[ Abstract ] There are many defects in the construction of urban drainage network in China, such as the serious phenomenon of mixed rain and sewage caused by inadequate management, the decline of drainage capacity caused by pipeline damage and siltation, groundwater pollution and urban waterlogging, etc. A complete system of on-line monitoring network is established by using advanced technologies such as geographic information system, on-line monitoring and hydraulic model calculation. Through long-term real-time monitoring of water level, water quantity and water quality at key points of drainage system, problems can be found in time; through dynamic early warning, pollution and waterlogging prediction and timely formulation of emergency measures, targeted arrangements can be made for the operation and maintenance management of pipeline network, which is an important link in the construction and management of drainage network.[ Key words ] drainage system; on-line monitoring; dynamic management and control; early warning and forecasting; operation and maintenance management随着工业化进程的加快和城市化水平的不断提高，许多生产活动和城市生活均会产生大量污染物质，通过水流排出，如果没有完善的排水系统进行收集处理将会给环境造成重大的影响。
智能水务技术的10个前沿应用随着社会的不断发展，人类对于水资源的需求也在不断的增加。
同时，水资源的管理与利用也成为我们所面临的一个难题。
在这个时代，智能水务技术的出现为我们解决这个问题提供了新的途径。
智能水务技术是一种运用先进的技术手段和现代化的管理模式来实现水务管理智能化的实践，它是智慧城市建设中不可缺少的一部分。
接下来，我将介绍智能水务技术的10个前沿应用。
一、水质监测水质无疑是水务管理的最重要的一个环节。
现代的智能水务系统可以通过物联网等技术手段实现对水源地、水库、水厂等各个环节进行实时监测，评估水质，并及时发现和处理问题。
二、供水管网监测智能水务系统可以通过在管网中安装传感器等设备，实现对供水管道的精准监测。
这不仅可以实时获取管网的运行状态、水压和水位等数据，同时还能对可能存在的管网隐患进行预警和修复，保障供水系统的正常运行。
三、供排水联合管网的协同控制随着城市的不断发展，当地的供水和排水系统已经成为一个不可分割的整体。
智能水务系统可以通过运用人工智能和大数据分析技术，实现供水和排水系统的协同控制，优化供排水系统的效率和质量。
四、信息化水务办公信息化水务办公是指通过应用信息技术对水务管理进行重构，提高管理效率和工作效率，实现水务工作的快速、精准和智能化。
例如基于云计算和移动互联技术的远程监控和调度系统、涵盖管理全流程的全自动化水务信息管理系统等。
五、远距离水质监测远距离水质监测是指在水质监测领域，将遇到的问题反馈给专业人员进行处理。
通过将设备智能化，以及借助先进的技术手段实现深度采集水体数据，让专业人员在无论是离开现场状态或在远处都能够通过智能终端设备进行远程操作，对所遇到的水体问题进行处理，从而为水质监测提供良好的保障。
六、垃圾处理智能化垃圾处理是城市规划和环保的一个重要组成部分。
智能水务技术可以通过垃圾分类、垃圾压缩等方式实现垃圾的智能分拣、智能处理和智能回收。
七、节水智能化在水资源日益告急的情况下，节约用水已经成为每个人应当担负的社会责任。
AI在智慧城市供水与排水方面的应用在智慧城市供水与排水方面，人工智能（Artificial Intelligence, AI）正发挥着重要的作用。
利用AI技术，智慧城市能够更加高效、智能地管理与运营供水与排水系统，带来诸多便利与环境效益。
一、供水方面的应用AI技术在供水方面的应用主要涵盖了供水系统的监测、管理与优化。
首先，AI可以通过对供水管网进行智能监测，并实时分析管网的运行状态。
传感器、物联网以及大数据分析等技术可以帮助实时监测供水管网的压力、流量等参数，从而及时发现管网中的故障或泄漏。
AI还能通过数据分析来预测供水需求，帮助管理者合理规划供水量，提高供水的可靠性与稳定性。
其次，AI在供水管理与优化方面发挥了重要作用。
通过建立供水系统的模型，并结合实时数据与预测结果，AI可以智能调控供水系统的运行。
例如，当供水需求低峰时，AI可以自动调整泵的工作模式，减少能耗与运营成本。
AI还可以利用数据分析来优化供水管网的布局，提高供水系统的效率与容错性。
二、排水方面的应用AI技术在排水方面的应用同样具有重要意义，主要体现在排水系统的智能监控与运维优化上。
在排水系统的智能监控方面，AI可以借助传感器与监测设备获取排水管网的运行数据，包括流速、水位等参数。
通过对这些数据进行实时分析，AI能够及时发现管网中的问题，如堵塞、泄漏等，并向相关工作人员报警与处理。
此外，AI还可以通过分析历史数据与趋势预测，提前发现管网的潜在问题，从而有效避免抢修与维护工作的紧急性。
在排水系统的运维优化方面，AI技术发挥着重要作用。
AI可以根据监测与分析结果，智能调控泵站与阀门的运行，以实现排水系统的高效运行。
AI还能通过优化排水系统的布局、管道材料与维护策略等方面来降低排水成本，提高排水效率。
此外，AI还可以对大量的排水数据进行挖掘，分析出具有价值的信息，为城市决策者提供科学参考。
三、AI在智慧城市供水与排水中的挑战和前景尽管AI在智慧城市供水与排水方面的应用取得了显著成果，但仍然存在一些挑战。
振动测量系统在城市排水管道监测中的应用随着城市化的不断推进，城市排水管道的建设也在不断地加强。
然而，排水管道在长期的使用中也会存在各种问题，例如漏水、堵塞、破裂、损坏等等，这些问题都将对城市的环境和市民的生活产生很大的影响。
因此，对于城市排水管道的监测工作就显得尤为重要。
本文将探讨振动测量系统在城市排水管道监测中的应用。
一、振动测量系统的基本原理振动测量系统是一种利用振动信号检测物质状态或运动情况的技术。
其基本原理是将感应的振动信号进行采集、处理和分析，从而获得所监测的物体的信息。
振动测量系统的具体组成主要包括传感器、信号采集系统和数据分析处理系统。
传感器用于将物体的振动信号转化为电信号，信号采集系统用于将电信号采集并进行初步处理，数据分析处理系统则用于对采集到的数据进行进一步的分析处理。
二、振动测量系统在城市排水管道监测中的应用1、实时监测排水管道的运行状态振动测量系统可实时监测排水管道的运行状态，通过监测排水管道的振动信号来获得排水管道的运行信息。
例如，当排水管道存在堵塞或者泄漏时，排水管道内的流体将产生不同的压力，进而会导致管道的振动发生变化。
通过对这种振动信号的采集和处理，就可以实时地监测排水管道的运行状态，及时发现问题并进行处理。
2、实现排水管道的无损检测振动测量系统可以在不对排水管道进行任何破坏性的检测的情况下，实现排水管道的无损检测。
只需要在管道表面安装传感器，通过对管道振动信号的采集和分析，就可以获得管道的信息。
这种方法不仅可以节省成本，还能够避免对管道的二次破坏。
3、实现对排水管道漏水的精准定位在振动测量系统的帮助下，可以精准地定位排水管道的漏水点。
当管道内存在漏水问题时，漏水点会对管道的振动信号产生不同的影响。
通过对振动信号的采集和分析，可以确定漏水点的位置，进而进行维修。
4、实现排水管道的长期监测利用振动测量系统可以实现对排水管道的长期监测。
传统的监测方法往往需要进行定期维修，而利用振动测量系统则可以持续监测排水管道的运行情况，及时发现问题，减少对管道的破坏。
给水排水管道的智慧化监控系统维护城市的给水排水管道始终是一个巨大的挑战。
传统的管道监控方法往往需要大量的人力和时间投入，而且难以保证及时发现管道问题。
然而，随着科技的进步和智慧城市的发展，智慧化监控系统正在成为一个越来越受关注的解决方案。
在这篇文章中，我将从工程专家和国家专业建造师的角度探讨给水排水管道的智慧化监控系统。
首先，智慧化监控系统可以实现对给水排水管道的实时监测。
通过在管道上安装传感器和监测设备，我们可以实时监测管道的压力、水质以及流量等关键参数。
一旦参数超出设定的阈值，系统将立即发出警报，并且可以同时在监控中心进行远程监控。
这种实时监测能够大大提高我们对管道运行状况的了解，并且及时发现潜在的问题，避免事故的发生。
其次，智慧化监控系统可以提供管道的智能预测和预警功能。
通过对历史数据和实时数据进行分析，系统可以预测出管道的运行趋势，并在可能出现问题之前提前发出预警。
这种智能预测和预警功能可以帮助我们做出及时的决策，采取相应的措施来防止管道问题的发生。
例如，如果系统预测到某一段时间可能出现供水紧张的情况，我们可以提前调整供水计划，确保城市居民的正常用水。
此外，智慧化监控系统还可以通过数据分析和人工智能算法来优化管道的运行效率。
通过收集和分析大量的数据，系统可以发现管道的瓶颈和不稳定因素，并制定相应的优化方案。
例如，系统可以实时监控不同时段的供水需求，并自动调整供水压力和供应量，以便高效地满足不同的用水需求。
这种优化能够降低能源消耗和运营成本，提高管道的运行效率和可靠性。
最后，智慧化监控系统可以提供管道的远程操作和管理功能。
通过互联网和无线通信技术，操作人员可以在监控中心远程控制和管理管道系统。
这种远程操作和管理功能可以实现对管道的远程开关和调节，以及对管道设备的远程维护和故障排除。
这样就可以大大减少人力投入和时间成本，提高操作效率和响应速度。
综上所述，给水排水管道的智慧化监控系统是一种创新的解决方案，可以实现对管道的实时监测、智能预测和预警、优化运行效率以及远程操作和管理。
科技成果——智慧型市政排水管网水体在线监
测分析系统
成果简介
该系统包括感知层（硬件设备安装）、网络层（数据的收集、回传和交互）、应用层（服务平台搭建和数据分析、处理）和信息发布层（客户端），通过在高密度聚乙烯缠绕结构壁B型管内安装各种在线监测设备、视频监控设备，在管道下方铺设感温光缆，收集管道设备运行信息、雨污水水体数据及排水视频图像，并监测管道泄漏情况。
水质监测数据采集器，泄漏监测数据采集器和视频信号采集模块将以上数据通过4G网络上传到网络层，再由网络层传输到智慧排水管网监控平台。
智慧管网监控平台的数据库服务器和业务应用模块对数据进行分析，并存储到云平台，通过对数据进行真伪筛选、模式识别、建模分析等相关操作，实现移动终端应用、动态报警管控、排水管网水体监测和数据统计分析等。
该系统可克服管道恶劣环境条件，实现市政排水管道密闭空间COD、氨氮、总磷、悬浮物（SS）、溶解氧（DO）、电导率、浊度、pH、流量、液位、温度等雨污水指标在线监测。
应用情况
河北省辛集市辛兴街黑臭水体改造段，监测总长度为2公里，在线监测指标包括COD Cr、氨氮、悬浮物（SS）、浊度、溶解氧（DO）、pH、流量、电导率、液位、温度等，而且能实时视频监控管道雨污水排放情况，形成城市排水一张网、一张图。
市政排水管网检测新技术及其应用摘要：随着城市人口的快速增长，城市工厂排放的工业废水和生活污水也在增加，导致污水处理和管理成本的快速增长。
城市排水管网布局和设计不当，会引起各种问题。
如何从规划设计的角度解决这些问题，是市政排水管网建设的一项重要工作。
本文就城市排水管网的布局优化与设计提出了一些看法，希望能与业内同行进行探讨和研究。
关键词：市政排水；布局设计；不足；优化建议引言市政排水管网系统是我国市政工程建设的重要组成部分，也是城市建设的基础工程之一。
近年来，我国许多城市连续遭受水灾，城市积水严重，人民生命财产损失严重。
这反映了我国城市排水系统规划设计中存在的不足和问题。
如果这些问题得不到妥善解决，将给城市建设和国民经济带来不可估量的损失，优化城市排水管网布局和设计势在必行。
一、市政排水管网优化的重要性城市排水管网的优化对城市的发展具有直接的经济效益和社会效益。
首先，优化相应的排水系统可以产生直接的经济效益。
就目前的城市发展而言，排水管网在城市建设过程中起着非常重要的作用。
在整个工程中，管网建设成本占城市建设成本的很大比重。
为了优化城市排水管网，可以在一定程度上降低管道埋深，减少施工过程中的人力物力成本，节约大部分资金。
二是城市管网优化对城市发展具有直接的社会效益。
排水管网在城市发展和人们的生产、生活中起着非常重要的作用。
优化城市排水管网可以减少城市污水的排放，避免雨天的发生，使社会效益突出。
二、市政排水管网检测新技术的应用要点（一）QV手持式管道检测技术及其应用要点QV 手持管道检测技术是“ QV 技术”中使用的情况。
该技术具有高功率探照灯和高清晰度摄像头，可支持工作人员利用手柄探测摄像头进入隐蔽空间或人体井内，并可调整手柄的角度和长度，充分满足大多数管道内部检测和想象的要求。
工作人员可以根据排水管道检测的目的和实际情况使用该技术，如果没有大量淤泥和大量积水，在检测和摄像过程中，可以通过摄像机生成高质量的彩色图像和视频，使地面工作人员能够及时清楚地了解管道的实际情况，及时发现管道内部的问题，准确地定位管道的损坏部位，了解管道损坏的深度，并确保管道内情况清晰。
城市排水系统的水质监测与治理方法随着城市化的不断发展，城市排水系统的建设已经成为一个重要的环境保护和人民生活质量提升的工作。
然而，城市排水系统中的水质问题也日益突出，为了保障城市水环境的安全和可持续发展，水质监测与治理方法的应用变得尤为重要。
一、城市排水系统水质监测方法1. 实地取样法：通过采集城市排水系统中不同位置的水样进行分析，以了解水质的状况。
采样点的选择要充分考虑城市排水系统的综合性和代表性。
2. 在线监测法：在城市排水系统的关键节点设置在线监测仪器，实时监测水质参数的变化。
在线监测法可以提供连续的数据，便于发现水质问题。
3. 无人机监测法：利用无人机技术，从空中对城市排水系统进行监测。
无人机配备的高清相机和传感器能够捕捉到更广阔的范围和更细致的信息，为水质监测提供更全面的数据。
二、城市排水系统水质治理方法1. 污水处理工艺：城市排水系统的关键环节是污水处理。
通过物理、化学和生物等处理工艺，将污水中的有害物质去除或转化为无害物质，以保障排放水质符合相应的标准。
2. 生态修复技术：城市排水系统的水质治理还可以借助生态修复技术来改善水环境。
例如，人工湿地可以利用湿地植物的吸附和生物降解作用，净化污水中的有机物和重金属等污染物。
3. 强化管网管理：城市排水系统的管网管理十分重要。
通过对管网的清洗、维修和更新等措施，减少管网中的堵塞、渗漏和泄漏问题，有助于提高水质。
4. 结合新技术：在城市排水系统的水质治理中，还可以引入新技术来解决问题。
例如，利用人工智能和大数据分析技术，对城市排水系统中的水质数据进行处理和预测，提前发现水质异常情况并及时采取对策。
总结：城市排水系统的水质监测与治理方法的应用对于维护城市水环境的安全和可持续发展至关重要。
通过合理选择监测方法，及时发现水质问题；通过采用合适的治理方法，改善水质状况；结合新技术的应用，提高城市排水系统的管理效果。
只有不断积极创新，才能更好地保障城市水环境的健康与可持续发展。
城市排水在线监测系统的应用城市排水在线监测系统的应用盛平 , 喻一萍(1.江苏大学计算机科学与通信工程学院, 江苏镇江212013; 2. 镇江市排水管理处, 江苏镇江212001)摘要:探讨了城市排水监测方法及在线监测系统开发的必要性. 介绍了镇江市排水管网和污水泵站的分布情况和监测要求, 以及镇江市实时监测和自动控制系统的组成、数据处理情况; 介绍了监测数据的无线传输方式, 即GPRS无线传输系统的特点; 介绍了在线监测仪器仪表等设备的选用情况. 介绍了监测系统数据的实时显示原理. 通过分析表明, GPRS尤其适用于各监测点所采集的数据与中心主机的通信. 该市实时监测和自动控制系统可以实现全天候观测污水排放数据, 了解pH 值、流量、水位等数据的实时变化. 通过该系统对部分重点排污企业监控点进行的观测结果表明, 强酸强碱污水的偷排, 不仅对城市排水管网、泵站以及污水处理厂的设施产生腐蚀危害, 还会影响污水处理微生物的活性, 降低污水处理能力.关键词: 城市给排水; 在线监测; 污水处理; 数据处理; GPRSApplica tion of on2linemonitoring system of urban dra inageSheng P ing , Yu Yiping( 1. School ofCompu ter Science and Telecommun ication Engineering, J iangsu Un ivers ity, Zhen jiang, J iangsu 212013, Ch ina; 2. Zhen jiangSewageManagemen t Bureau, Zhen jiang, J iangsu 212001, Ch ina)Abstract: The urban dra inagemon itoringmethod and the on linemon itoring system are d iscussed. The d is2tributing status and monitoring request of dra in ingwater pipe network in Zhenjiang are introduced, inclu2d ing sewage pump ing station, system composition, data processing of rea l2timemon itor and automatic con2trol system. Thewire less transmission mode ofmon itoring data, the characteristics ofGPRS wireless trans2mission system, the selection of equ ipment on linemonitoringinstruments, and the real2time d isplay princi2p le of themon itoring system data are a lso introduced. Through the analysis, it shows thatGPRS is particu2larlywell suited to the communication between those data collected inmonitoring points and center comput2er. The system of rea l2timemon itor and the automatic controlmay realize the observation for sewage dispos2al data all day and find out the real2time changes of data, for examp le, pH value, the flux, andwater lev2e.l The observation result ind icate that the illegal d ischarge of sewage with strong acid and alkali into theurban sewage pipe network, the pump ing station, as we ll as sewage treatment plants' fac ilitywill affect thesewage treatmentmicro2organism activeness and reduce the sewage treatment ability.Keywords: urban water supply and drainage; on2line monitoring; sewage treatmen;t data processing; GPRS1 城市污水排放在线监测作用和意义由于各种原因导致的水资源紧缺使得国家对污水处理问题特别重视. 但是, 污水处理厂的建设需要大量的投资, 运行和维护也要花费大量的人工和资金, 这些实际问题的出现, 促使对于已有的管网、污水处理厂的设备、设施和仪器加倍保护的污水处理在线监测势在必行. 我国城市污水处理领域已逐步应用在线监测系统[ 1, 2] , 在线监测系统包括在线监测仪器、数据传输网络、数据处理、应用设施和业务信息系统, 是集环境保护科学、在线监测、自动控制和数据通信、现代网络和信息系统为一体的新技术[ 3] .对于市场化的城市污水处理厂, 进行及时、准确的水质、水量监测是十分必要的. 欧洲、美国等国的城市污水处理厂, 一般都有比较完善的在线监测系统[ 4- 7] . 而国内由于污水处理厂的体制问题、归属问题, 以及在线监测成套设备生产的厂家极少, 在线监测仪器基本都是进口仪表, 需要集成和配套, 对应于具体的在线监测任务, 其监测系统的需求也具有很大的差异性.在国外城市污水处理和排放管理实践中, 监控和数据采集系统( Supervisory Control And Data Ac2quisition systems, SCADA)技术和数值模拟, 已经成为城市排水在线监测技术与管理体系的标准设施.SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度管理的自动化系统, 可以有效地改善城市排水系统的运行效果, 提高排水设施的经济效益和社会效益.在国内, 80年代中期以后, 随着计算机和通信技术的发展, 以及国内设备性能、可靠性和软件开发水平的提高, 多家给排水企业开发了新一代分布式SCADA系统. 但是针对排水监测技术和管理体系的研究较晚, SCADA系统应用在城市排水系统时, 还未形成系统的城市排水监测技术和管理体系.城市污水排放在线监测与分析技术, 利用现代检测仪表、数据通讯和模拟技术, 实现对城市排水系统的实时动态监测和管理, 达到最佳收集和处理城市污水源头数据, 保护城市水体资源, 整合优化城市排水资源配置的效果. 由于现有不少企业将经过预处理的工业污水接入城市排水管网系统, 因此, 对这些工业污染源而言, 做好它的管理控制才能保证城市排水设施正常运转; 对污染排水户超标偷排进行实时监测, 才能起到有效的监管作用.在许多实际工程中, 城市排水监测技术与管理体系的环境效益和经济效益仍未得到充分发挥, 还存在诸多问题. 例如, 在实际工作中发现过未经处理的强酸及强碱工业废水排放, 直接进入城市排水管网和泵站后, 直接影响排水管网、污水处理厂的设备、设施, 甚至使污水处理效果变差. 现代很多污水厂是采用活化污泥法(Activated Sludge Process) 处理工艺技术, 主要通过微生物的新陈代谢将污水中的大部分有机、无机污染物质从水中分离, 变成CO2和H2O, 使污水得到净化. 而微生物都要有它们适宜的pH值范围, 在酸性太强或碱性太强的环境中一般不能生存, 也不能生长, 就不能在曝气生物滤池产生足够的活化生物去处理污水了.作者认为, 监测系统通过对城市排水污染点源的在线控制, 实时监测排水的水量、水质, 可对超标排放污染源及时采取对应措施进行处理.2 镇江市实时监测和自动控制系统镇江排水管理处负责主城区雨水排放处理、污水截流收集和污水处理工作. 征润洲污水处理厂于2003年投入使用, 现污水处理能力为1. 8 @105 t/d,采用cast生物脱氮除磷工艺, 以氧化塘为辅助. 由于排水的不均匀性, 污水处理厂采取削峰填谷的做法,利用部分原氧化塘系统作为调节池, 增设调节泵站,增加蓄调能力, 充分发挥了cast池的作用. 2008 年全年完成污水处理近5 @107 .t 排水泵站及设备安装地理布局见图1.图1 镇江市排水泵站设备安装地理布局F ig. 1 Zhen jiang City, the dra inage pump station equipmentinsta llation geograph ica l layou t根据镇江市排水管网和污水泵站的分布情况以及监测要求, 整个系统由中央控制管理级(中控室)、现场控制级(各泵站PLC)和以太通讯网组成(如图2所示).图2 控制系统框图F ig. 2 Control system diagram中控室由2台上位工控机(一用一备)、数码光路处理器( Digital L ight Processor, DLP)控制器及大屏幕显示屏组成, 完成对系统的监控、显示和管理任务. DLP技术是美国德州仪器公司开发的一种专利技术, 以DMD(DigitalMicormirror Device)数字微镜作为成像器件的投影技术. 每台工控机装有以太网卡, 以便与中控室的以太网交换机连接, 进而通过以太网与现场控制级组成分布式集中控制系统. 现场控制级以A- B PLC为控制核心, 完成对各泵站的监控与信息采集, 通过PLC本身的以太网通信口和以太网交换机连接到以太网通信层, 实现和中央控制管理级的高速互联互通.在线仪表[ 8]实时数据采集程序是通过底层DDE (动态数据交换)通讯技术从INTOUCH 工控系统中获取. 本系统在征润洲污水处理厂和江滨泵站全天候实时运行. 在征润洲污水处理厂和各个泵站所需的实时状态工作点(例如氧化塘、消毒池、鼓风机, 等等), 均能将数据从中控室的上位机中采集到. 目前设置的采集频率为每5 min更新1次, 能够及时反映各个仪表的数据及运行状态. 通过在征润洲污水处理厂及江滨泵站管理所安装实施在线监测系统, 在运行过程中, 可以远程在线监测污水排放点源水质, 通过数据采集、传送、处理等控制程序的运行, 能够将整个污水处理过程(从重点排水户排口、污水处理厂、泵站、化验中心等生产运行部门)实时数据提供给管理者, 深入实时地了解任何一个排水监测和控制点的运行状况.3 在线监测与数据处理城市排水参数是突发和实时的. 系统集成监测设备、无线远程通讯设备进入监测数据处理中心, 这也是整个监测系统最基础、最根本的部分, 监控中心内部由监测工作站、网络服务器及相应的配置应用管理软件和数据库组成, 系统控制中心通过Internet和GPRS(通用分组无线业务)无线通信系统与排水监测的点进行双向数据通信.3. 1 现场数据的采集与处理在线仪表实时数据发送程序是采用VB. net与SQL SERVER数据库技术, 将DDE 采集到的数据,传输到服务器的DataBase中, 将各个泵站的在线实时数据及时发送出去, 实现在总公司可以在线及时监测各个泵站和重点排污点源运行情况的功能.数据主要有两种类型: 模拟数据和数字数据. 模拟数据(AnalogData)是由传感器采集到的连续变化的值, 例如流量、压力、pH值等; 数字数据(DigitalDa2ta)是模拟数据经量化后得到的离散值, 在计算机中用代码表示的字符、图形、音频和视频数据, 例如在线监测水质检测[ 9]数据详细结构信息(见表1).表1 水质检测数据详细结构信息Tab. 1 W a ter qua lity testing da ta in deta il str uctur e of in form a tion操作人员终端的基本接口是图形用户界面(GUI), 以图形方式显示污水处理厂或者设备. 在静态背景上, 生动的数据显示为图形形状(前景). 随着数据在现场的变化, 前景被更新. 现场来的数据被处理, 如果存在警报, 将以检测报警状态显示. 在现场监测到的任何异常条件都贮存在中央主机. 当现场变量随时间变化时, 在线监测系统可提供一个趋势性的系统, 其中特定变量的变化行为可以在图形用户界面屏幕上绘出.数据的采集方式通过DDE 的方式来完成. 在实际应用中需要根据采集后的数据进行分析处理, 并且对照经验数据和现场实际测试数据作出误差和数据采集取样的调整, 寻找出最佳数据处理计算方法.存入SQL数据库的是经过预处理的、从网络上接收到的污水排放管网口发来的信息数据, 利用ASP( active serve pages)在远程检测中心的www服务器上开发出Web数据页面及动态实时数据查询.中心的端处理系统对传递来的各项污水设置参数进行自动分析, 还可以将有关的数据实时地通过Inter2net或存储外设上报到上级管理部门, 并对有预警的超标排放采取相应的控制措施.3. 2 监测数据的无线传输在线监测系统包括数据传输装置(无线通信系统)、污水处理监测点(在线监测仪表) 以及监控中心等. 本系统采用GPRS无线通信系统, 因为在设计时考虑到采用有线传输数据方式的传输过程中会碰到线路中断信号、信号衰减以及布线成本高等状况.同时, GPRS无线传输系统吸纳了GSM和IP技术的精华, 提高了无线资源的利用率, 具有永远在线、计费灵活便宜、自由切换、传输速率高, 系统易于向3G升级的优点, 应用范围相当广泛, 尤其适用于非周期性(突发)的小流量数据传送. 基于IP地址的GPRS网络要求监控中心主机具有固定IP地址, 各监测点的数据采用GPRS模块与中心主机进行通信.GPRS采用了一种高效、低成本的无线分组数据业务, 不需要利用电路交换模式的网络资源, 允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据. 在网络协商之后, 开始传送数据. GPRS网络支持TCP/IP协议, 通过收发IP数据包传送数据, 采用不可靠、面向无连接的UDP(用户数据报协议)协议, 不选用TCP(传输控制协议), 省略了建立连接、保持连接和断开连接等过程[ 9 ] , 节省了时间和数据流量, 更适合于非周期性(突发)的小流量数据传送的要求. 但对于UDP协议必须在数据中心和数据终端都设计重发机制.监测点由监测水质及流量的在线仪表、远程GPRS无线数据终端和GPRS 无线MODEM组成. 现场的在线监测仪表采集监测企业至公共管网排水管口的水质和污水处理量的实时数据, 并通过远程数据终端转换成数字信号, 从监测仪的Ser ia l one进入通信模块, 数据由GPRS模块进行TCP /IP协议转换成IP数据包, 再经Seria l two发送给GPRS模块, 利用GPRS网络的服务传送到无线数据网关, 最后接入到已设定的具有固定IP地址的监控中心服务器端口上, 实现对远程监测点的在线实时监测[ 10] . 同时, 监控中心也会通过管理软件, 向各监测点发送相应的控制指令数据任务, 由GPRS无线Modem、远程数据终端传送给监测站点及监测仪表, 可以实现对仪器控制、监测点、通讯方式等的参数设置. 本系统应用GPRS无线分组交换技术的增值服务, 实现了系统中监测点与监测中心数据的双向通信, 实时监测的同时能进行实时控制(需要企业终端的配合).3. 3 在线监测仪器仪表因为排水系统是收集污水的系统, 污水中不只含有大量无机杂质, 更含有许多腐蚀性的有机化学物质; 水流中的各种物质交错, 情况复杂多变. 靠接触液体方式测流量的各种流量计, 在排水系统中的适用范围相对较窄, 应用受到局限. 排水系统中采用非接触式测流技术, 可以避免污水的腐蚀与侵害, 以及情况变化对测量精度的影响. 因此, 根据现场的实际情况, 选择合适的测量设备, 应用灵活方便, 可以同时测量水位、水温、水质和流量等(见表2).表2 监测项目及设备Tab. 2M on itor p roject a nd equ ipm ent3. 4 监测数据的实时显示监测中使用了现场仪表、工业酸度测试仪和GPRS数据终端单元.该系统通过GPRS数据终端单元经过GPRS网络实现数据的传输, 该系统通过远程GPRS无线数据Modem(DTU)与硬件终端连接, 实现数据传输.监测点仪表通过串口直接与GPRS DTU进行透明数据传送, GPRS DTU 采用标准AT 命令界面, 支持TCP / IP协议. 考虑到通信的成本和实时性, 每个模块在使用时需要进行基本设置并安装SIM卡, 在移动网中具有唯一的ID. 将通信模块集成进工业酸度测试仪, 通过工业测试仪中设置的信息采集单元与GPRS网络连接, 实现现场仪表数据和监测中心系统的实时在线连接, 并实时接收数据.利用GPRS厂商提供的开发工具包从网络上收集到某区域发来的信息后, 经过软件处理把数据存入SQL数据库. 通过与排水SCADA软件系统或者排水SCADA数据库的软件接口, 将排水流量、水质监测信息在排水系统模拟界面中实时显示, 为管理人员提供决策依据(见图3).图3 重点排污企业在线监测图F ig. 3 Key pollution discha rge enterpr ise on line mon itor chart4 结论城市污水排放监测SCADA系统通常由监测控制中心、污水流量和水质测控站和数据通讯系统构成. 对下, 采集生产过程和管网排水的实时数据; 对上, 将生产和排水的信息传到控制管理系统中, 供排水管理决策参考. 因此, 排水SCADA系统构成了城市污水排放在线监测和分析的核心.对部分重点排污企业监控点(例如硫酸厂、农药厂)的观测表明, 强酸强碱污水的偷排, 会对城市排污管网、泵站以及污水处理厂的设施产生腐蚀危害. 同时, 强酸强碱污水还会影响污水处理微生物的活性, 降低处理污水能力, 所以必须随时监视pH值. 如果监测到系统异常, 则要及时报警和提示控制泵站.本项目重点实现了对部分污水参数进行远程在线监测的功能, 能够在中心控制室的电脑界面上通过GPRS收看全天24 h的污水排放数据, 了解pH值、流量、水位等值的实时变化.其他诸如盐度, COD, BOD5, SS, 溶解氧, 色度,油份浓度, TOC (总有机碳), 氮, 磷, 氰化物, 游离氯等成分的综合监测系统在下一步要深入研究, 以实现各泵站的无人职守监控, 上位机对各泵站下位机的实时监控, 通过远程监控和远程控制及时排除各水泵的故障, 保证城市污水能够顺利并安全的排放, 保护城市生态环境.保护城市生态环境.参考文献( Referen ces)[ 1 ] 赵银慧, 朱建平. 从城考结果看城市污水处理的发展趋势[ J] . 中国环境监测, 2002, 18( 1): 3- 5.Zhao Y inhu,i Zhu Jianping. Trend ofmun icipa l sewagetreatment in keycity[ J]. Environmenta lMon itoring inChina, 2002, 18( 1) : 3- 5. ( in Chinese) [ 2 ] 曹喆, 秦保平, 徐立敏. 我国污染源在线监测现状及建议[ J] . 中国环境监测, 2002, 18( 2): 1- 3.Cao Zhe, Q in Baop ing, Xu L im in. On line mon itor ingfor pollution source in China[ J]. Environmenta lMonito2ring in China, 2002, 18( 2): 1- 3. ( in Ch inese) [ 3 ] 孟庆强, 吴大为, 林毅, 等. 探讨城市污水在线监测系统的应用[ J]. 中国给水排水, 2004, 20( 7 ): 34 -36.Meng Q ingq iang, Wu Dawe ,i L in Y,i et a.l D iscuss ionon applica tion of on - line monitor ing system for urbanwastewate r[ J]. Ch ina Wa ter and Wa stewa ter, 2004, 20 ( 7): 34- 36. ( in Ch inese)[ 4 ] Qu inn NW T. Informa tion technology and innovativedra inage managemen t practices for se len ium load reduc2tion from irr igated agr iculture to provide stakeholde r as2su rances and mee t contam inan tmass load ing policy ob2jectives[ J]. Agr icultura l Wa ter Management, 2009, 96( 3): 484- 492.[ 5 ] Lee N Y, Lee S G, Ryu K H, et a .l On - line monito2ring system deve lopment for s ingle- phase flow acce le r2a ted corrosion [ J ]. N uclea r Eng ineering and Design,2007, 237( 7): 761- 767.[ 6 ] PleauM, Colas H, Lava llee P, et a.l G lobal optima lrea l2time control of the Quebec urban dra inage system[ J]. Environmenta lModelling and Sof tware, 2005, 20( 4): 401- 413.[ 7 ] H att B E, Fletcher T D, Wa lsh C J, et a.l The influ2ence of urban density and dra inage infrastructure on theconcentrations and loads of pollutants in sma ll streams[ J]. Environmenta lMa nagement, 2004, 34( 1 ): 112[ 8 ] 冯琴, 张后文, 刘春. 自动化仪表在泵站中的应用[ J]. 排灌机械, 2005,23( 2): 36- 38.Feng Q in, Zhang H ouwen, L iu Chun. The applicationof automation instrumen tation in pump ing sta tion [ J].Dra inage a nd Irriga tionMach inery, 2005, 23( 2) : 36-38. ( in Chinese)[ 9 ] 葛玉连, 赵保康, 喻一萍. 浅谈城市污水处理及工业污水在线监测[ J]. 排灌机械, 2005, 23( 6): 34- 37.Ge Yu lian, Zhao Baokang, Yu Y iping. Monitor ing onlinefor industr ia l wastewa ter in exit of urban p ipe line network[ J]. Dra inage and Irr iga tionMa chinery, 2005,23( 6): 34- 37. ( in Ch inese)[ 10 ] 高占祥. 水质在线监测中的若干问题[ J]. 城市环境与城市生态, 2002,15( 4): 39- 40.Gao Zhanxiang. Some prob lems of automatic environ2mental water qualitymonitoring system[ J]. Urban En2vironment and Urba n Ecology, 2002, 15( 4): 39- 40 ( in Ch inese)。
