住宅小区综合管理系统的设计—生活污水的处理环境工程专业

1、I题 目住宅小区综合管理系统的设计生活污水的处理摘摘 要要本文研究了用电解法处理废水使之达到回收利用于工艺用水要求的工艺要求和作用机理，就此提出了适用可行的废水处理技术。利用 LON 现场总线技术来实现小区污水处理系统的实时控制。通过LON 现场总线网络自动收集和传输污水处理系统的数据到中心控制室，中心控制室的计算机分析数据后对现场进行实时监控，实现污水处理的自动控制和无人化管理。中心控制室也可以通过 Internet 与远程终端互相通讯，向各终端提供实时的数据和远程终端对污水处理系统的实时监控。关键词关键词： 电解法；污水处理；LON 技术；AbstractIIAbstractAbstrac

2、tThe technology and mechanism of advanced treating wastewater by electrolysis methods were studied in this paper. And treating technology were given in this paper. This paper uses the LON field bus technology to realize the real time control of the residential wastewater treatment system. Data to th

3、e central control room of the wastewater treatment system is automatically collected and transmitted through the LON field bus network. The application of field real-time control based on LON to the system of residential sewage processing is discussed in this article. And the datum processed caned t

4、ransmitted automatically to control center. The computers of control center observe and supervise and also control the field operation. Using this technology, we can realize real time control of sewage processing with no person. The control center can communicate with remote terminals via Internet.

5、By this means, the remote control terminals can observe and control the local network.Keywords:Keywords: electrolysis；polluted water treatment；LON technique；目 录III目目 录录摘摘 要要.IABSTRACT.II第一章第一章 概述概述.11.1 课题设计背景和发展趋势.11.2 课题设计思想.11.3 课题设计任务.21.4 课题核心技术说明.31.4.1 核心技术简介.31.4.2 核心技术的优势.31.5 课题的社会效益.4第二章第

6、二章 小区污水处理现代化管理系统方案设计小区污水处理现代化管理系统方案设计.52.1 小区污水处理现代化管理技术论证.52.2 小区污水处理现代化管理系统选配设备论证.62.2.1 系统底层现场设备的论证.62.2.2 系统网络接口设备的论证.72.2.3 系统网络路由设备的论证.72.3 小区污水处理现代化管理方案设计.82.3.1 小区污水处理现代化管理方案设计原则.82.3.2 小区污水处理现代化管理方案原理设计.8第三章第三章 小区污水处理的现代化管理系统的设计小区污水处理的现代化管理系统的设计.113.1 小区污水处理的现代化管理系统设计说明.113.2 小区污水处理控制系统的设计.

7、113.2.1 小区电凝聚气浮污水处理系统原理设计.113.2.2 小区污泥处理系统原理设计.133.3.3 小区污水处理控制系统的设计.143.3.4 小区污水处理系统的组态设计.173.3.5 小区污水处理系统的人机界面设计.21第四章第四章 小区污水处理现代化管理系统的集成与调试小区污水处理现代化管理系统的集成与调试.244.1 小区污水处理现代化管理系统的集成与调试原则.244.2 小区污水处理的现代化管理系统的集成与调试过程.24第五章第五章 总结与展望总结与展望.295.1 总结与展望.295.2 团队收益.29致致 谢谢.31参考文献参考文献.32附录附录.33第一章 概述1第一

8、章第一章 概述概述1.1 课题设计背景和发展趋势课题设计背景和发展趋势随着国民经济和科学技术水平的提高，特别是计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术、信息技术的迅猛发展与提高，促使小区实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量。居民小区为居民提供舒适、安全、便利的智能家居环境是最终目标。为实现居民小区的真正现代化，建设部颁布了居住小区智能化系统建设要点与技术导则指导意见，建立一套优良、实用的居民小区现代化管理系统是完全必要的。现代化居民小区发展的必经之路就是以适合我国国情的高度集成化的智能化小区，经过近几年的发展，

9、各具特色的小区智能化产品陆续问世，不断为居民小区建设提供理想的解决方案，对建设高性能的现代化居民小区颇有意义。建设部颁布导则以来，现代化小区技术迅速发展，小区现代化管理越来越被广大房地产商与住户所接受，小区现代化的概念已深入人心，房地产商也主动将其引入楼盘开发内容中。真正的居民小区现代化系统是多种技术的深层次综合与应用，通过智控网络将小区的各种传感量融合处理及控制，在高精尖的技术含量的同时，还需要有坚实的工程基础和现场解决复杂问题的能力。现代居民小区建设的主流趋势是建立一个小区平台，选择集成化控制系统，采用一台中心总控主机和总控软件兼智能家居以及物业管理功能，在先进可靠的控制网络平台上实现高度

10、的系统集成。1.2 课题设计思想课题设计思想根据实用性和先进性相结合的原则，现代化居民小区管理系统应具备以下的功能设计指导思想。1.管理系统技术领先现代化居民小区管理系统是先进的小区智能控制和管理系统，技术上具有一定的领先性，与现代智能建筑的功能定位相符合。2.网络清晰，层次分明总体结构采用智能型集散式结构，由现场控制（区域控制器） 、上位机管理两级网络组成，并可实现数据传输、数据处理和信息共享。整个系统组成小区信息系统的一部分。23.系统经济实用居民小区自动化控制系统必须是功能实用、稳定可靠，所有的受控设备在中央监控站停止工作时，均可在控制节点模块的作用下实现就地控制运行。同时系统造价和维护

11、成本要求经济合理，不做重复投资。4.先进的系统操作软件向用户提供的应用软件基于通用的操作系统平台，且功能丰富、组态灵活、兼容性好，使用户拥有一个功能强大、界面友好、操作方便灵活的运行环境。系统操作基于普通的 IE 浏览器平台，通用性良好，操作维护简单。5.简明的编程语言及直观的操作方式能保证操作人员不需具备深厚的计算机专业知识，经过相应的培训之后即可掌握系统的操作管理技能；采用图形化操作界面便于使用者完成系统的日常操作与管理。6.网络信息共享系统上的各个现场控制器应具有点对点通信能力，可调用任何连接在网络上的控制器内贮存的测控数据，系统有一个公用的数据库来记录系统所有的测控数据和系统设定信息。

12、分控计算机应能够显示分区内所有监控设备的运行状态、故障状态、监测参数值、调节设定值、实时记录每一时刻、每一事件的发生，并能协调、处理一般的突发事件。主控计算机应能对整个系统内的所有设备实施监控，并且在控制的过程中拥有比分控计算机更大的权限。系统调试完毕后，中央监控站应完全能够自动控制整个系统的日常动作。同时系统能与楼内的其他信息系统进行数据共享：根据其他系统的数据进行实时的控制和管理；为其他信息系统提供有关的数据。7.系统具有良好的可扩充性每台控制节点模块的输入输出点均应为通用输入输出，以便今后扩充输入输出点。1.3 课题设计任务课题设计任务本课题来源于江苏高校科研成果产业化推进项目（立项编号

13、 JHZD08-45） ，课题的设计内容主要包括三个方面：1.居民小区现代化管理系统智能节点的设计智能节点是居民小区现代化管理系统的核心，负责暖通空调、联动消防、供配电、电力照明、污水处理等各个子系统的现场底层，采集现场的状态数据经决策处理后上传到远程计算机或者将远程计算机的命令下放到现场底层共执行机构完成任务。2. 居民小区现代化管理系统之小区楼宇子系统的设计第一章 概述3以自主开发的智能节点为主题，辅助网络接口设备、网络路由设备等市场化产品，通过构建空调子系统、消防子系统等实现小区楼宇的现代化管理。3. 居民小区现代化管理系统之污水处理子系统的设计以自主开发的智能节点为主题，辅助网络接口设

14、备、网络路由设备等市场化产品，通过构建污水子系统、污泥子系统等实现小区污水的现代化管理。1.4 课题核心技术说明课题核心技术说明1.4.11.4.1 核心技术简介核心技术简介LON 控制网络是一种通用的，开放式的互动测控网络，可与多家厂商的现有产品及不同网络通讯协议设备组网。这个技术已成为当今全球控制设备领域中得到公认的通用开放的行业标准。该技术是将多种器件集成在一起，以便监测传感器，控制执行器，提供可靠的通讯及管理网络运行服务，而且可以局部或远程接入网络数据。从某种意义上看，LON 控制网络犹如一个数据网，但它在费用、运行、体积以及控制所需要的反应特性方面却要更胜一筹。而且它的应用领域也远远

15、超过数据网络所能提供的范围。此外，LON 也能支持目前唯一使用即插即用式的控制网络系统，使不同的平台和各厂家的监控诊断产品都包容在系统之内。这种网络可以小至能嵌入机器之中的小型网内，又可大到连接上万个节点的大型网络上。LON 网络在全球的建筑控制设备领域里已成为一个公认的行业标准。LON 网络得到了世界各地数千个厂家的支持，用在建筑控制设备工业的方方面面，比如，工作人员出入、电梯、能源、消防监控系统、供暖/通风/空调设备、照明、仪表设备、安全防范系统的管理。因此在居民小区内建立 LON 现场总线网络，可以将现有智能设备组网，同时面向未来，可以接驳各种接受同协议的智能设备。1.4.21.4.2

16、核心技术的优势核心技术的优势充分利用 LON 技术的特点和优势，构成居民小区现代化管理系统，应具有如下特点：1.功能强大系统暖通空调、照明变配电、供热、污水处理等功能，并提供远程通讯服务。智能控制单元通过现场总线与监控中心相连，可以准确地获得有关数据并传送给管理中心计算机进行数据管理。42.实时监控智能节点安装于现场，进行数据采集和处理，就地监控执行器，这将大大减少系统设计安装维护成本。同时重要信息即时传送至中心主机进行监视和控制，还可与网络上其他节点进行通信，即使监控计算机停止工作，整个网络仍然能正常运行。3.数据准确节点控制器可以独立工作，即使通讯线路发生故障，智能控制器仍可以正常运行。智

17、能控制器采用先进的神经元芯片，并采用低功耗设计，利用级间隔离技术和电路检测装置，能有效的防止干扰。4.安全可靠系统采用安全模式设计，达到防雷电、防电弧等强电磁干扰要求。5.开放灵活节点有多路脉冲输入或开关量输入输出端子，可按实际情况灵活配置，提供多种解决方案，最大限度地满足用户的需要。6.开放的通信协议LonTalk 通信协议实现了国际标准化组织制定的开放系统互联参考模式（OSI）的完整的七层协议，因此系统是完全开放的。LonTalk 通信协议已固化在节点硬件中，使通信的可靠性得到保障。7.对等通信系统是一个无主系统，系统中任何成员地位均等，无需主控节点管理和轮询，任何节点的故障或关闭不会造成

18、系统瘫痪，不会影响其他节点正常运行。8.互操作性芯片嵌入不同厂家的产品中，产品经过 LonMark 互操作性协会认证，使这些产品直接接入控制网络中，实现互操作，具有即插即用功能，同时通过网关可与其他网络相连。9.易于维护根据产品的独特设计，各子系统的控制及执行元件均可实现很短时间内进行更换。保证用户及管理者的利益。1.5 课题的社会效益课题的社会效益本系统使物业的软件与硬件有效结合，真正走向现代化、制度化与规范化，让住户切实感受到“智能”以及生活的便利，安全，舒适与丰富多彩，将小区智能化系统和计算机物业管理系统集成于一体化的自动化监控和综合信息服务平台上，再结合小区的实际情况进行小区的日常物业

19、管理，为业主创造一种从物质到精神的理想居住氛围进而提高人们的精神文明素质并展现当代城市风貌。第二章 小区污水处理现代化管理系统的方案设计5第二章第二章 小区污水处理现代化管理系统方案设计小区污水处理现代化管理系统方案设计2.1 小区污水处理现代化管理技术论证小区污水处理现代化管理技术论证许多居民小区的污水处理设备和不同功能的子系统越来越多，越来越复杂。同时，物业希望整个系统具有更高的性能、更高的效率和相对低的维护扩展费用。但由于不同厂商提供了不同功能的产品和子系统，采用了不同的通信协议，因此将造成各子系统有不同的通信速率、不同的编码格式和不同的通信规则，致使各子系统间实现互操作和系统互连将很困

20、难，实现智能污水处理的系统一体化集成更就无从谈起。如果各子系统孤立运行，不仅难以对整个系统进行统一的协调和管理，会有较高的运行和维护费用，而且不利于系统扩展和改造。现在，物业主和管理者迫切需要一种开放的、可互操作的控制技术。通过这种技术污水处理的各种自控设备都可方便地集成在一起，实现各个子系统和各个设备间的自由通信，以求取得最佳的经济利益。物业主和管理者正在寻找一种污水处理控制系统。这种控制系统是一个开放的、可互操作的控制系统，它可以把来自多家厂商的污水处理、污泥处理等设备一体化地集成在这个控制系统中。开放的、可互操作的控制系统的使用可以为用户在系统的整个生命周期内降低系统安装费用、提高性能、

21、节约运行费用。另外，在一个控制系统中多厂商产品的一体化集成需要采用一个统一的通信协议，通过使用相同的通信协议，昂贵的用户硬件、软件和网关等设备可以被取消。经过对其先进性、可靠性、软件功能、价格和售后服务等综合考虑，污水处理控制系统采用埃斯朗公司的基于 LON 技术为核心的管理系统作为污水处理控制系统，满足污水处理控制系统的设计要求，能为污水处理提供一个具有国际先进水平的系统，使小区环境更舒适、安全、高效、节能，体现小区科技领先的特点。污水处理控制系统在设备控制层采用目前世界领先技术-LON现场总线技术，在它真正并彻底地贯彻了“分散控制、集中管理”的控制思想。而在设备管理层则结合当今 Inter

22、net 技术发展的潮流，采用先进的 WEB 控制技术，可以直接在浏览器上实现监控，具有良好的易操作性，而这种监控既可以是本地的，也可以是远程的，同时具有良好的安全性。62.2 小区污水处理现代化管理系统选配设备论证小区污水处理现代化管理系统选配设备论证2.2.12.2.1 系统底层现场设备的论证系统底层现场设备的论证采用 VCN-MIO 对楼宇现场底层的传感辅助设备进行控制和信息采集。VCN-MIO 系列产品是基于 LON 控制网络技术的系列化小区控制节点。该系列产品适应小区自动化各种需求，通过以 LON 技术为核心的通用模块与多品种的以单片机技术为核心的 I/O 模块相组合，满足楼宇设备监控

23、的不同应用要求，使产品更具通用性、灵活性、可维护性和更高的性价比。VCN-MIO 多功能多 I/O 智能节点，它以神经元控制通信微处理器芯片为核心，采用标准的控制网络协议 LonTalk，实现了真正的对等层点到点通信的分布式控制网络。使用 VCN-MIO 系列智能节点，可连接各种传感器、执行器、仪表等，构成分布式监控网络。并且，可通过双绞线、电力线、无线等各种通信媒体和不同厂商的基于 LON 产品实现互操作。VCN-MIO 内部采取了各种保护措施，以防止电源过压（或反接） 、输入端过压输入以及输入端各种扰动脉冲等，保证了该模块在较恶劣环境中能正常工作。VCN-MIO 设置电源指示发光管（红色）

24、和状态发光管（绿色）来指示该模块的工作状态。设置安装按钮，以便在进行网络安装构成系统时使用，如图 2-1 所示。图 2-1 系统底层现场设备 MIOVCN-MIO 应用程序的开发完全遵照国际 LonMark 标准，采用面向对象的编程，将所有功能对象化、模块化，并可以根据用户的控制要求定制相应的控制对象。功能对象化，特别是控制器的对象化，不仅方便组态和维护，更重要的是能充分利用程序资源，使得在同一 LON 网上的节点可以互相调用对方的控制器对象。VCN-MIO 主模块采用 FLASH 存储器，应用程序可以在线下载。这样就可以在现场根据实际的需要更改应用逻辑，极大地方便了安装与维第二章 小区污水处

25、理现代化管理系统的方案设计7护。2.2.22.2.2 系统网络接口设备的论证系统网络接口设备的论证采用 i.LON 600 作为系统网络接口设备，实现 LON 网与互联网的无缝衔接。i.LON 600 LON/IP 服务器是一个遵从 EIA 852 协议的 LonTalk 到 IP 的路由器，它为日常设备的存取访问能够提供一个可靠的、安全的 Internet 通道。它所提供的空前大的数据包吞吐量、强大的结构以及简单的启动能力，使其非常适合于严格的过程控制、楼宇自动化、公共设施、交通运输以及电信等领域的应用。i.LON 600 产品得到 U.L、cU.L.、TV 认证，并符合 FCC、CE Ma

26、rk技术规范认证，达到世界各个管理结构要求。如图 2-2 所示。图 2-2 系统网络接口设备 i.LON 600i.LON 600 LON/IP 服务器将 Internet 或者任何基于 10/100 Base-T 的 LAN或者 WAN 作为本地或者远程传递 LON 控制信息的通道。它使用 MD5 认证确保存取访问的安全性，内部采用一个 32 位 RISC 处理器和 Echelon 公司的LON/IP 体系结构，从而为高速控制、显示、监视应用程序提供最佳的性能。2.2.32.2.3 系统网络路由设备的论证系统网络路由设备的论证采用 MPR-50 作为系统路由设备，将整个 LON 大网分成不同

27、的子网。MPR-50 多端口路由器为五个信道之间提供 ANSI/CEA-709.1 兼容的路由选择，这五个信道包括四个 TP/FT-10 自由拓扑双绞线（ANSI/CEA-209.3）信道和一个 LonMark 标准的 TP/XF-1250 信道。每一个 TP/FT-10 信道都完全兼容链路电源信道。MPR-50 路由器能够将两个、三个或者四个 TP/FT-10 信道连接在一起，或者能够用来连接这些 TP/FT-10 信道到一个高速的 TP/XF-1250 主干。无论是在小型的还是大型的 LON 控制网络中，对于多个信道而言使用 MPR-50 路由器能够真正的减少安装时间和成本。由于 MPR-

28、50 路由器不仅能够支持交流或者直流电压，而且其 TP/FT-10 和 TP/XF-1250 信道能够支持无极性连8接，因此，MPR-50 路由器的接线既简单又安全。另外，在其每一个信道的前面板上都包括一个标准的 3.5 毫米单声道电话插孔，用户能够将网络管理或者诊断工具通过这个插孔快速的、简单的接入到每一个信道。MPR-50 的一侧已经将其路由器和监视器的 NeuronID 信息印在上面，从而简化了该产品的安装过程，如图 2-3 所示。图 2-3 系统路由设备 MPR-502.3 小区污水处理现代化管理方案设计小区污水处理现代化管理方案设计2.3.12.3.1 小区污水处理现代化管理方案设计

29、原则小区污水处理现代化管理方案设计原则（1）满足分散监控的需要，所有管理可在各控制器在网络上实现。（2）满足分散控制的需要，所有控制分散在节点或网络控制器上；为提高系统的安全性，系统的数据库必须是分散形式的，在上位机管理计算机上实现备份。（3）各网络层之间使用开放式的标准通信协议 LonTalk 构建平台。（4）尽量减少故障波及面，实现“危险分散” 。（5）系统的扩展易于实现。（6）网络上 LON 节点控制器间的通讯使用网络变量，无需经过上位机即可进行数据传送。（7）系统的主控系统具有可移动性，可以在 LON 网络上将其主控系统设置在大厦的任一楼层，而且这种设置方式无需改动控制网络上其它设备的

30、接线方式。2.3.22.3.2 小区污水处理现代化管理方案原理设计小区污水处理现代化管理方案原理设计现代化污水处理管理系统是一种通过中央计算机系统的网络将分布在各监控现场的区域智能节点连接起来的集散型控制系统，具有集中操作、管理和分散控制的功能。按照分布式控制理论，系统采用分布智能式控制结构。本设第二章 小区污水处理现代化管理系统的方案设计9计污水处理管理控制系统采用二级式网络式结构，由控制层和管理层两级网络结构组成。其中控制层由各监控现场的区域智能节点组成，管理层由中央控制中心的主控计算机以及各分控室的分控计算机组成。在楼宇管理系统的控制层，所有控制器通过控制层网络以点对点方式通信，控制层网

31、络通信速率最低为 78kbps，传输距离不小于 2700 米。在系统设备层，通过现场控制器对设备实现控制，这种控制是在无人干预下，按照预先给定的程序运行，同时能对上位机的操作指令做出响应；在一个区域内，一定数量的现场控制器连在同一条总线上，通过网关实现与上位机的通讯。同时也通过网关实现信息在一定范围内的传播，以免对网络带来太大的负担。在控制层网络，各种 LON 监控节点安装在 LON 现场总线网络上。现场总线网络由垂直网络和水平子网络两部分组成。垂直网络和水平子网络均采用总线式网络结构，两者通过 LON 路由器连接，构成二级网络。主干网络和污水处理、污泥处理子网均采用开放式标准通信协议 Lon

32、Talk，构建整个污水处理控制系统的网络平台。不同子网的 LON 控制器的数据以网络变量方式直接经 LON 路由器完成数据包的交换、共享及联动。在系统的管理层由服务器、操作站、网络通信设备等通过网络相联组成。管理层网络采用 100M BASE-T 以太网。在管理层网络，控制室设置控制计算机，实现整个 BAS 的系统的集中管理，通过 i.Lon600 互联网服务器实现数据交换和共享。具体来说，管理层网络可以通过以太网与其他管理计算机进行污水处理管理信息的传输和共享；各种监控节点运行在 LON 现场总线网络上，共同组成现场总线监控网络，监控管理计算机与 LON 监控节点间通过专门开发的 LON W

33、eb 服务器 I.LON600 连接，如图 2-4 所示。10图 2-4 小区污水处理现代化管理方案框图远程计算机modemmodemIlon600现场节点现场节点现场节点路由器路由器现场节点现场节点现场节点现场节点现场节点现场节点LON 网络总线本地计算机第三章 小区污水处理的现代化管理系统的设计11第三章第三章 小区污水处理的现代化管理系统的设计小区污水处理的现代化管理系统的设计3.1 小区污水处理的现代化管理系统设计说明小区污水处理的现代化管理系统设计说明为了提高人民生活质量政府都非常重视城市生活和工业污水的控制和处理。大量的城市污水处理厂正在或即将兴建，需要投入的资金很大。因此各地的投

34、资方案大多采用分批投资，分期达到设计处理能力的办法。这样，对小区污水处理的自动监控系统就要求具有很好的开放性。互操作性、易维护性和可扩展性，以适应业主分期投资和不断扩展功能的需要。3.2 小区污水处理控制系统的设计小区污水处理控制系统的设计3.2.13.2.1 小区电凝聚气浮污水处理系统原理设计小区电凝聚气浮污水处理系统原理设计利用污染废水在直流电的作用下，两极发生强氧化强还原的作用，使水溶性污染物被还原或氧化成低毒或无毒物质，如使还原性（或氧化性）色素氧化（或还原）成无色，除阴阳两极能发生强氧化和还原作用外，它还具有凝聚、吸附、上浮等净化污水的作用。（1)电化学反应原理阳极可溶性金属的电化学

35、溶蚀主要包括两个过程；由于外部电流产生的溶解或金属的阳极溶解；由于与周围介质相互作用而产生的化学溶解。阳极溶解电极反应： Fe-2eFe2+ AL-3eAL3+阴极的电极反应： H2OH+ +(OH)- 2H+ +2eH2（2）电凝聚反应原理电化学凝聚时，电极产生的 Fe2+、AL3+活性高，絮凝能力强，产生的污泥量少而密实，对悬浮物、胶体去除效率高。Fe2+和 Fe3+离子可与水中 OH 结合生成氢氧化物沉淀：Fe2+ +2(OH)- Fe(OH)2Fe3+ +3(OH)- Fe(OH)3AL3+ +3(OH)- AL(OH)3氢氧化亚铁有和水及水中溶解的氧反应生成氢氧化铁：Fe(OH)2+

36、2+O2Fe(OH)312反应生成的氢氧化铁，在废水中起混凝作用，且所生成的氢氧化铁比投加铁盐产生的氢氧化铁活性大，净化废水效果好。（3）电气浮反应原理当电压达到水的分解电压时，水被电解。在阴极： H2OH+ +(OH)- H+ +2eH2阴极放出的氢气，能把水中的混凝物带到水面，起气浮净化作用。在阳极：2(OH)-2eH2O+O2O O2阳极产生的初生态氧O非常活泼，可氧化水中污染物。电化学方法处理设备只包括电源、反应槽体、极板。操作时，只需要根据负荷大小，调节电流强度即可。（4）电极的选择和设计在水处理中 ，电凝聚气浮采用的可溶性阳极或钢铁阳极。在国家颁布的关于污水综合拜访标准中，没有对铝

37、离子要求，而对铁离子要求非常严格。一般情况下，废水进行电气浮凝聚处理时，用铝电极比铁电极好，因为形成Fe(OH)3 絮凝体要先经过 Fe(OH)2 故比较慢。而形成 AL(OH)3 则快得多。虽然，铁离子的去除工艺已经比较完善，但这样会增长工艺，增加工艺的复杂性，增加占地面机，增加基建费用及运行费用等，所以本文用铝板作为阳极。它们阴极的选择：其一是从经济角度考虑，阴极选用铁板，因为铁板的价格约为铝板的 1/7-1/6。所以本文用铁板作为阴极，如图 3-1 所示。 图 3-1 可溶阳极电解试验装置第三章 小区污水处理的现代化管理系统的设计133.2.23.2.2 小区污泥处理系统原理设计小区污泥

38、处理系统原理设计（1）污泥的浓缩从二沉池出来的污泥含水率为 97%-99%。必须经过浓缩处理，以去除污泥中的空隙水，达到减量的目的。经过浓缩以后，可使污泥还水率降低到 94%-96%，污泥的体积可缩小到原来的 1/4 左右。污泥浓缩的方法主要有重力浓缩发，气浮浓缩法、离心浓缩法三大类。（2）污泥的消化污泥经过脱水后，仍含有 75%-85%的水分，含有大量的有机物和病原菌等。稳定的目的是充分利用污泥中的微生物降解污泥中的易腐化发臭的有机物，进一步减少污泥含水量，减少病原菌、寄生虫等，消除臭味。使污泥中的各种成分相对处于稳定的状态。这是污泥能否资源化有效利用的关键步骤。本文采用厌氧消化法。 厌氧消

39、化乏术污泥稳定比较常用的方法。它一般在密封的消化槽内，在微生物作用使有机物分解矿化，最终生成以甲烷为主的沼气。厌氧氧化包括多种不同类型微生物所完成的各个代谢过程，这些代谢过程都不是孤立的，而是在一个复杂的环境中相互影响，相互制约，互营互生，其生物，化学过程极其复杂。经过消化处理后污泥得到了稳定、肥效得到了改进，不仅有利于污泥的进一步处置和利用，还减少了污泥脱水中絮凝剂的用量；污泥消化产生的沼气可以用来发电，1m3 的污泥（含水率约 96%）可产生 10m3 左右的沼气，可发 12 kWh 左右的电，余热还可以用来加热污泥，总的能量利用率达到 70%以上，可补充城市污水处理厂 20%40%的电耗

40、和节省相当大的一部分煤耗，有很好的效益，对降低城市污水处理的运行成本将起到较重要的作用。（3）污泥的脱水污泥经过消化处理后，其含水率为 90%左右，但仍为流动液体，易腐烂发臭，不利于运输和处置，所以常需要进一步脱水至含水率为 70%-80%左右。污水脱水后其容积大大减少，减少了外运的费用和填埋场的沥滤液量污泥可利用物质的含量增加，且利用污泥的后续处置和利用。常用的脱水方法有自然干燥和机械脱水两种。1）自然脱水法14自然干燥法是利用自然力量将污泥脱水干化的一种常用的方式。传统上常用的是污泥干化床。干化床适用于小型污水厂，该方法是用于气候比较干燥、占地面积紧张、面积蒸发率相对较高、环境卫生条件允许

41、的地区。2）机械脱水法机械脱水是目前世界各国普遍采用的方法。主要的机械脱水设备有真空过滤、板框压滤机、带式压滤机和离心脱水机。本文使用带式压滤机。3）污泥处理的可行性方法污泥处理的可行性方案如图 3-2 所示。图 3-2 污泥处理的可行性方案3.3.33.3.3 小区污水处理控制系统的设计小区污水处理控制系统的设计小区污水处理控制系统框图如图 3-3 所示。第三章 小区污水处理的现代化管理系统的设计15 图 3-3 基于 LON 网络的控制系统控制系统由检测仪表、执行机构、智能节点、PC 机、PC 机适配卡机进行连接的双绞线组成。随着计算机技术的发展，PC 机的可靠性越来越高了，本系统所用的各

42、种传感器应采用欧美大公司生产的产品以确保精度和可靠性外，其它产品可以采用国产品牌，在本系统的执行机构中，电动阀门相对故障率较高，特别是电磁阀。因此，为保证系统有较高的稳定性，选择高质量的电动阀门对提高整个系统的可靠性至关重要。系统以 LON 节点代替了传统的 DCS 调节器，并使通讯和控制功能增强，可使节点充分靠近被控对象，将功能分散到每一个控制点，使故障所带来的影响降低到最小，大大提高了系统的可靠性。且节点通过内部固化的 lontalk 协议互连，系统的各种设备直接挂接在一条总线上，并可采取任意拓扑结构，重新构造或修改网络配置容易，增减控制节点不必更改网络的物理结构，使系统扩展和检修更加方便

43、。另外，lontalk 协议采用其特有的冲突避免算法predictive 完整控制系统子任务 1子任务 2子任务 nNeuron程序 1Neuron程序 2Neuron程序 n编译网络驱动程序网络接口编译编译智能节点 1智能节点 2智能节点 n16persistence CSMA，它在保留 CSMA 的同时，克服了它的缺点，可以保证在过载的情况下网络不会因冲突而降低网络吞吐量，当使用支持硬件冲突检测的媒体(如本系统使用的双胶线)时,收发器检测到冲突时，lontalk 协议可以有选择的取消报文的发送，这就使得节点马上发送被冲突损坏的报文，从而大大提高了系统的可靠性。采用 LON 现场总线技术中的

44、可编程神经元智能控制器（智能节点）在污水处理厂的上述工艺现场实现各种物理及化学参量的采集显示；机械设备的自动和远程控制、故障监测、报警，运行时间和开关状态记录及多机调度等；开关柜、电气柜的开关联动、远动、开关状态记录/报警、能源管理。系统的网络结构：污水处理厂本地采用自由拓朴结构的局部操作网，通信媒体可根据现场工况分别采用双绞线或采用现场的 220电源线组网，不同的通信媒体之间采用路由器连接。污水处理区外的泵房采用可编程神经元智能控制器MODEM公用电话线路MODEM污水处理区中控室监控计算机。系统由污水处理区的本地局部操作网 LON、区外的广域操作网 WON、中控室监控计算机及软件和模拟屏组

45、成。软件由监控软件和网络管理软件两部分组成。监控软件提供可视化的人机界面 MMI，实时显示现场工艺流程的参数值、状态、历史趋势曲线,报警记录、远程操作等。网络管理软件提供给业主网络安装、维护的工具，可以检测网络和各可编程神经元智能控制器运行状态。在更换或扩展功能增加可编程神经元智能控制器时重新组网。系统总体结构见图 3-4。该系统由可编程神经元智能控制器、中继器REPEATER、路由器 ROUTER、适配器 PCLTA、调制解调器 MODEM、时钟节点 CLOCK、监控计算机等组成。可编程神经元智能控制器：是一种智能现场控制器，在网络中成为智能节点。智能节点采集并控制各现场设备的物理、化学参量

46、，将变化信息通过网络送到监控计算机和其他需要共享这些信息的节点。同时通过网络则可收到时钟节点的时间和监控计算机修改各物理、化学参量、PID 参数等信息。当智能节点与监控计算机通信中断时，监控计算机显示智能节点离线警告，智能节点提供第三章 小区污水处理的现代化管理系统的设计17的开关量接口可以实现手自动切换。时钟节点：时钟节点给系统提供一个时间基准，各个智能节点的运行时间的运算都以时钟节点提供的时间为依据。时钟节点带有后备电源，它不受停电影响。中继器：当网络通信距离超过额定通信距离时可以加接中继器，达到增强信号强度的目的。路由器：路由器是连接网络中不同信道或段之间的桥梁，不同通信介质信道之间由路

47、由器连接，段中超过 62 个节点也由路由器来扩展。适配器：适配器是 PC 计算机与 LON 网络连接间的网卡，它插在计算机ISA 槽内。适配器是非 Lonmark 通信协议的 PC 机与采用 Lonmark 通信协议的LON 网络之间的网关。监控计算机：本系统的监控机和管理站都可选用 PII300、内存 64M、硬盘 4 1G 或以上的 IPC 机。调制解调器：将数字信号调制成模拟信号或反之，以实现泵站通过公共电话网与 PC 的通信。图 3-4 系统总体结构示意图3.3.43.3.4 小区污水处理系统的小区污水处理系统的组态设计组态设计系统调试时用 LonMaker for Windows，用

48、现有模块的 Function Block 完全可以搭建出这个系统。开发人员已经在模块中写好了各种应用程序，例如在通用泵站格栅电化学处理鼓风机房剩余污泥BENGBENGAFANGBENBENGBENGFANG泵房CLOCK变压器配电室MODEMMODEM污泥处理爆气沉砂池进水井PCLTAPCNNNNNN N NNN18模块中有 Digital Encoder & Analog Function Block，用户可以实现各种逻辑运算，如表 3.1 所示。表 3.1 通用模块逻辑运算表检测量DODIAIAO污水提升泵的开关控制DO污泥泵的开关控制DO格栅的开关控制DO搅拌机的开关控制DO吸砂

49、泵的开关控制DO除渣机的开关控制DO带式压滤记得开关控制DO电动阀门的开关控制DO排水阀的开关控制DO排泥阀的开关控制DO进水井的高水位DI进水井的低水位DI沉砂池液位检测DI佩水井液位检测DI沉淀池泥位检测DI沉淀池液位检测DI进水井流量检测AI泵站管网压力检测AI鼓风机房压力检测AIPH 值检测AIBOD 值检测AICOD 值检测AI阀门开度输入量AI除砂机定时时间AO阀门开度输出量AO检测量DODIAIAO污水提升泵的开关控制DO第三章 小区污水处理的现代化管理系统的设计19污泥泵的开关控制DO整个污水系统由若干台水泵和各类水池、蓄水箱组成，每台水泵都又可供选择的手动/自动控制。污水控制

50、系统将根据水位的高低来操作水泵的起停，将存储每台水泵的累计运行时间。并自动更换泵的运行，以确保每台水泵有较平均的运行时间。当水位超过设定的高、低水位时，系统将给出报警信号。污水系统的水泵互为备份进行工作，这就存在一个优化应用的问题，其原则是应是两台水泵平衡使用。为了做到这一点，当水位报警需要启动水泵时，网络应先对水泵的运行时间进行对比。选择运行时间短的水泵进行启动。其控制逻辑如图 3-5、图 3-6、图 3-7、图 3-8 所示：20DigitalDigitalDigitalDigitalDigital 水泵3故障报警 水泵3运行状态 水泵4运行状态 水泵4故障报警 水泵1运行状态 水泵2运行

51、状态 水泵3运行状态 水泵4运行状态DigitalDigitalDigital 水泵1故障报警 水泵2故障报警 水泵1运行状态 水泵2运行状态AnalogAnalogAnalogAnalogD1D2D3D4Digital_OutMode_OutD1D2D3D4Digital_OutMode_OutD1D2D3D4Digital_OutMode_OutD1D2D3D4Digital_OutMode_Out 逻辑控制1 逻辑控制2 逻辑控制3 逻辑控制4SetTimeDayDSTTimeSetTimeDayDSTTimeSetTimeDayDSTTimeSetTimeDayDSTTime 计时器1

52、 计时器2 计时器3 计时器4DigitalDigital 进水井低水位报警 进水井高水位报警A1A2DigitalA_OutDigital_OutD1D2D3D4Digital_OutMode_OutFeedbackDigitalEnableModeFeedbackDigitalEnableModeFeedbackDigitalEnableModeFeedbackDigitalEnableMode 比较器 逻辑控制5 水泵1控制开关 水泵2控制开关 水泵3控制开关 水泵4控制开关水泵监控 逻辑图 3-5 水泵监控逻辑第三章 小区污水处理的现代化管理系统的设计21DigitalDigitalD

53、igitalDigitalDigitalDigital 沉淀池1泥位控制 污泥泵1故障报警 污泥泵1运行状态 沉淀池2泥位控制 污泥泵2故障报警 污泥泵2运行状态D1D2D3D4Digital_OutMode_OutD1D2D3D4Digital_OutMode_OutFeedbackDigitalEnableMode 污泥泵开关控制逻辑控制器 逻辑控制器图 3-6 污泥泵逻辑控制AnalogAnalogAnalogAnalogAuto_ManEnableMan_ValueModePVSPAuto_Man_OutCVSP_Out 流量传感器 流量设定值 压力传感器 压力设定值A1A2Digit

54、alA_OutDigital_OutFeedbackDigitalEnableModeFeedbackDigitalEnableMode 电动阀门的开度控制PID-CONTROLLER 污水泵开关控制 Analog Calculation图 3-7 一次沉淀池逻辑控制DigitalDigitalDigitalDigital 一次沉淀池液位控制 污水泵故障报警 二次沉淀池液位控制 污水泵故障报警D1D2D3D4Digital_OutMode_OutFeedbackDigitalEnableMode 污水泵开关控制 污水泵状态DigitalDigital 污水泵状态D1D2D3D4Digital_

55、OutMode_Out 逻辑控制器 逻辑控制器图 3-8 二次沉淀池逻辑控制223.3.53.3.5 小区污水处理系统的人机界面设计小区污水处理系统的人机界面设计图 3-9 、图 3-10、图 3-11、图 3-12 是用组态王软件设计系统人机界面，可以清楚的看出工艺流程和各个监视、控制点。图 3-9 小区污水处理系统功能界面图 3-10 格栅机提升泵房界面第三章 小区污水处理的现代化管理系统的设计23图 3-11 一次沉淀池界面图 3-12 电化学反应池界面24第四章第四章 小区污水处理现代化管理系统的集成小区污水处理现代化管理系统的集成与调试与调试4.14.1 小区污水处理现代化管理系统的

56、集成与调试原则小区污水处理现代化管理系统的集成与调试原则污水处理系统集成与调试的原则是：1.对各类设备自动化子系统进行统一的监测，控制和管理的信息系统集成，主要将目前由各类专业厂商生产的各种类型、不同种类的分散在小区楼宇中相互独立的设备控制子系统，通过网络集成在一起。通过小区网络中心进行统一的监测、控制和管理。2.实现各设备的联动，降低成本，提高小区的经济效益。小区自动化系统集成后，使得原来各个子系统相互结合成一个统一的大系统，处于不同子系统的采样点和控制点之间可以建立联动关系。3.开放的数据结构，共享信息资源。小区自动化系统集成后，在网络中心设立了一个开放的软件平台，采集、转换各设备子系统数

57、据。建立了统一开放的数据库，使得在某一工作中可以通过网络自由地选择所需的数据，充分发挥其强大的功能，为使用者和管理运行时提供最佳的服务。4.提高管理效率、降低运行成本，节约能源。小区自动化系统集成后，可充分发挥各设备自动化子系统的功能。4.24.2 小区污水处理的现代化管理系统的集成与调试过程小区污水处理的现代化管理系统的集成与调试过程1.安装和配置 PCNSI 卡PCNSI 卡是 ECHELON 公司提供的网络服务接口卡。通过它可以完成LON 系统网络的安装、维护、配置、监测以及控制。PCNSI 卡采用了 ISA 总线接口，使任何一台面向标准的 PC 机作为 LON 网络的主机，如图 4-1

58、 所示。第四章 小区污水处理现代化管理系统的集成与调试25图 4-1 安装和配置 PCNSI 卡界面2.安装和使用 LonManger ProfilerLonManger Profiler 为 LON 网络分门别类，以便 LonManger LonMaker 网络安装工具更有效和便捷地工作，为 LON 网络各部分分类意味着要描述应用设备的类型、信道、以及路由器，这些部分将组成整个网络系统。Profiler 的配套工具 LonManger LonMaker 安装工具，利用 Profiler 的分类完成对个具体组件的安装。使用 LonMaker 来测试与维护网络上的设备。3.引入接口文件（XIF/

59、RIF）在创建应用之前，引入适当的外部接口文件给应用设备（XIF）和路由器（RIF） ，引入需要的文件会提高 Profiler 的运行效率。外部接口文件包含每个应用设备的特征信息。包括 Neuron 芯片的型号，存储器（缓存）的分配，以及输入输出网络变量的定义。4.安装和使用 LonManager LonMakerLonManager LonMaker 安装工具是一套软件和硬件系统，可以安装和维护 LON 网络。将设备挂到控制网上后，LonMaker 将所有的设备整合与协调起来。5.组建网络在将 LonMaker 组网前，先定义好所有的网络组件。使用 LonMaker 的首先就是确认网络组件，

60、给这个网络中的设备、路由器、信道、场所以及域起名，设定一些特殊信息，还可以定义两个设备之间的关系，使之交换信息，如图4-2 所示。图 4-2 组建网络界面6.定义和选择一个域26在网络上为所有的设备建立一个域。域是抽象的网络概念。它不是能到达的实际物理地址。域使网络按功能划分网络，使其能够共享网络资源。域是整个网络的最高组织，如图 4-3 所示。图 4-3 构建系统域界面7.定义和选择一个信道信道是网络中连接设备的物理通信媒质以及此媒质的特性。LonMaker 可以安装最多 20 个信道。网络需要多种通信媒质，如图 4-4 所示。图 4-4 安装和配置信道界面8.定义和选择应用设备应用设备是一些智能节