孫耀杰，王平勛，吳建成

（盛虹集團(tuán)有限公司，江蘇 蘇州 215228）

我國(guó)雖然是紡織印染大國(guó)，但也存在行業(yè)排污嚴(yán)重等問(wèn)題。印染廢水具有水量大、有機(jī)污染物含量高、色度深、水質(zhì)變化大等特點(diǎn)，屬于較難處理的工業(yè)廢水[1]。近年來(lái)，由于國(guó)家政策倡導(dǎo)、地方政府引導(dǎo)、行業(yè)協(xié)會(huì)指導(dǎo)以及企業(yè)自身升級(jí)提檔的需要，紡織印染行業(yè)開(kāi)始朝著綠色方向發(fā)展。盛虹集團(tuán)作為中國(guó)印染行業(yè)的排頭兵企業(yè)，努力貫徹生態(tài)可持續(xù)理念，致力于建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)，堅(jiān)持走綠色、創(chuàng)新、高質(zhì)量發(fā)展之路。

近年來(lái)，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定了扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，廢水處理計(jì)算機(jī)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)建，有利于實(shí)現(xiàn)廢水處理工作的自動(dòng)化與網(wǎng)絡(luò)化[2]。盛虹集團(tuán)為響應(yīng)國(guó)家及地方政府對(duì)于企業(yè)綠色發(fā)展的號(hào)召，建立了“印染廢水處理全流程在線集控系統(tǒng)”。該項(xiàng)目的實(shí)施，可實(shí)現(xiàn)廢水處理全流程實(shí)時(shí)管控，并通過(guò)工藝數(shù)據(jù)分析最優(yōu)工藝路線，實(shí)現(xiàn)廢水處理系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)的持續(xù)綠色發(fā)展。

1 廢水在線集控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 通信方案

廢水在線集控系統(tǒng)的主要通信模式如圖1所示，由多個(gè)可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）連接至單個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，由多個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接至主交換機(jī)，再由主交換機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器。交換機(jī)與PLC之間采用RVVP屏蔽雙絞線連接，交換機(jī)與交換機(jī)、主交換機(jī)與服務(wù)器之間采用超五類通信線連接[3]，由此可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在此通信模式下，系統(tǒng)出現(xiàn)故障更易于排查，維護(hù)更簡(jiǎn)便。

圖1 印染廢水處理全流程在線集控系統(tǒng)通信模式

1.2 軟件設(shè)計(jì)原則

1.2.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性

本系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確且穩(wěn)定地提供測(cè)量數(shù)據(jù)，確保監(jiān)測(cè)端持續(xù)、及時(shí)監(jiān)控水質(zhì)情況。

1.2.2 系統(tǒng)先進(jìn)性

系統(tǒng)設(shè)計(jì)要滿足實(shí)時(shí)檢測(cè)要求，不僅要選擇先進(jìn)的在線分析儀器，還要選用最優(yōu)智能控制系統(tǒng)。

1.2.3 報(bào)警功能

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)報(bào)警功能，設(shè)置各個(gè)監(jiān)測(cè)參數(shù)，根據(jù)事態(tài)范圍設(shè)置不同參數(shù)，當(dāng)檢測(cè)到所測(cè)量的數(shù)據(jù)發(fā)生超標(biāo)和不符合要求的情況時(shí)，能進(jìn)行報(bào)警通知，讓工作人員及時(shí)了解廢水的處理情況，以便增強(qiáng)處理問(wèn)題的能力。

1.2.4 兼容性

為方便系統(tǒng)的擴(kuò)容和管理，需將檢測(cè)顯示的數(shù)據(jù)耦合后納入一個(gè)可觀察系統(tǒng)。

1.2.5 遠(yuǎn)程監(jiān)控功能

為了提高技術(shù)的及時(shí)性，通過(guò)限制通信手段，隨時(shí)接收運(yùn)行狀態(tài)信息，保證第一時(shí)間對(duì)儀器的運(yùn)行狀況進(jìn)行反饋。

1.3 廢水處理各工藝段采集點(diǎn)位

廢水處理步驟分為預(yù)處理和膜處理：預(yù)處理一般采用氣浮法、沉淀法、生物法等；膜處理主要采用RO膜進(jìn)行水質(zhì)過(guò)濾與生產(chǎn)[4]。由于各廢水站點(diǎn)的工藝流程不同，需要設(shè)計(jì)不同的數(shù)據(jù)采集方案。

廢水處理的不同工藝段所需監(jiān)控的點(diǎn)位如表1所示。

表1 廢水處理的不同工藝段所需監(jiān)控的點(diǎn)位

1.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.4.1 一般內(nèi)容

本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)印染工廠廢水處理全過(guò)程的在線集中控制，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的廢水處理設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控，保障系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；對(duì)廢水處理工序中各關(guān)鍵位置相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并自動(dòng)記錄、保存數(shù)據(jù)，方便查詢、管理；同時(shí)，系統(tǒng)能夠進(jìn)行自診斷，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)及時(shí)提示報(bào)警并記錄。該系統(tǒng)還具有擴(kuò)展性，能夠根據(jù)控制點(diǎn)數(shù)量的增加進(jìn)行擴(kuò)容，還可根據(jù)企業(yè)自身的管理需求進(jìn)行深入功能開(kāi)發(fā)。

1.4.2 監(jiān)控內(nèi)容

系統(tǒng)監(jiān)控內(nèi)容應(yīng)包括廢水排量、回流量、用電量、污染物指標(biāo)、藥劑使用量以及數(shù)據(jù)變動(dòng)等。

1.4.3 監(jiān)控部位

系統(tǒng)主要對(duì)印染廢水處理流程全過(guò)程以及處理工序中各關(guān)鍵部位等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)在線信息采集。

1.4.4 監(jiān)控預(yù)警與報(bào)警

系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)設(shè)報(bào)警限值對(duì)處理設(shè)備的異常情況變化、監(jiān)控指標(biāo)的超標(biāo)趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)警與報(bào)警，同時(shí)，可以根據(jù)配置以流程畫面、GSM/GPRS短信等多種渠道進(jìn)行報(bào)警提示，并根據(jù)聯(lián)動(dòng)規(guī)則執(zhí)行視頻聯(lián)動(dòng)等預(yù)案輔助處理。

1.4.5 監(jiān)控方法

系統(tǒng)監(jiān)控包括監(jiān)控指標(biāo)的有效性、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的異常識(shí)別以及對(duì)歷史數(shù)據(jù)的追溯、分析等。

（1）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性。系統(tǒng)監(jiān)控對(duì)印染廢水處理時(shí)的重點(diǎn)污染物指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集匯總，掌握各污染物指標(biāo)運(yùn)行時(shí)的現(xiàn)狀。

（2）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的異常識(shí)別。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常識(shí)別應(yīng)與監(jiān)控指標(biāo)對(duì)比，判別數(shù)值是否正常，出現(xiàn)異常則啟用報(bào)警統(tǒng)計(jì)功能，操作人員可進(jìn)行查看并整改。

（3）對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行追溯、分析。系統(tǒng)以曲線的形式對(duì)監(jiān)控采集到的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)分析，便于在指定時(shí)間對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行查詢和對(duì)比。

1.4.6 異常問(wèn)題管控

建立異常問(wèn)題處理流程，及時(shí)向有關(guān)工作人員推送消息，保證有關(guān)人員能及時(shí)應(yīng)答、反饋和處理。

2 廢水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1 軟件功能及技術(shù)特點(diǎn)

（1）硬件環(huán)境：支持X64|X86的普通PC/服務(wù)器。（2）軟件環(huán)境：Windows 7以上操作系統(tǒng)。（3）編程語(yǔ)言：VC++。（4）源程序量：14 586行。（5）主要功能和技術(shù)特點(diǎn)：軟件采用最新的.net技術(shù)框架，查看站點(diǎn)重要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（pH、流量、氨氮含量等）；能源監(jiān)測(cè)（各車間電量）；數(shù)據(jù)查詢（重要點(diǎn)位曲線圖）；查看PLC通信是否終斷等。

2.2 主要功能

2.2.1 平臺(tái)主頁(yè)

紅色標(biāo)記代表不同的廢水分站點(diǎn)。

2.2.2 廢水分站

頁(yè)面顯示廢水分站的工藝流程圖，各工藝段處顯示對(duì)應(yīng)儀表數(shù)據(jù)與運(yùn)行情況。

2.2.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

顯示常用的重要點(diǎn)位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)容，主要包括pH、流量等，數(shù)據(jù)連接日常報(bào)表。

2.2.4 能源監(jiān)視

監(jiān)視廢水站實(shí)時(shí)用電情況，數(shù)據(jù)已連接日常報(bào)表。

2.2.5 電機(jī)監(jiān)視

顯示所有電機(jī)的頻率、電流情況。

2.2.6 系統(tǒng)維護(hù)

（1）系統(tǒng)維護(hù)內(nèi)容包含廢水站所有設(shè)備的運(yùn)行情況；（2）系統(tǒng)維護(hù)頁(yè)面顯示各PLC通信是否中斷。

2.2.7 數(shù)據(jù)查詢

隨時(shí)查找歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)周期設(shè)置為1年。

2.2.8 報(bào)警記錄

報(bào)警記錄頁(yè)面顯示歷史報(bào)警記錄和實(shí)時(shí)報(bào)警記錄。

2.2.9 報(bào)表管理

每日數(shù)據(jù)可自動(dòng)生成各類報(bào)表，統(tǒng)計(jì)不同廢水站的水量、電量等運(yùn)行情況。

3 運(yùn)行結(jié)果

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

“印染廢水處理全流程在線集控系統(tǒng)”的建設(shè)可對(duì)印染工廠廢水處理全過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，幫助企業(yè)提高環(huán)境管理效率，實(shí)現(xiàn)規(guī)范、高效、綠色、可持續(xù)生產(chǎn)。本系統(tǒng)的運(yùn)用可減少?gòu)U水處理藥劑以及電力能源的使用，降低廢水處理成本。經(jīng)推算，該系統(tǒng)的引進(jìn)實(shí)施，可使年藥劑使用量下降1.5%、年電力消耗量下降2.0%，每年綜合節(jié)約成本131.8萬(wàn)元（表2）。

表2 系統(tǒng)實(shí)施的經(jīng)濟(jì)效益

3.2 社會(huì)效益

“印染廢水處理全流程在線集控系統(tǒng)”的建設(shè)對(duì)企業(yè)的印染廢水處理全流程設(shè)施和工序進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，結(jié)合印染廢水的特點(diǎn)，得出最優(yōu)處理工藝，實(shí)現(xiàn)廢水處理藥劑匹配最佳和流程能耗節(jié)約；對(duì)廢水處理流程中的關(guān)鍵點(diǎn)位污染物指標(biāo)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，在過(guò)程管控中，對(duì)可能發(fā)生的緊急情況發(fā)出預(yù)警信號(hào)，避免環(huán)保事故的發(fā)生。該項(xiàng)目的實(shí)施將傳統(tǒng)廢水處理工藝與現(xiàn)代化信息技術(shù)相結(jié)合，利用智能手段提升廢水處理效率和環(huán)境管理效率，減少了處理藥劑等物資和電等能源的消耗，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)清潔生產(chǎn)起到了良好作用，為印染企業(yè)的綠色高質(zhì)量發(fā)展提供了借鑒模板。

3.3 項(xiàng)目推廣價(jià)值

該項(xiàng)目的實(shí)施可為區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境改善提供借鑒，對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境之間的平衡起到很好的示范作用，對(duì)行業(yè)企業(yè)的發(fā)展和環(huán)境改善提供示范引領(lǐng)，為紡織印染行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供現(xiàn)代化技術(shù)保障。