创建实用的水工业综合自动化系统

　　40多年来，作者参加了几十项大中型的给水排水处理工程中电气与自控方面的设计任务和评审评标工作；承担过北京和深圳等大城市供水调度系统和源水调度系统的设计任务；多次组织国内外高层技术专家深入研讨水工业自动化的相关问题。一个实用的科学的水工业综合自动化系统：必须有一个全数字化的仪器仪表等现场测控系统; 必须有一个功能强大的现场可编程自动化控制器；必须有一个功能强大的监控组态软件平台和有本企业特色的先进控制技术;必须有一个功能强大的实时数据库;必须有一个好的厂级监控网络。这些,都是所有水工业自动化集成必须同步解决的核心技术问题。

　　3.1现场机、电、仪、执行器等设备要尽快微型化、虚拟化、智能化、多功能化和网络化

　　钱学森院士说过：“新技术革命的关键技术就是信息技术，信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成，测量技术则是关键和基础”。水工业车间的现场层设备是自动化系统的最底层。有传感器、变送器、启动器、驱动装置、水泵机组、I/O部件、各种阀门、供配电、控制柜、滗水、排泥、加药等大量的各种类型的现场设备。现场设备是综合自动化的基石，是源头。

　　3.1.1现场仪器仪表、光、机、电、气等一切设备要尽快微型化

　　实践证明：传统的各种水质传感器、变送器、执行机构、体积大、功能弱、单一性、硬件化，无法满足网络监控的要求。由于微机系统（MEMS）、超大规模集成（VLSI）新器件、多芯片模块（MCM）、圆片规模集成（WSI）等大量涌现，采用更加精密的微控技术、微加工技术、微光源等技术，使仪器仪表产品体积更加缩小，精度更加提高，产品更加丰富。

　　3.1.2现场仪器仪表、光、机、电、气等一切设备要尽快智能化

　　传统的水企业检测仪器只能探测一种物理量，一个小水厂，传感器和变送器就几十套，而智能的检测仪器可以提供整个应用系统的检测方案，对信息进行处理、分析和调节，对信息误差进行补偿，进行逻辑思考和结论判断；对非线性的信号进行线性化处理；智能化仪器具有自诊断、自标准功能。智能化的传感器能够完成多参数混合检测，智能化传感器具有网络数字化通信接口，将所测到数据域发送给远程监控中心等。

　　以美国德州仪器公司的“DSPC”为例，以DSP芯片为核心，配合先进的混合信号电路、ASIC电路，提供整个应用系统的解决方案，到2010年，DSP 芯片的集成度将会提高11倍，在单个芯片上将会集成5亿只晶体管。

　　3.1.3 现场仪器仪表、光、机、电、气等一切设备要尽快虚拟化

　　1985年美国NI公司正式推出Labview 版本的虚拟仪器技术，由硬件的软件化，软件的模块化而产生的虚拟仪器。用户可通过鼠标和图标进行操作，大大提高了工艺流程的创造性、为水工业用户更大规模的扩展、创新的应用创造了条件。20多年来Labview的技术在很多水的项目中选用，自动化水平提高了。技术更先进，功能更强大，应用范围更广的Labview8.5版本也问世了。西门子、洛克苇尔等著名公司也相继推出了功能很强的虚拟仪器产品。

　　近年来，随着TNTERNET和嵌入式技术的迅猛发展，又产生了新一代的网络化虚拟仪器。虚拟技术是水质参数在线监测的高效解决方案。水质的监测是很困难的，从进水到出水的整个流程处理过程中，要有快速的全方位的众多水质参数的仪器功能，精度指标都集成在一个软件库中。通过I/O接口，完成众多复杂系统的功能，根据水量水质变化参数，可在线的及时修改编程，进行二次开发；构建成一个完整的多通道综合自动化的虚拟仪器仪表的系统，并可减少许多要引进的昂贵的水质分析仪器。前五年，某污水处理厂采用美国Labview5.1的图形化编程软件，同时对氟离子、氯离子、氢离子、溶解氧进出水浊度等众多参数进行监测,效果良好。

　　3.1.4 现场仪器仪表、光、机、电、气等一切设备要尽快网络化

　　网络化的测量环境将网上每台的计算机和各个现场的仪器仪表有机地联系在一起。数以万计的各种性质的海量的信息数据都传送到系统网络的实时数据库（SQL）服务器，进行分析、处理、运算，通过现场实时工业以太网和因特网，网上任意地点的计算机都可以从数据库中读取网上的任何一组仪器仪表的测量数据值，就可以进行远程测量和控制，总监控中心能対远端井群或阀门，实现真正意义上的分布式的“E网到底”的网络控制。如某市水务集团公司，对众多调速水泵机组调速，在网上要快速检测大量的数据并快速计算分析处理，现场机组接到指令变速运行，迏到优化运行。

[$page]　　3.1.5 现场仪器仪表、光、机、电、气等一切设备要尽快多功能化

　　现代的现场数字化仪器仪表在一个传感器中可以安装多个敏感元件，完全模块化安装，具有检测、变换、补偿、运算、处理、分析和控制功能，一个仪表可以处理多个信息的采集和控制，是真正意义上的多传感信息融合, 方便了用户，大大节约了成本。由于完全模块化，数字完全开放的仪器仪表，人们很难区分是仪器还是仪表，或是测试系统设备。像水厂中低压系统各种电量的网上在线监测、原先要几十套由传感器变送器组成，现在只要几套就行了。现场设备可以统一组态，水务总公司集控室的操作员能够一目了然的了解现场设备的工作情况，就可以对系统进行参数的调整，达到优化控制，对系统进行故障诊断，可以实现真正意义上的远程广域网络监控。