城市水供给安全远程监控与实时补偿系统的研究与开发

《城市水供给安全远程监控与实时补偿系统的研究与开发》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、城市水供给安全远程监控与实时补偿系统的研究与开发　　水是维系人类生存和社会经济发展的必需、不可替代的基本物质，供水安全对于保障公众健康、生命安全和社会稳定具有重要作用，因此许多国家将供水安全纳入了国家安全概念中。目前，世界上饮用水水质管理模式逐渐由原来的“产品控制”(ProductControl)转为“过程控制”(ProcessControl)，许多新的管理概念和方法被引进到饮用水水质管理中。其中多级屏障方法(Multi-barrierApproach)、危害分析与关键控制点(HazardAnalysisandCriticalContro

2、lPoints，HACCP)已经被多个国家运用到饮用水水质安全管理中。特别是广义的多级屏障方法，克服了传统的单一通过饮用水处理技术来保障供水水质安全，其中监控方法采用主动措施，获得城市供水安全管理的背景数据资料的监测，以预见潜在的供水安全问题如管网的二次污染、两虫、微量有机物的存在。一旦出现安全事故，政府监管部门可立即启动应急预案；或将潜在的安全问题做成应急预案文档，以利于模拟演练和建立可视化培训系统。城市中的自来水生产分为取水、过滤、消毒、输水四个阶段，其中消毒是保证城市用水安全的重要环节。目前，水体中常用的消毒剂包括氯气、次氯酸钠、漂

3、白粉、双氧水、臭氧等，此外还有紫外线消毒等手段。氯消毒是最为常见的消毒方式，它能将产生臭味的无机物彻底氧化；此外，它还能穿透水藻与细菌等有机体的细胞壁，使氧化酶系统失去活性，从而导致细菌死亡。虽然氯消毒剂显示出良好的灭菌效果，但消毒后长距离送水过程中，管道中易产生硫铁菌等有害物质，会造成自来水的二次污染。另外，在自来水传输过程中的意外泄漏和污染，也会造成不可预知的二次污染。据报道，在中国的城市用水中，30%的自来水在进入家庭之前，有一定程度的安全隐患。针对这一问题，自来水厂普遍采用提高氯浓度的方法防止二次污染，但氯浓度提高所产生的气味会影

4、响消费者的食用口感，引起消费者的不满。同时，该方法对于管道渗漏等问题无法起到预防作用。如何保证消费者的饮水安全，已成为城市管理中一个迫切需要解决的问题。基于此，本研究拟建立一个可实时了解各环节余氯浓度的都市供水系统，从而对水厂的消毒液添加量进行回馈。同时，测试系统自带一个简易的加液和紫外消毒系统，以民用建筑的二次供水水箱为目标，进行二次消毒管理，避免自来水的二次污染。　　　　1.水质的测量与监控原理测量原理该系统使用克拉克电极对自来水中的有效氯进行检测，若所测浓度低于消毒的最低浓度要求，则根据具体浓度区间，驱动紫外消毒或自动加液系统进行有

5、效氯的添加，维持正常的消毒效果。同时通过无线通讯模块将获取的有效氯浓度传输至水厂的中央接收系统，水厂根据该终端浓度来调整相应的添加比例，从而满足终端用户口感与饮用安全的要求，整个测控系统布置图如图1所示。克拉克电极传感器是由浸没在电解液中的正负两电极组成。活性氯可穿过电极前的渗透膜，进入电解液并改变相关属性，进而产生可测量的电流。该电流和活性氯的浓度呈线性相关性，通过两点标定，就可以进行浓度测量。监控原理监控原理如图2所示。通过将监测点设置在直接流向居民区的最后一个分管道上，尽量做到全程全范围的水质监测。在预定的监测点安装无线水质监测与控

6、制装置，该装置中的传感系统通过对水流中次氯酸浓度、消毒液温度、次氯酸消毒液酸度的检测来采集信号，分析系统再对这些信号进行分析处理，然后通过无线电传输到控制中心。当水中次氯酸浓度或消毒液酸度超出或低于正常范围时，由液路控制系统分别对次氯酸的浓度和消毒液的酸度进行相应调整。若发生突发性事件，该调节系统无法对水中的浓度和酸度进行控制时，控制系统会自动关闭该监测点的水流，从而将危害降到最低。在发挥这种控制作用的同时，该检测装置还能将该点的水质数据信息实时反馈到水源控制中心，以便采取相应的措施，从而完善城市的供水安全系统。　　图1系统结构布置图　　

7、图2系统监控原理图　　2.系统软件设计系统测量模型的建立由于有效氯溶液的温度和酸度会影响克拉克电极的测定结果，因此必须对温度值和酸度值进行测量与修正。参考电阻数据手册，对25℃条件下的1KΩ热敏电阻，当温度增加时电阻降低，根据温度与电阻变化之间的对应关系，可以建立二维数据修正表。确定了有效氯溶液温度值后，对其酸度值也进行了测定。在温度与酸度关系上，20℃时，pH值每改变一个单位，酸度计会产生56mV的电压变化。当温度发生变化时，则单位pH值的变化引起的电压变化也会产生波动。所以，针对不同的温度，计算相应的pH值时，仍需引用修正公式。实验发

8、现，克拉克电极通过电流与有效氯浓度会在一定范围内呈线性关系，但由于每根电极之间仍存在细微差异，为得到准确的电极—有效氯浓度曲线，还需对每根克拉克电极进行相应的标定。　　标定方如下：一、分别配制