自动控制应用

【摘要】：当今世界要使我国跨入世界科技强国行列，就离不开现代科学技术的进步，生产自动化水平的完善和提高。本文主要讲述了自动控制系统在黄山景区供水中、除盐水生产等各方面的应用。

【关键词】：自动控制 中水回用 污水处理

1，自动控制应用实例

1.1自动控制技术在黄山景区供水中的应用

目前黄山风景区在温泉虎头岩和西海水库各建有净水厂一座 ，虎头岩水厂的水源来自黄山风景区最大的五里桥水库， 经净水处理后供温泉和汤口镇附近的用水。西海水厂取西海水库的水经处理后主要是供西海饭店与北海宾馆及相应景区的用水。而光明顶 、 气象台、 白鹅岭 、 天海景区、玉屏楼 、 云谷寺等的供水主要依靠现有的自备蓄水池或蓄水库， 这些地方的供水保证率低 ，遇到干旱季节 ，山上用水尤其紧张， 有时甚至引起温泉和汤口地区的缺水 。为适应黄山旅游业快速发展的需要 ，缓解黄山风景区旅游旺季供水紧张的矛盾 ，满足景区旅游接待 、消防及植被保护的用水需求 。依据 《黄山风景区总体规划》提出的 “黄山风景区供水自动化监控调度系统 ”拟将现有的黄山景区供水设施加以改造并与新建的 “提水工程 ”和 “天海净水厂工程和西海净水厂改造工程 ”一起，构成一套完整的黄山风景区供水自动化监控调度系统。

本系统包括： 高扬程串级自动化供水 ，供水系统实时数据采集与监测 、 供水设备自动化控制、现场设备安全闭路监视、供水调度等主要功能， 远期可实现水文水质及大坝安全监测、智能化用水量抄表系统和办公自动化系统联网通信 。

1.2自动控制技术在农村集中供水工程中的应用

北湾农村安全饮水供水工程位于甘肃省靖远县西南部， 共涉及 6 个行政村， 受益人口为 32 000 人，供水规模为 3 400 m 3 /d。该村安全饮水供水工程的自控系统按集中监控和分散控制结合的模式进行架构。主控中心可以监控水源取水、 水厂制水、 向调蓄池输水， 而不控制供水。供水管网节点只向水厂主控中心进行流量、 压力等数据传输， 供水Ⅰ区由高位水池自压供水， Ⅱ区以管网压力变化采用变频控制。系统以高性能计算机系统、 PLC 控制器、 智能化仪表为基本对象， 采用 C/S 结构体系， 构成可靠、 高效、 灵活、 开放的控制系统；实现数据自动采集， 将水厂内各种信息数据汇总到现地 PLC 及主控中心， 供

水管道各参数通过接入 GPRS Modem 传送到主控中心，从而达到监控目的。

1.3自动控制系统在除盐水生产中的应用

工业生产过程中，特别是钢铁公司需要大量的除盐水，这些除盐水为钢铁生产中转炉以及其他相应配套连铸设施提供冷却水， 为炼铁，炼钢提供软水。在钢铁公司设置相应的软水站，利用先进的反渗透技术和利用活性离子交换机生产出供生产所用的除盐水，并通过除盐泵将生产出来的除盐水输送到相应的用水部门。 这个过程中，由于除盐水生产工艺相对复杂，需要大量的控制阀和仪表设备，造成生产效率较为低下，所以通过自动控制系统的优化控制，能够大大减少除盐水生产的复杂工艺，简化操作过程，提高除盐水的生产效率。

1.4自动控制在污水处理中的应用

随着经济发展和人类生活水平的提高， 用水量急剧增长， 污水排放量也相应增加， 加剧了水资源的短缺和水体富营养化。 为了控制水环境污染， 实现污水资源化， 截止 2011 年底， 我国已建成城镇污水处理厂 3 094 座， 总处理能力达到 1.37 亿 m 3 /d ， 在建污水处理工程 1 180 座， 设计处理能力为0.38 亿 m 3 /d 。 工程建成后， 我国城镇污水处理能力将达到 1.76 亿 m 3 /d [ 1 ] 。 由于污水处理的费用是庞大的、 长期的， 并且由于进水速度和水质的频繁变化以及生物处理过程的复杂性， 污水处理厂需要通过有效的控制技术减少出水水质的变化， 增加系统的稳定性， 节约运行费用， 以实现高效、 低耗、运行稳定的目的。

1.4.1经典控制在污水处理领域的应用

经典控制理论于 20 世纪初开始形成并于 50 年代趋于成熟， 主要研究单级系统的自动化， 解决单输入单输出系统的控制问题。 在污水处理领域， 经典控制的应用和研究主要集中在开环控制、 闭环控制中的比例积分（ PI ）控制、 比例积分微分（ PID）控制、 以及稳定判据的应用等方向。

1.4.2现代控制在污水处理领域的应用

现代控制理论是关于多输入多输出控制系统状态分析和综合的理论， 状态空间方程是多输入系统的典型数学模型形式。 污水处理过程可以用状态空间方程表示， 在此基础上利用现代控制理论的各种技术进行分析。 现代控制理论的主要分支有线性多变量系统理论、 最优控制理论、 最优估计理论和系统辨识， 以及在此分支基础上拓展出的自适应控制、 鲁棒控制、 分布参数控制、 随机控制等。

1.5 自动控制在学校教学楼照明系统中的应用

在资源日趋缺乏的今天，节能减耗已成为全球面临的问题之一，有效控制教育设施成本是学校当务之急. 2007 年宁夏中卫市中卫中学迁入新校区后， 建有教学大楼 3 栋、 学生公寓楼 2 栋， 合计 120个教室、 350 间宿舍，每个教室 11 盏 40 W 双管日光灯，每个宿舍 2 盏 40 W 单管日光灯，合计功率约150 kW （只包括教学楼、 公寓楼 ） .由于平时师生节约用电意识淡薄， 经常忘记按时关灯， 长明灯现象屡见不鲜.虽然学校多次做节电宣传督查， 但还是不能完全杜绝照明用电的浪费，再加上各楼电气电路设计施工不合理， 造成值班管理人员不能按需进行操控.按照原设计， 这些楼宇每层分别设计了 2 个配电箱，而这 2 个配电箱都设计在楼层两头，每栋 4 层合计8 个配电箱， 5 栋楼合计 40 个配电箱， 校管人员不可能每天按时挨个进行开关，所以学校决定对原有配电线路进行合理设计改造，实现各楼照明供电的集散式自动化控制.。

该控制系统由PJ-65 型微电脑 3 路可编程定时模块、NE555 时基集成块及其照度检测控制电路、过零触发型可控硅输出电路组成。控制系统于 2007 年 11 月正式投入使用，经计算可节约 1.5 万元/a. 3 年来， 该系统运行稳定、 可靠， 使用方便， 为学校节约了资金， 减少了工作人员的工作量， 实现了节能降耗， 并实现了智能化用电管理的设计思路， 尤其在各个院校具有较高的实际应用价值。

参考文献

1.徐志坚. 宁夏工程技术. 中国知网 2011年01期

2. 何灿星； 隋邦锤； 崔春卫；山东煤炭科技；中国知网；2008年04期.

3.刘海侠； 科技致富向导 ；中国知网 ；2013年24期

4. 吴红星； 汪东； 陈玲琳；自动化与仪器仪表；中国知网 ；2005年06期

5. 汪家权； 陈立爱； 侯红勋；工业用水与废水；中国知网；2012年06期

作者信息

尹玉龙，男，汉族，河北衡水人，郑州大学给水与排水工程2012级本科生

周坤，男，汉族，河南商丘人，郑州大学给水与排水工程2012级本科生