硕人时代嵌入式控制器在水质监测SCADA系统中的应用

　　自动化控制器是自控系统中关键的子系统之一。一般的控制器主要由三大部分组成：①中央处理单元，负责数据的处理和逻辑控制，并负责现场通讯和数据传输等。②输入输出端口，负责与现场仪表连线，采集数据。③人机交互界面，负责现场画面组态和数据显示，并负责现场控制的输入。由于近来上位机组态技术比较成熟，现场人机交互有的地方不用。嵌入式控制器内置实时多任务操作系统(Real Time multi-tasking Operation System, RTOS)，是将嵌入式微处理器、嵌入式微控制器的一种或几种配以周边元件集成于一体，并在其上实现控制、通讯、监控、交互等功能的对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的控制器，且具有编程简单的优点，所以近来在自动化控制领域应用广泛。

　　随着科学技术的发展，自动化监测技术也得到了很大的发展，控制器在环境检测方面也得到了广泛的应用，使水监测工作中节省了大量的人力和物力，更重要的是可以及时反映很远的现场的工况。本文将以吉林省某污水处理厂的排放废水的水质监测工程为例说明嵌入式控制器在水监测项目中的应用。

　　1. 工程概述

　　吉林省某污水处理厂工程其设计一级污水处理能力20万m3/d，二级污水处理能力10万m3/d。设计服务范围30.5km2，规划服务人口35万。

　　经过污水处理厂净化后的清洁水，一部分直接排入小河，一部分用于农田灌溉，改善周围的水污染问题。

　　2. 处理工艺

　　污水处理厂全套引进国外最先进的水处理工艺设备，采用二级生物处理工艺的传统活性污泥法，并针对地方污水水质污染物浓度低的特点，在其核心部分-曝气的工艺中采用OOC工艺。该工艺具有能耗低、运行费用少、出水水质好、管理简便、运行稳定等优点。

　　从厂外污水干管收集到的污水经过粗格栅、泵房、细格栅、曝气沉砂、初沉池、曝气池等一系列的处理后，汇入二沉池进行泥水分离，上层澄清液作为净化后的清洁排放水。水监测系统用抽水泵进行水质采样，流经TOC、COD、氨氮检测仪等仪器后，又返回水池中。检测仪器经过内部的分析，得到被测试水样的各个指标，然后经过变送电路转换成为4～20mA的电信号，以方便现场控制器的采集。由控制器把采集到的各个电信号经过内部的转换，得到各个指标的真实值，并通过各种通讯方式(例如GPRS、宽带、PTSN等)送到监控中心，环保部门可以实时的监测出城市水系中的水质污染的变化。

　　现场检测系统除了信号采集外，还通过控制器控制三个电磁阀门和水泵以及现场检测仪器的开关实现内洗、外洗、检测功能切换。当系统检测时，控制器发信号让泵启动采集水样，同时启动现场仪器分析水样。当系统内洗时，控制器关闭检测阀门，开动内洗阀门，让软化水进入内部管道，清洗仪器。当系统外洗时，控制器关闭内洗阀门，让软化水进入外部管道，清洗水泵。