垃圾填埋场污水渗漏管理系统的应用———OPTO 22在英国为垃圾填埋场工作提供基于以太网的控制系统

　　在发达国家，每人每年平均产生0.5吨—1.25吨垃圾。但这些垃圾将堆在何处？根据美国环境保护协会统计，预计在美国每年将产生2.51亿吨固态垃圾，大约32.5%的垃圾是可回收或堆肥，12.5%的垃圾可焚烧，还有55%的垃圾进行填埋处理。在英国，垃圾填埋数据同样在攀升。目前，英国大量的市政垃圾（超过85%）被送至垃圾填埋场。

 
　　英国当地政府提供建造垃圾填埋场的土地，处理家庭及其他类垃圾。但这些土地不会永久性成为垃圾填埋场。土地作为垃圾填埋场15年后，该土地必须完好无损归还。这便需要收集、处理、排除渗漏污水，在湿度大及雨水渗入垃圾的情况中会发生污水渗漏。当水渗入固态垃圾中，它会造成污染（有机及无机化学物质、金属、生物垃圾）并变成渗漏污水。

　　当它到达地下水或公共下水道系统前，防漏及渗漏污水处理是极其关键的，不仅要保持垃圾填埋场的完善环境，还要服从管制条约。例如1975年的有害垃圾沉淀事件，没有达到规范，而导致巨额罚款。所以，负责垃圾填埋项目的自动化及控制专家必须应对渗漏污水，并确保建立的排水参数，以顺利排出污水。主要参数包括：

　　收集渗漏污水

　　远程监控污水渗漏程度

　　从渗漏污水中去除甲烷及氮气

　　控制渗漏污水PH值高于排入公共下水道系统的水

　　报警及任何关键事件

　　事件记录及所有处理问题数据收集

　　垃圾填埋场数据远程存档

 

System Devices 系统设备公司， Opto 22集成商
　　位于英国的系统设备公司是Opto 22的系统集成商，提供自动化系统，及技术支持。公司配备自动化及监控系统、管理控制及数据采集（SCADA）、机器人方面的专家。在近几年，公司为多个垃圾填埋工作提供控制系统，不仅满足其当前需要，而且非常灵活，无需改变软硬件即可进行扩展。根据英国系统设备公司Darren Weissenborn所说，这些渗漏污水管理系统均使用Opto 22 SNAP PAC可编程自动化控制器及I/O作为关键组件，使垃圾填埋场操作人员与垃圾填埋相连接，连续控制，并从泵、阀门及其他分站、水池、控制中心、所有独立站点的设备获得数据。

泵水及处理
　　垃圾填埋场非常庞大，沿着周边常有一些不同种类耐用的、防刺穿合成塑料（例如高密度聚乙烯），用以确保堆集的垃圾不被雨水冲走，防止污染周围土地或河流。Weissenborn说在Lancashire垃圾填埋场渗漏污水通过管道引入填埋场周围的井中，再用水泵抽出后送回大型水池中，作为储存和处理。控制井内液位防止溢出是非常有必要的，为此每个井配有各自的控制单元，带I/O汇总如流量及液位数据。

 
污水渗漏

　　特别地，位于Lancashire的垃圾填埋场的污水渗漏管理系统，该系统使用基于机架式的PAC，作为主控制器。这款控制器可连接以太网，允许进入有线及无线的网络，实现有效、广泛的监控与管理。该系统数字输入包括电导传感器界面及浮球开关，探测站点的液位。数字输出驱动数十个控制阀门，像泵一般工作，驱散渗漏污水中的化学物质。模拟输入可追踪PH值、化学罐数值、压力值；而模拟输出改变设备的操作工艺参数，如供料及污泥泵。

 
　　“控制单元界面与每个泵相互协调”，eissenborn说。“它们与传感器相连接，控制何时以及基于设定的液位泵多久运行一次。我们通过Modbus/TCP用无线以太网连接通讯，监控温度、液位、泵的状态及任何错误状态，Modbus/TCP一种应用层工业协议，我们的设备与Opto 22硬件均支持这种协议”。系统调节泵运作，增加中和物质，用PH调节剂提高或减弱PH值，或者治理水质，防止输送管被腐蚀、溶解，影响水的输送。一旦污水渗漏的氨及PH值服从规定的方针，最终将排入公共管道系统。

 如图堤岸防止填埋场溢出污染环境

　　Weissenborn说尽管监控和数据采集通过分布式控制单元操作，所有的控制由位于填埋控制中心的SNAP PAC主控器进行控制。经公司设计，控制器执行最优化操作，近距离调节水池与井中的液位，自动决策其水量关系。例如，SNAP PAC提供压力输出给执行开关（变速驱动）设置泵的速度。根据水池与井的情况，选择不同的差压值可减慢或加速泵的运动。当液位在允许范围内，控制系统自动减速运行。不仅优化了操作，也延长了填埋场中价格昂贵的泵的使用寿命。

　　砖墙在填埋场被设计为防溢出的，可承受污水渗漏。大多数污水渗漏处理代替了“堤岸”区域。Weissenborn说，垃圾填埋场测试氨水液位及PH值。控制系统调节泵运作，增加中和物质，用PH调节剂提高或减弱PH值，或者治理水质，防止输送管被腐蚀、溶解，影响水的输送。一旦污水渗漏的氨及PH值服从规定的方针，最终将排入公共管道系统。

人机界面及警报 

模拟数字I/O端口通过Modbus /TCP与网络开关无线连接，输送数据给控制器

 

 　　如Weissenborn所说，如果填埋场发生超出规定操作范围的情况，控制系统获取错误并及时发出报警是极其重要的。因此，英国系统设备公司污水渗漏管理系统在一下情况会自动发出警报：低化学液位、不正常的阀门或泵状态，泵动作失败，危险的PH值、甲烷以及氨水浓度。整个系统及报警都在填埋场控制中心的SCADA计算机的HMI屏幕可见，系统监测到任何警报状态，就记录在计算机中，以校正问题。对于外部报警，无论何时填埋场出现危机，如电力损失或者接触开关动作失败，还有泵动作失败、低化学液位等，Opto 22 SNAP PAC控制器向指定手机发送短消息报警（即文字消息）。

获取数据
　　通过安全的包围整个站点的有线/无线以太网连接监测现场情况，所有收集的数据记录、存储于SCADA计算机的硬盘中，它负责历史数据的收集并满足记录。为了更好做到这点，英国系统设备有限公司设计了一种网络架构，充分利用

 

SNAP PAC双以太网界面。
　　“我们已成功分割我们的网络，使用一个控制器的以太网口，专用于监测与控制，其余的控制器用于与计算机及数据库通讯，”Weissenborn说。“这个设计提供了更好的网络流量管理，并降低了建立嵌入式防火墙的风险，防火墙将填埋场与病毒或其他可能进入公司网络的威胁相隔离。

远程连接
　　垃圾填埋场操作人员必须确定自动化系统不仅可以最优化管理污水渗漏，而且还可以汇总确认数据，这些数据是排出和疏散污染物的标准，、而不能在未达标时排入公共下水道系统。由于填埋场远离居民住宅区，这些自动化系统必须提供安全的、远程连接相关责任人员。为了满足这需求，英国系统设备有限公司一旦发生问题，系统将发送短消息通知员工，并通过ADSL宽带以及安全虚拟网络计算机软件远程连接。通过这个方法，实现对任何故障问题的纠正及原因鉴别。

　　“如今我们拥有污水渗漏管理系统，我们设计了控制程序，定义了操作参数，覆盖了填埋场整个设备及仪器，”Weissenborn说。“系统也为我们提供历史数据，长时间存储于计算机系统中，优势在于它是可组合、适应性强的，因此我们能够简便地为其他填埋场客户制定系统、对系统进行变动。

 

选择OPTO 22公司 SNAP PAC系统的 六大理由

    1       简单易操作 SNAP PAC系统由四个部分统一整合而成：软件、控制器、智能处理器和I/O。系统建立、调试程序，以及故障维护都更简便，大大减少了系统开发及投入运行的时间。   2       更低的长期成本 SNAP PAC系统的成本低于许多PLC系统，并且由于软件是免费的，您不需要投入高昂的费用，便可投入使用该系统。我们为您提供免费的培训以及技术支持，因此对于设备的整个使用期来测试，系统成本会大幅降低。   3       适用于多类自动应用的SNAP PAC系统 SNAP PAC系统功能强大。一套系统，便可用于多个自动化项目中，帮助您完成过程控制、离散自动化、能耗管理、数据采集，甚至远程集中监控。 分布式智能，帮助您随时随地方便地添加I/O。拥有了有线/无线控制器及I/O，您就可根据实际所需，将有线网络转换到无线网络，或者立即实现两个网络的通讯。 灵活的硬件让您无需浪费更多的投资，节省了金钱及时间。   4       高级编程工具 SNAP PAC系统的编程方式采用直观的流程图，也可运用更高级的脚本语言，或者结合两者一起使用。这两种方法所包括的指令，用于标准的过程控制以及离散自动化的功能块、浮点型数字、串行处理、排列、子程序、指针变量等，其他的高级工具用于复杂的应用。 5       连接到第三方软件及设备 SNAP PAC控制器及智能处理器，支持OPC、Modbus/TCP、EtherNet/IP。可简易地将数据导入到SQL数据库系统，并直接从硬件发送邮件。该系统也可以简单地使用Modbus、DNP、BACnet、CAN或任意基于串口的设备、仪器，进行通讯。   6       业界最好的I/O 凭借着业内最佳的保障：多数SNAP I/O模块终身保用。每个模块出厂前都经过独立测试，而不是抽样测试。SNAP PAC系统可以配置从几个I/O点到数千个I/O点。您可按需，根据信号类型，选择高可靠性的模拟量、数字量、串口模块。电压、电流、交流、直流、热电偶、RTD、电源检测器、RS-232、RS-485、Profibus、运动控制、应变测试等等，都可与SNAP PAC系统一同连接。         关于SNAP PAC系统 SNAP PAC系统是Opto 22公司出品，软硬件集成的系统，用于工业控制、远程监控、数据采集等应用。简化了对自动化系统了解、选择和采购的复杂过程，SNAP PAC系统由以下四部分组成：   PAC Project 软件套件－－－－简单易用的基于流程图的编程方式、HMI（人机界面）、可选的OPC客户端以及数据库连接软件。   SNAP PAC控制器－－－－独立式和基于机架式的工业控制器；有线/无线模块可选。   SNAP PAC智能处理器－－－－智能I/O处理器，用于分布式控制。也可选择有线/无线模块。   SNAP I/O－－－－模拟量、数字量、串口量、特殊功能I/O模块，可与现场设备、仪器、传感器相连接。所有I/O模块可交替与标准的以及有线/无线智能处理器一同工作。   这四个简单，又具有很大灵活性的系统组成部件，可处理任何情况，从最基本的设备监控到完整的工厂自动化。         通讯网络及协议 SNAP PAC系统自带Ethernet网络协议，因此您无需担心成本，以及额外添加网络通讯卡的麻烦。系统中的分布式I/O可运行在以太网或串行网络，也可同时运行于两个网络。另外，您可以与大量的串行设备通讯，例如条形码阅读器、RFID阅读器、串口显示器、modem等。   由于SNAP PAC系统运行于标准的Ethernet网络，可直接与计算机、基于Ethernet的设备相互通讯，使用标准的协议包括TCP/IP、UDP/IP、邮件传输协议SMTP、网络管理协议SNMP、Modbus/TCP、及用于Allen-Bradley PLC系统的EtherNet/IP等。         关于OPTO 22 Opto 22公司研发并制造应用于工业自动化、能耗管理、远程监控、数据采集的软硬件设备。Opto 22的产品是标准化的，用于商业网络及计算机技术中，以简单易用、创新、高品质、高可靠性而闻名世界。Opto 22的输入/输出以及控制系统，允许客户从所有的设备、电子仪器仪表监测、控制、采集数据，这些都是项目运行的关键。Opto 22产品适用于自动化终端用户、OEM，信息技术及操作人员已经为全球10,000套设备安装了该产品。公司始建与1974年，总部位于美国加州的Temecula。Opto 22的产品通过全球网络的分销商及系统集成商出售。预知更多信息，请联系Opto 22上海代表处，电话：021-58358249，邮箱：optochina@opto22.com。网址：www.opto22.com.cn。