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摘 要：企业在污水治理当中采用压力管道式排水，集中收集处理自身产生的高浓废水。其中，环保在线监测系统需要实时监测废水的浓度，需要从压力管中抽取水样进行化验分析，实时跟踪水质情况。因此，抽水系统在此之间起着非常关键的作用。针对现场出现的异常抽水故障现象，分析原因，本文详细介绍整个系统的设计思路，流程方案，设计一种稳定的电控抽水系统来保障整个系统的运行。
关键词：压力管道式 抽水系统 抽水故障 设计思路电路结构 程序流程
中图分类号：U492.32 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（c）-0103-02
国家立足零直排工业园区创建工作，清理整顿非法设置的排水口的工作推广。针对以上，企业在当今的污水治理当中摒弃一些落后的重力流管路设计，采用压力管道式排水，有效杜绝了企业将生产废水渗漏排入河道、偷排等违法行为。集中式收集及处理高浓度废水，也方便环保部门统一管理。另外，国家委托在线监测部门，对高浓废水实时监测水质情况，有效提升监管水平。以此，对于压力管道式的抽水系统研究就变得尤为重要。
1 传统压力管道式抽水系统的介绍、故障缺陷及产生的原因
一般压力管道式的抽水系统采用管道分支的方式进行，是一种机械结构。企业通过在主管道上取合适的小孔，将主管道中的水样抽至分析系统之中。如果有足够的水压，抽水系统就会稳定输出水样。
实践证明，以下四种情况下容易造成压力管道式抽水系统抽取水样失败。
（1）压力输送距离太长，排水管道末端管压很小：水压在动力源附近和末端往往差异很大，过程中因为漏气及应急处理，回流导致水压急剧下降，不能有效维持初级水压。
（2）虹吸現象的产生：为保证流量计准确性，在出水口设计u型弯，出水口向下管段较长，容易造成类似重力流式管路虹吸，导致采样小管水样被完全虹吸的可能；
（3）管路施工的过程中，工人便于施工，采样罐进水小管常常安装在排水主管的管壁上方。
（4）现场不具备足够高的水位落差，自流到采样罐：一般的水位落差在采样罐采样进口和采样小管的高度之间，采样小管的高度一般低于采样罐，水位差成负值，管路多数形成倒流现象。
在成型的管路工程中，防止以上故障的出现，工程人员经常通过更改机械管道结构，开挖现场地基增加水位落差和后端增加压力装置来解决此类问题。但是费用和成本偏高。效果也不一定能到达。
2 一种电控抽水系统的解决方案
以下，针对出现的上述故障问题，我们设计了一款电控抽水系统来解决。
（1）设计思路如下。
①采样罐进水小管改装在“U”型管道上升沿下端的下方（如图1所示）。
②在采样罐进水小管中加装增压泵，通过自制的控制器根据流量数值及变化来控制增压泵的工作状态。
③为了增加压力效果，可以在“U”型管道上升沿段加装带有2公斤压力的单向阀。一般不推荐。
（2）电子电路结构如下。
①含一个IO口，485输出口的单片机控制板：IO口输出控制水泵的开合信号，485负责与流量计的通讯。
②驱动板：驱动水泵开合动作，控制增压泵工作与停止。
③电源：220转5v，转3.3v给控制板，驱动板中继电器供电。
（3）程序流程如下：
①开启控制板的各个外设功能，设置IO口，设置好时钟。
②通信信息组成：地址码-功能码-数据段-CRC校验码，一条消息连续发送和接收，字符间隔不能大于一个字符，否则认为一条新消息开始或老消息结束。控制器通过485口和现场的流量计进行通信，采用标准modbus协议进行通信。采用一问一答方式设置问答间隔，以及字节溢出时间，开启两个定时器的中断，其中一个是上述问答时间，第二个是字节溢出时间，相当于程序中的喂狗。
③根据modbus rtu协议通信解析出流量计的流量值，此工程为四字节十六进制单精度浮数格式，通过算法，将单精度的浮数值进行转化成十进制的浮数值。
⑤通过比较实时流量数据与流量门限的比较来开合增压泵的开合工作。
⑥关于跳动特别大的流量计数值处理方面，可以设置最低流量，以及流量干扰时间间隔，通过判断有无水的真实状态，程序员可以根据现场实际情况进行编程处理。
3 结语
以上，通过以上的抽水方式，可以通过简单电控方式将复杂的机械结构进行简化，利用现场的流量数字量读取方式，转化为流量有无的判断依据，通过软件的逻辑控制现场的增压泵工作，不但节省了成本，而且准确、有效地解决了抽水系统的实时性和有效性。
参考文献
[1] 徐博宇，王敬卫.水污染源在线监控系统管道流量计安装设计方案探讨[J].机电信息，2015（21）：56-57.
[2] 周立功.ARM嵌入式系统软件开发实例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.
关键词：压力管道式 抽水系统 抽水故障 设计思路电路结构 程序流程
中图分类号：U492.32 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（c）-0103-02
国家立足零直排工业园区创建工作，清理整顿非法设置的排水口的工作推广。针对以上，企业在当今的污水治理当中摒弃一些落后的重力流管路设计，采用压力管道式排水，有效杜绝了企业将生产废水渗漏排入河道、偷排等违法行为。集中式收集及处理高浓度废水，也方便环保部门统一管理。另外，国家委托在线监测部门，对高浓废水实时监测水质情况，有效提升监管水平。以此，对于压力管道式的抽水系统研究就变得尤为重要。
1 传统压力管道式抽水系统的介绍、故障缺陷及产生的原因
一般压力管道式的抽水系统采用管道分支的方式进行，是一种机械结构。企业通过在主管道上取合适的小孔，将主管道中的水样抽至分析系统之中。如果有足够的水压，抽水系统就会稳定输出水样。
实践证明，以下四种情况下容易造成压力管道式抽水系统抽取水样失败。
（1）压力输送距离太长，排水管道末端管压很小：水压在动力源附近和末端往往差异很大，过程中因为漏气及应急处理，回流导致水压急剧下降，不能有效维持初级水压。
（2）虹吸現象的产生：为保证流量计准确性，在出水口设计u型弯，出水口向下管段较长，容易造成类似重力流式管路虹吸，导致采样小管水样被完全虹吸的可能；
（3）管路施工的过程中，工人便于施工，采样罐进水小管常常安装在排水主管的管壁上方。
（4）现场不具备足够高的水位落差，自流到采样罐：一般的水位落差在采样罐采样进口和采样小管的高度之间，采样小管的高度一般低于采样罐，水位差成负值，管路多数形成倒流现象。
在成型的管路工程中，防止以上故障的出现，工程人员经常通过更改机械管道结构，开挖现场地基增加水位落差和后端增加压力装置来解决此类问题。但是费用和成本偏高。效果也不一定能到达。
2 一种电控抽水系统的解决方案
以下，针对出现的上述故障问题，我们设计了一款电控抽水系统来解决。
（1）设计思路如下。
①采样罐进水小管改装在“U”型管道上升沿下端的下方（如图1所示）。
②在采样罐进水小管中加装增压泵，通过自制的控制器根据流量数值及变化来控制增压泵的工作状态。
③为了增加压力效果，可以在“U”型管道上升沿段加装带有2公斤压力的单向阀。一般不推荐。
（2）电子电路结构如下。
①含一个IO口，485输出口的单片机控制板：IO口输出控制水泵的开合信号，485负责与流量计的通讯。
②驱动板：驱动水泵开合动作，控制增压泵工作与停止。
③电源：220转5v，转3.3v给控制板，驱动板中继电器供电。
（3）程序流程如下：
①开启控制板的各个外设功能，设置IO口，设置好时钟。
②通信信息组成：地址码-功能码-数据段-CRC校验码，一条消息连续发送和接收，字符间隔不能大于一个字符，否则认为一条新消息开始或老消息结束。控制器通过485口和现场的流量计进行通信，采用标准modbus协议进行通信。采用一问一答方式设置问答间隔，以及字节溢出时间，开启两个定时器的中断，其中一个是上述问答时间，第二个是字节溢出时间，相当于程序中的喂狗。
③根据modbus rtu协议通信解析出流量计的流量值，此工程为四字节十六进制单精度浮数格式，通过算法，将单精度的浮数值进行转化成十进制的浮数值。
⑤通过比较实时流量数据与流量门限的比较来开合增压泵的开合工作。
⑥关于跳动特别大的流量计数值处理方面，可以设置最低流量，以及流量干扰时间间隔，通过判断有无水的真实状态，程序员可以根据现场实际情况进行编程处理。
3 结语
以上，通过以上的抽水方式，可以通过简单电控方式将复杂的机械结构进行简化，利用现场的流量数字量读取方式，转化为流量有无的判断依据，通过软件的逻辑控制现场的增压泵工作，不但节省了成本，而且准确、有效地解决了抽水系统的实时性和有效性。
参考文献
[1] 徐博宇，王敬卫.水污染源在线监控系统管道流量计安装设计方案探讨[J].机电信息，2015（21）：56-57.
[2] 周立功.ARM嵌入式系统软件开发实例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.