Một giải pháp tổng thể cho các nhà máy cấp nước sạch
18/07/2019
Giới thiệu
Trong xã hội hiện đại, các nhà máy cấp nước đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước sạch hàng ngày cho người dân. Về cơ bản, một hệ thống cấp nước có thể được chia thành 3 phần: làm sạch, phân phối và sử dụng. Việc làm sạch nước chưa được xử lý sẽ đảm bảo cho nước an toàn trong các mục đích sử dụng khác nhau. Các bể chứa thường được đặt tại các đỉnh núi hoặc trong các khu rừng, cung cấp cho hệ thống phân phối nước khi nhu cầu sử dụng tăng cao và sau cùng là cho các đường ống dẫn nước.
Dựa trên mô hình này, hoạt động truyền thống của một nhà máy cấp nước đã tiêu tốn rất nhiều nhân lực và tài nguyên, bởi quy trình xử lý nước cần kiểm soát liều lượng cực kỳ chính xác và các thiết bị bên ngoài phải được theo dõi liên tục. Do đó, một giải pháp tổng thể với công nghệ tiên tiến và thiết bị mạnh mẽ để kiểm soát quá trình xử lý và giám sát tình trạng của các thiết bị từ xa đã trở thành một phương pháp thiết yếu của quản lý nhà máy nước.
Yêu cầu hệ thống
Nhà máy xử lý nước Gongliao nằm ở góc phía đông bắc của Đài Loan và cung cấp nước chủ yếu cho vùng Keelung. Nguồn nước chưa xử lý được lấy từ các sông và phải trải qua một chuỗi các quá trình xử lý để đảm bảo nước được sạch và tinh khiết để sử dụng. Nhưng có một số yếu tố bất thường có thể làm thay đổi hàm lượng hoá chất cần thiết như khi trời mưa, do đó yêu cầu nhà máy phải có một hệ thống kiểm soát lưu lượng chuẩn xác. Trong khi đó, các thiết bị phần cứng phải chịu đựng nhiều điều kiện hoạt động khắc nghiệt cho bước thanh lọc do phải vận hành suốt 24 giờ.
Thứ hai, các bể chứa phân phối được xây dựng trên đồi không chỉ gây khó khăn cho việc cung ứng năng lượng mà còn gây ra các vấn đề về dây dẫn. Do đó, nhà máy muốn sử dụng một hệ thống không dây để giám sát mực nước của các bể chứa và sử dụng các tấm năng lượng mặt trời để giải quyết các vấn đề về thiếu hụt năng lượng, kèm theo việc các thiết bị giám sát phải có kết nối GPRS và chỉ tiêu thụ ít năng lượng để phù hợp với yêu cầu của nhà máy. Còn đối với các đường ống dẫn, điều nguy hiểm nhất là các ống thường bị nổ do áp suất lớn. Do đó, trung tâm kiểm soát cần phải thu thập dữ liệu áp suất để đảm bảo các đường ống duy trì điều kiện tối ưu. Ngoài ra, các hệ thống giám sát như thế này sẽ được đặt trong các tủ ngoài trời nơi có thể bị ảnh hưởng của nhiệt độ, do đó các thiết bị phần cứng phải đáp ứng tốt các yêu cầu của môi trường.
Triển khai dự án
- Apax-5520KW: PAC với KW SoftLogic
- Apax-5017: Module đầu vào 12 kênh analog
- APAX-5028: Module đầu ra 8 kênh Analog
- APAX-5040: Module đầu vào 24 kênh kỹ thuật số
- APAX-5046: Module đầu ra 24 kênh kỹ thuật số
- EKI-1322: 2 cổng RS-232/422/485 sang máy chủ GPRS nối tiếp
- ADAM-4572: 1-port Modbus/Rtu Gateway
- ADAM-4117: Module đầu vào 8 kênh mạnh mẽ
- EKI-7626C: Combo 16+2G cổng kết nối ethernet Gigabit
Sơ đồ hệ thống
Mô tả hệ thống
Trong trường hợp này, Advantech cung cấp một giải pháp với kiến trúc phân tán để đáp ứng được mục đích vận hành ổn định. Có 3 hệ thống chính để giám sát và kiểm soát quá trình cung cấp nước: Hệ thống kiểm soát lưu lượng, hệ thống giám sát mực nước bể chứa, và hệ thống giám sát đường ống.
Hệ thống đầu tiên là kiểm soát lưu lượng. Advantech cung cấp thiết bị APAX-5520KW để kết nối với nhiều module I/O thông qua mạng để kiểm soát lưu lượng giúp cho các kỹ sư có thể làm chủ hoàn toàn tình trạng của hệ thống. Đối với module IO, một thiết bị APAX-5017 giám sát lưu lượng mực nước trong bồn; thiết bị APAX-5028 kiểm soát lưu lượng bơm; thiết bị APAX-5040 và APAX-5046 chịu trách nhiệm riêng biệt cho tín hiệu kỹ thuật số (vào và ra) của tình trạng bơm, và thiết bị ADAM-4117 được sử dụng để thu nhận dữ liệu tốc độ dòng chảy. Sau đó, tốc độ dòng chảy có thể được chuyển đổi thành lượng tích luỹ để sử dụng trong tương lai.
Hệ thống thứ hai là các bể chứa nước phân phối. Bằng cách sử dụng module đầu vào analog ADAM-4117 mạnh mẽ với thiết bị GPRS EKI-1322 của Advantech, cổng truyền ADAM-4572, và bộ chuyển đổi EKI-7626C để thu thập được mực nước, giải pháp này không chỉ gửi số liệu tức thì đến trung tâm kiểm soát ở nhà máy cấp nước mà còn giúp loại bỏ các vấn đề về dây dẫn và các vấn đề thiếu hụt năng lượng bởi vì những thiết bị không dây của Advantech sử dụng rất ít năng lượng. Trong khi đó, thiết bị APAX-5520KW ở nhà máy có thể kiểm soát được dòng chảy vào. Khi mực nước của bể chứa quá cao, thiết bị điều khiển sẽ tắt máy bơm vào các bồn chứa.
Quản lý đường ống dẫn là hệ thống thứ 3, bao gồm thiết bị APAX-5520KW và APAX-5017 để thu thập dữ liệu về áp suất cũng như là sử dụng thiết bị APAX-5040 để phát hiện tình trạng của cửa tủ để đảm bảo là cửa đang đóng và các thiết bị hoạt động bình thường. Để phù hợp với khí hậu và độ ẩm của vùng cận xích đạo ở Đài Loan, các sản phẩm của Advantech hỗ trợ dải nhiệt độ rộng (từ -10 ~ 600C) và độ ẩm tương đối trong khoảng từ 5 ~ 95% để bảo đảm vận hành bền bỉ khi sử dụng ngoài trời.
Kết luận
Như đã nói trước đó, một cách tiếp cận đúng sẽ giúp tiết kiệm nỗ lực và dẫn đến những kết quả tốt hơn. Với giải pháp tổng thể của Advantech, nhà máy cung cấp nước đã thực hiện một giải pháp hiệu quả với việc vận hành ổn định để quản lý quá trình cung cấp nước. Từ hệ thống kiểm soát lưu lượng đến các ứng dụng không dây, các sản phẩm của Advantech không chỉ phù hợp với các yêu cầu mà còn chiếm được lòng tin của khách hàng.
Ngoài ra, không giống như cấu trúc hệ thống tập trung, giải pháp của Advantech có thể cung cấp mức độ ổn định hơn. Dù bất kỳ hệ thống phụ nào bị hỏng hóc cũng không ảnh hưởng tới hệ thống khác bởi vì Advantech đưa ra kiến trúc phân tán để đảm bảo tính liên tục trong khâu vận hành trong bất kỳ điều kiện bất thường nào. Hơn nữa, tất cả các sản phẩm của Advantech có tính năng tiết kiệm điện và hỗ trợ kỹ thuật chuẩn công nghiệp để đáp ứng các yêu cầu của môi trường.
Mặc dù toàn bộ hệ thống cung cấp nước khá là phức tạp, nhưng khách hàng không cần phải lo lắng về tính tương thích của hệ thống bởi vì toàn bộ sản phẩm của hệ thống được Advantech cung cấp để đảm bảo cho hiệu năng tốt nhất. Chắc chắn rằng nhà máy sẽ tiết kiệm được rất nhiều nhân lực và tài nguyên qua giải pháp tổng thể này.
/ADAM-4572_03_S20190725151839.jpg)
/ADAM-4117_02_S20190725140112.jpg)
