农村生活污水处理站群自动化控制项目

一、项目背景

随着农村人居环境整治行动持续推进，某县启动农村生活污水治理整县推进工程，计划在县域范围内建设80余座村级污水处理站，覆盖上百个自然村。这些站点单座处理规模从10吨/日到100吨/日不等，工艺以"改良A/O＋人工湿地"和"一体化MBR"为主，由县水务公司统一建设、统一运维。

项目最大的特点不是技术难度，而是规模与管理半径的矛盾：84座站点散布在全县十几个乡镇，最远的站点距县城60公里，而县水务公司负责运维的技术人员不足十人。如果按传统模式为每个站点配备专职人员、每天巡检，人力成本根本无法承受。因此，项目对自动化系统提出了明确要求：单站成本低、运行免维护、故障能远程发现。山东混沌智能科技有限公司承接了全部站点的电控柜配套与自动化系统集成。

二、现场挑战

1. 站点分散、环境各异

84个站点的落地条件各不相同：有的建在村头空地，有的紧邻坑塘，有的位于田间。户外日晒雨淋、冬季低温、雨季潮湿是常态，部分站点还面临儿童触碰、小动物进入等安全隐患。

2. 水量波动极大

农村用水有明显的时段特征：早中晚三个用水高峰，夜间几乎零流量；农忙时节与春节返乡期间水量又成倍增长。这种"间歇进水、负荷骤变"的工况，对水泵启停逻辑和风机的运行策略是长期考验。

3. 村级电网条件有限

部分村庄末端电网电压波动较大，夏季用电高峰存在低压运行情况，控制系统必须具备欠压、缺相保护与自恢复能力。

4. 运维力量薄弱

站点由乡镇聘请的兼职人员看管，多数不具备电气专业能力，控制系统必须"皮实、简单、看得懂"，最好连现场按钮都不需要操作。

三、解决方案

1. 产品化设计，把定制做成标准

针对站点数量多、预算有限的特点，公司没有逐站单独设计，而是将84个站点按处理规模和工艺类型归纳为三个标准规格：小型（≤30t/d）、中型（30—60t/d）、大型（60—100t/d），每个规格对应一套标准化电气图纸与柜体方案。

这种产品化设计带来三个直接收益：一是设计与生产周期大幅压缩；二是同规格柜体的元器件完全通用，县水务公司只需储备一套备件即可覆盖数十个站点；三是后期维护时，运维人员看一张图就能处理一类站的问题。

在此基础上，公司仍保留了必要的定制弹性——针对高湿站点的柜内加热除湿、针对沿海或盐碱地区的加强表面处理、针对户外站点的防雨檐与遮阳结构，均按现场条件选配。

2. 一柜集成，把复杂度收进柜子里

村级站点没有专门的控制室，电控柜往往就是全部的"自动化系统"。公司将PLC控制、变频驱动、液位联锁、物联网通讯全部集成在一台柜内：

• 进水提升：按集水井液位自动控制，低液位停泵保护，避免干转烧毁；

• 曝气控制：采用间歇曝气时序策略，既满足脱氮除磷的缺氧好氧交替环境，又在低负荷时段大幅降低风机能耗；

• 回流与排泥：按时间周期自动执行，无需人工操作；

• MBR站点：按跨膜压差与运行周期自动反洗，保护膜组件。

所有柜体在自有车间完成加工、组装、配线与程序烧录，出厂前逐台通过绝缘测试、耐压测试与功能模拟测试，检测报告随柜交付。

3. 物联网上云，把84个站点管成"一个厂"

这是本项目最关键的一环。每套电控柜内置物联网BOX，通过4G网络将数据上传"混沌云"平台，县水务公司监控中心实现了三项能力：

• 一张图总览：所有站点在GIS地图上按状态着色，正常运行、告警、离线一目了然；

• 故障自动推送：水泵过载、液位异常、设备离线等情况自动触发告警，派单到人，处理过程线上留痕；

• 能耗与运行统计：按站点统计电耗与运行时长，为绩效考核与节能改造提供依据。

考虑到站点数量多、数据敏感性，平台采用私有化部署模式，部署在县水务公司自有服务器上，数据完全自主掌控，也避免了按设备数量支付云服务的长期费用。

四、实施与成效

项目分三批实施，公司按批次组织生产、编号管理、统一发运，现场完成安装指导、单机调试与联调联试，并对乡镇兼职看管人员进行了集中培训，培训内容压缩到"会看灯、会打电话"的程度。

系统投运后，运行成效体现在三个维度：

运维人力释放。 运维模式从"每天巡站"改为"按需出勤"，原来需要全员满负荷巡检的工作量，现在少量人员即可完成，人力成本显著下降。

响应速度提升。 故障发现从"巡检时才发现"变为"发生即告警"，多数异常可远程查看数据、远程复位，跨区域出车次数明显减少。

出水稳定达标。 间歇曝气与自动排泥策略适应了农村水量波动大的特点，各站点出水水质保持稳定，顺利通过上级考核验收。

五、结语

从混沌中建立秩序，用智能连接万物。农村污水治理的难点从来不是"建"，而是"管"——84个站点能否长期稳定运行，取决于控制系统能否把复杂度收进柜子里、把管理能力送到云上。本项目依托1500平方米现代化标准车间与年产1000余套电控柜的交付能力，以及1项外观设计专利与27项计算机软件著作权的技术积累，为整县推进模式提供了一套可复制的自动化解决方案。