人類文明伊始，廢水排污處理就是個非常突出的問題，一直圍繞在人們的周圍。早在公元前1500年，古希臘人就已經發明了沖水式廁所;連同下水道的設計，這項發明被廣泛認為是古羅馬帝國最偉大的成就之一。然而，到上個世紀40年代后期，即使在美國的主要城市，大部分的污水未經處理就直接排入河流、湖泊之中，極大的破壞了生態環境。因此，隨著環保法規及標準的不斷更新發展，所有工廠面臨的最大問題就是：如何通過技術的改進來同時滿足日益增長的人口和工業擴展的需求。

　　分布式控制系統， 可編程邏輯控制器，監督控制數據采集系統

　　傳統上來講，分布式控制系統 (DCS) 已經能根據水的流率來同步區分出不同種類的廢水。因此，在廢水處理的過程中，系統會根據DCS同步分析的結果來確定使用不同種類的泵或閥;并通過協調各個不同部件的共同操作來實現廢水處理的成功運作的。盡管當前的光纖技術的導入已經讓 DCS 基礎設施的運作更為可靠，但是，對于更加高效和性價比更高的解決方案的需求依舊在持續地增長。

　　ARC 咨詢集團出版的2013 年 3 月研究中指出：未來20年內，廢水處理廠將繼續致力于自動化技術的投資發展和應用，尤其是計算機應用： 計算機是控制跨水處理設施的關鍵。但在此環境中，計算機稱為可編程邏輯控制器 (PLC)。

　　可編程控制器PLC不同于普通的計算機，而是被設計成能夠處理數以百計 I/O 信號的系統：信號從傳感器端輸入，如閥打開和關閉狀態、 水位、 流量儀表、 溫度、 壓力、 化學濃度等;輸出則連接到設備傳動器上，來啟動和停止泵、 閥、 門、 電機。此控制器PLC用來分析所有的信號輸入的狀態，再根據分析結果做出決定;并將此決定轉換成相應的輸出信號，以此來控制一個流程的完成。

　　為了保證可編程控制器PLC運作的穩定性和可靠性，其被設計成加固型，適合室外環境，尤其是在惡劣的條件下使用，如灰塵、 水分、 振動、 熱、 冷、 和電氣干擾。由于信號輸出的結果取決于信息輸入時的狀態，其邏輯程序設計的健全和高度穩定性則很好的滿足了這一要求，并對實時操作做出最準確的反應，確保系統的正常運行。

　　由于系統變得更加復雜，一個可以鏈接可編程控制器PLC和其他內部系統的橋架也變得越來越重要。因此，一個被稱為監視控制和數據采集系統 (SCADA)的完全集成和集中式的系統應運而生。與此同時，一系列自動化及其進程控制的專有通信協議也相應整理成冊并成為行業規定，如Foundation Fieldbus and Process Field Bus (ProfiBus). And Industrial Ethernet (IE) is quickly catching on. A variant of the ubiquitous IEEE Ethernet for LAN applications IE offers fuller interoperability and leverages larger economies of scale.

　　由于環境的極端性，廢水處理系統中所用的光纖光纜尤其重要。上圖圖示的光纜為工業用低煙無鹵松套、干式結構、雙層護套光纜。

　　廢水處理過程中的光纖光纜應用

　　隨著廢水處理廠的建立、 擴大和升級，光纜日益成為其通信基礎設施中的重要組成部分，主要用于將分散式控制單位回連到一個中央控制室。例如在加拿大蒙特利爾一個廢水處理的系統中，通過光纜遠程控制著13個不同地點的交換機，而每一個交換機同時又都各自連接一個900米左右的后備設施。

　　再來看另一個在華盛頓特區的設施。除了中央分布式控制器和區域控制中心，這里有60部進程攝像頭連接到中央控制室，直接用以監視關鍵部分的操作。同時，全廠的消防報警系統也連接到中央控制室。

　　同時，外圍的周界控制及其安全性也受到越來越多的關注。

　　纖芯數與類型

　　由于光纜的昂貴以及防止在后續的擴容過程中的損耗，選擇正確的工廠規模及準確的纖心數量和類型是一個極為重要的決定。下圖中，環結構 (見圖 1)通常用于從每個分控制器的兩端來提供冗余和容錯能力。此應用中，帶寬需求并不高，但其可鏈接到幾公里以外的較大的設施上。為此，多模光纜或標準 G.652 單模式光纜就足夠了。

　　環狀結構

　　對于不同方向的每個分控制器而言，六芯的光纜一般就能夠滿足此項的需求，也可滿足兩條實時電路和一個備用設備的需求。另外一個更為高效的解決方案則是：在一個并聯的分控制器循環中使用高芯數光纜，然后通過隔斷使之分成六芯的光纜以向不同的方向傳輸信息。那么，一根72芯的光纜就可以同時服務 12 個不同的地點。再加上服務于監控攝像頭的機房以及其他程序對光纜的需求，在機房的設計過程中，必須整體結合考慮到端點位置、可用路徑、 冗余線路和將來的擴容等各個方面，此點必須謹記在心。

　　纜型

　　廢水處理工廠環境的非常惡劣，光纜除了要暴露在外承受不同的天氣影響，也有可能接觸到腐蝕性化學品和重型設備的壓制，因此選擇合適的光纜就顯得尤重要。另外，不論在任何室外應用中，水都是一個不可忽視的對象，尤其是在廢水處理廠中。同樣，在很多工業工廠中，有很多用于工業運轉的高壓電力電纜;因此對于這種環境而言，十分適合使用絕緣光纜來排除接地和耦合方面的擔憂。

　　但凡需要額外保護的時候，波紋鎧裝鋼帶是最常用的產品，并可與金屬鎧甲的接地一起使用。但是，這又與全非金屬介質解決方案相互矛盾，那么，這時就可以選擇雙層非金屬鎧裝光纜。無論哪種方式，從環境上考慮標準松管結構是最適合對光纜進行保護而防止其受到損傷。

　　光纜端接

　　使用行業標準技術端接光纜,在某種程度上取決于安裝工人的能力。常見的選擇是熔接或非環氧、非打磨連接器。這些連接器在緩沖套管扇出光纖的裸露端安裝。 這是一種快速和可靠的選擇,特別是對于低芯數的光纜。此外,非注膠和研磨(NENP)連接器可以很容易地安裝在狹小空間里，用簡單的手工工具在不到兩分鐘即可安裝完畢,經戶外安裝的寬溫度范圍鑒定是高度可靠和穩定的。

　　不論熔接或是安裝連接器, 都對連接器的類型提出了一些選擇。比較好的做法是為所有光纜終端規范出一種類型連接器，做出這個選擇是為了去匹配網絡電子設備所需的主要連接器接口—這可能的結果是SC或LC類型。兩者都是廣泛應用于工業的推拉式連接器。LC連接器更小,從而提供更高的密度。可能密度不是這種環境下的一個限制因素,但LC接頭在電子設備上應用的越來越多。

　　選擇終端配線架來存放、管理和保護連接器是很重要的。主要問題是對環境、灰塵、污垢,和潛在影響的保護。分布式控制單元可能會位于室外的建筑內部或通常用于導軌設備安裝的密封箱中。程序控制機柜往往沒有光纜終端的安裝存儲空間。在這種情況下,常見的是臨近機柜放置單獨的光纖配線架。在中央控制中心,室內機架安裝配線架是合適的。

　　標準設計原則

　　然而光纖布線基礎設施的總體設計和布局是完全特定的,標準信息和設計原則可以幫助市政有效的預期基礎設施建設的需求并確保一切高效、安全、可靠的運行,在現在和將來。

　　· 預先添加—光纖設備的大小適應現在和將來的已知應用，同時也應有適應未知應用的能力。

　　· 非正常條件的說明,考慮站點拓撲結構和阻礙來選擇光纜類型，在各種條件下對光纖提供持久的保護。

　　· 預料意外因素—構建冗余和容錯系統。

　　· 提前計劃—很多站點都是在建階段,所以要考慮增長和由于網站擴張需求的前景。

　　· 更明智地選擇—大多數布線問題出在光纜末端,所以選擇適當的終端配件可以充分整理和保護光纖終端。

　　本文作者為：康寧光通信Martyn Easton著，佟天陽，蔣金霞譯。