CN101526821B - 一种用于氧化电位水集中供应系统的智能化控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于氧化电位水集中供应系统的智能化控制方法，该系统包括软水器、数台并联的氧化电位水生成器、储液箱、输送泵，其特征在于：设置一台中央控制器对数台并联的氧化电位水生成器实施单独控制，在储液箱中安装液位传感器并通过采集数据电缆连接中央控制器，通过中央控制器对储液箱内的液位信号的检测、判断和计算，可以及时准确地知道储液箱内的溶液体积的大小和溶液体积变化率情况，以此为依据来对氧化电位水生成器设备进行有效控制，这样不仅能保证各个应用点的使用，还可以保证新制取的氧化电位水在储液箱内的停留时间尽量短，从而维持氧化电位水优良的消毒杀菌效果。

Description

一种用于氧化电位水集中供应系统的智能化控制方法

技术领域

本发明是一种用于氧化电位水集中供应系统的智能化控制方法，属于自动控制技术领域。

背景技术

氧化电位水因具有独特高效的杀菌能力，无刺激异味，对人体器官、皮肤组织、粘膜等无刺激性，无毒副作用，排放后对环境不造成污染等特点，使其在医疗、农业、畜牧业、食品加工及餐饮、公共交通得到迅速的推广应用。

氧化电位水主要靠氧化电位水生成器的设备来制取，氧化电位水生成器的产水量高低主要取决于核心部件——电解槽的性能，由于受成本的限制，目前国内外电解槽的能力一般维持在1～4L/min的氧化电位水产水量水平，而一般水龙头的出水量要求至少3L/min。因此，一台氧化电位水生成器至多只能满足单一用水点的实时使用需求。

为满足相关行业广泛的氧化电位水应用需求，人们普遍采用设置储液箱(罐)的方式，让氧化电位水生成器设备不间断运行，把产生的氧化电位水储存到储液箱(罐)内保存，布设从储液箱(罐)到各个用水终端的专用管路，当用水终端需要用水时直接从出水龙头放出。这样虽然可以解决一定区域内多用水点同时使用氧化电位水的问题，但当用水点较多，瞬时用水量较大时，仍然可能出现氧化电位水供应不上的问题。为此，人们采用多台氧化电位水生成器设备同时并联工作、加大储液箱(罐)的容积等办法。这些办法能够一定程度解决氧化电位水供应不上的问题，但却会出现潜在的不良影响：

因为氧化电位水的消毒杀菌效果与其理化指标(ORP、pH值和有效氯)的高低有直接的关系，而在储存过程中若与光线、空气及有机物的接触会逐渐还原成普通水从而丧失消毒杀菌效果。实验证明：在密闭环境条件下若氧化电位水的储存时间过长，其理化指标也会下降，消毒杀菌效果也会随着减低。

当储液箱(罐)的容积较大时，若用水量出现波动时，有可能会造成氧化电位水在储液箱(罐)内停留的时间过长，从而导致氧化电位水理化指标的降低而影响消毒杀菌效果。因此，既要满足应用点的及时使用，又要保证制取的氧化电位水在储液箱(罐)内的停留时间尽量短以保证其优良的消毒杀菌效果，一直是氧化电位水行业探索的课题。

同时，这种采用多台氧化电位水生成器设备同时并联工作的氧化电位水集中供应系统规模较大，一般设立一独立的设备间。因而设备的操作维护和监控管理是整个系统管理的重要一环。如果能实现无人值守和远程监控，无疑能够降低值班人员的工作量、提高系统的自动化水平和用户的信息化管理水平。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术的状况和存在的问题而设计提供了一种用于氧化电位水集中供应系统的智能化控制方法，其目的是针对在医疗、农业、食品、交通及公共卫生等领域因需要大量使用氧化电位水进行清洗消毒，采用多台氧化电位水生成器设备并联而组成的系统，通过设立一个中央控制器，用智能化的控制方法来对整个系统进行集中统一管理和优化调度，既能满足应用点的及时使用，又可以让新制取的氧化电位水在储液箱内的停留时间尽量短，从而维持氧化电位水优良的消毒杀菌效果。

同时，通过在系统设备和用户相关的设备管理机构之间敷设通讯电缆，用电缆将设备管理机构的电脑与设备间的中央控制器相连接，就可以实现在远程的设备管理机构的电脑上实时监视和控制系统设备的运行，并实现对设备运行状态、出水理化指标、历史数据、报警状态等的长期保存和查询，以方便对氧化电位水系统的监控管理。

本发明的目的是通过以下措施来实现的：

该种用于氧化电位水集中供应系统包括软水器、数台并联的氧化电位水生成器、储液箱、输送泵，其特征在于：设置一台中央控制器对数台并联的氧化电位水生成器实施单独控制，在储液箱中安装液位传感器并通过采集数据电缆连接中央控制器，由中央控制器实施控制的方法的步骤是：

1)、每隔一定的时间间隔Δ_T，中央控制器根据液位传感器的信号计算出储液箱内的溶液体积V，同时计算出Δ_T时间内储液箱内溶液体积的变化量ΔV₁和储液箱内溶液体积的变化率ΔV，

ΔV＝ΔV₁/Δ_T；

2)、将储液箱内的水位分成三档，低水位、一般水位和标准水位，相对应的溶液体积分别用V_低、V_一般和V_标准表示，它们的关系为V_低＜V_一般＜V_标准，将储液箱内的溶液体积变化速率也分成变化快、变化缓慢和基本无变化三种，相对应的溶液体积的变化率分别用Δ_快、Δ_缓和Δ_无表示，它们的关系为Δ_快＞Δ_缓＞Δ_无；

3)、中央控制器根据以下情况对数台并联的氧化电位水生成器实施控制：

3.1)、当V≤V_低、ΔV＜0、|ΔV|≥Δ_缓时，说明用水量较大，瞬时用水量也较大，应启动全部的氧化电位水生成器设备进行制水补充；

3.2)、当V≤V_低、ΔV＜0、Δ_无≤|ΔV|＜Δ_缓时，说明瞬时用水量逐步减少，因此可以停止少部分设备，只需启动大部分的氧化电位水生成器设备进行制水；

3.3)、当V≤V_低、ΔV≥Δ_快时，说明制水量大于瞬时用水量，储液箱内水量在快速增长，因此只需启动部分的氧化电位水生成器设备进行制水；

3.4)、当V≤V_一般、ΔV＜0、|ΔV|≥Δ_快时，说明瞬时用水量较大，储液箱内水量在快速减少，因此需增加启动氧化电位水生成器设备进行制水；

3.5)、当V≤V_一般、ΔV＜0、Δ_无≤|ΔV|＜Δ_快时，说明瞬时用水量逐步减少，因此可以减少启动的氧化电位水生成器设备的数量；

3.6)、当V≤V_一般、ΔV≥Δ_快时，说明储液箱内水量在继续增长，因此只需启动少部分或单台氧化电位水生成器设备进行制水；

3.7)、当V≤V_一般、Δ_无≤ΔV＜Δ_快时，说明瞬时用水量逐步减少，储液箱内水量在缓慢增长，因此只需启动少部分或单台氧化电位水生成器设备进行制水；

3.8)、当V≥V_标准时，停止全部氧化电位水生成器设备；

3.9)、当V_一般≤V≤V_标准、ΔV＜0、|ΔV|≥Δ_快时，说明瞬时用水量增大，因此可以启动少部分或单台氧化电位水生成器设备进行制水；

3.10)、当V_一般≤V≤V_标准、ΔV≥Δ_无时，说明储液箱内水量在缓慢增长，停止全部氧化电位水生成器设备；

4)、中央控制器根据上述控制信号，通过执行机构来起/停各台氧化电位水生成器。

本发明的技术方案中，设立一独立的中央控制器，中央控制器通过专用通讯电缆与并联的多台氧化电位水生成器设备分别连接，中央控制器通过通讯电缆发送控制信号来控制各个氧化电位水生成器设备的起动和停止。

在储液箱内配置液位传感器，液位传感器将储液箱内的液位信号传给中央控制器，中央控制器根据液位信号计算出储液箱内的溶液体积，中央控制器根据溶液体积确立三个判据：低水位、一般水位和标准水位。中央控制器还通过定时方式对储液箱内的溶液体积的计算，从而确定出储液箱内的溶液体积的变化率，根据溶液体积的变化率也确立三个判据：变化快、变化缓慢和基本无变化。

中央控制器根据溶液体积的三个判据，低水位、一般水位和标准水位，溶液体积变化率的三个判据，变化快、变化缓慢和基本无变化，来决定是启动一台、两台、多台还是全部的氧化电位水生成器设备。

通过在中央控制器和用户相关的设备管理机构的电脑之间敷设通讯电缆并编制相关软件，设备管理机构可以实现对中央控制器和各个氧化电位水生成器设备的远程监控管理。

本发明的智能化的控制方法主要优点是：

通过中央控制器对储液箱内的液位信号的检测、判断和计算，可以及时准确地知道储液箱内的溶液体积的大小和溶液体积变化率情况，以此为依据来对氧化电位水生成器设备进行有效控制，这样不仅能保证各个应用点的使用，还可以保证新制取的氧化电位水在储液箱内的停留时间尽量短，从而维持氧化电位水优良的消毒杀菌效果。

同时，通过中央控制器和控制管理中心之间的通讯，实现控制管理中心对氧化电位水系统设备间的远程监控，真正实现氧化电位水设备间的无人值守，有效减少维护工作量和运营成本。

附图说明

图1为本发明技术方案实际应用系统布局结构图。

图2为本发明技术方案的软件控制流程图。

附图标记列示如下：

1-软水器，2-多台并联的氧化电位水生成器，3-碱性水储液箱，4-酸化水储液箱，5-碱性水输送泵，6-酸化水输送泵，7-碱性水输送管路，8-酸化水输送管路，9-液位传感器，10-中央控制器，11-中央控制器与氧化电位水生成器相连接的通讯电缆，12-中央控制器与液位传感器相连接的通讯电缆，13-位于监测中心的计算机，14-中央控制器与位于监测中心的计算机相连接的通讯电缆，15-使用氧化电位水清洗消毒的各用水终端，16-电解剂输送装置，17-中央控制器与电解剂输送装置相连接的通讯电缆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详述：

参见附图1所示，某医院病房共计9层，总的氧化电位水用水点为50处，氧化电位水的制供中心设在顶层专门的机房内，供使用3台氧化电位水生成器并联工作，中央控制器通过专用电缆连接到设备科室的办公电脑上，管理人员可以通过办公终端13监视制供中心3台氧化电位水生成器的运行状况。

该系统包括软水器1、3台并联的氧化电位水生成器2、碱性水和酸化水储液箱3，4、碱性水和酸化水输送泵5，6，其特征在于：设置一台中央控制器10对数台并联的氧化电位水生成器2实施单独控制，在储水箱中安装液位传感器9并通过采集数据电缆12连接中央控制器10，采用本发明技术方案由中央控制器10实施控制的方法的步骤是：

1)、每隔一定的时间间隔Δ_T，中央控制器10根据液位传感器9的信号计算出储液箱内的溶液体积V，同时计算出Δ_T时间内储液箱内溶液体积的变化量ΔV₁和储液箱内溶液体积的变化率ΔV，

ΔV＝ΔV₁/Δ_T；

2)、将储水箱内的水位分成三档，低水位、一般水位和标准水位，相对应的溶液体积分别用V_低、V_一般和V_标准表示，它们的关系为V_低＜V_一般＜V_标准，将储水箱内的溶液体积变化速率也分成变化快、变化缓慢和基本无变化三种，相对应的溶液体积的变化率分别用Δ_快、Δ_缓和Δ_无表示，它们的关系为Δ_快＞Δ_缓＞Δ_无；

本设计中储液箱的容积为1000升，用水点氧化电位水的出水流量为3升/分钟，50处用水点分别按照40％、25％和10％的概率同时使用考虑，总的出水速度分别为60升/分、36升/分和15升/分。一般单点一次用水量按10升考虑(连续放水3分钟)，可以计算出按上述概率总用水量分别为180升、108升和45升。因此将V_低、V_一般和V_标准的的数值分别设为200升、400升和600升；Δ_快、Δ_缓和Δ_无的数值分别设为50升/分、30升/分、10升/分。

3)、中央控制器10根据以下情况对数台并联的氧化电位水生成器2实施控制：

3.1)、当V≤V_低、ΔV＜0、|ΔV|≥Δ_缓时，说明用水量较大，瞬时用水量也较大，应启动全部的氧化电位水生成器设备进行制水补充；

3.2)、当V≤V_低、ΔV＜0、Δ_无≤|ΔV|＜Δ_缓时，说明瞬时用水量逐步减少，因此可以停止少部分设备，只需启动大部分的氧化电位水生成器设备进行制水；

3.3)、当V≤V_低、ΔV≥Δ_快时，说明制水量大于瞬时用水量，储液箱内水量在快速增长，因此只需启动部分的氧化电位水生成器设备进行制水；

3.4)、当V≤V_一般、ΔV＜0、|ΔV|≥Δ_快时，说明瞬时用水量较大，储液箱内水量在快速减少，因此需增加启动氧化电位水生成器设备进行制水；

3.5)、当V≤V_一般、ΔV＜0、Δ_无≤|ΔV|＜Δ_快时，说明瞬时用水量逐步减少，因此可以减少启动的氧化电位水生成器设备的数量；

3.6)、当V≤V_一般、ΔV≥Δ_快时，说明储液箱内水量在继续增长，因此只需启动少部分或单台氧化电位水生成器设备进行制水；

3.7)、当V≤V_一般、Δ_无≤ΔV＜Δ_快时，说明瞬时用水量逐步减少，储液箱内水量在缓慢增长，因此只需启动少部分或单台氧化电位水生成器设备进行制水；

3.8)、当V≥V_标准时，停止全部氧化电位水生成器设备；

3.9)、当V_一般≤V≤V_标准、ΔV＜0、|ΔV|≥Δ_快时，说明瞬时用水量增大，因此可以启动少部分或单台氧化电位水生成器设备进行制水；

3.10)、当V_一般≤V≤V_标准、ΔV≥Δ_无时，说明储液箱内水量在缓慢增长，停止全部氧化电位水生成器设备；

4)、中央控制器10根据上述控制信号，通过执行机构来起/停各台氧化电位水生成器2。

参见附图2所示，中央控制器通过定时监测液位传感器的位置信号来对3台氧化电位水生成器进行调度。上述控制过程的实际调度方式如下：

中央控制器每隔2分钟根据液位传感器的信号计算出储液箱内的溶液体积V，若计算出V的值为200，ΔV为-40，此时中央控制器会自动启动全部3台设备制水；

若计算出V的值为150，ΔV为60，只启动2台设备制水；

若计算出V的值为400，ΔV为-80，增加启动制水设备台数；

若计算出V的值为300，ΔV为-20，减少启动制水设备台数；

若计算出V的值为350，ΔV为20，只启动1台设备制水；

若计算出V的值为250，ΔV为60，只启动1台设备制水；

若计算出V的值为650，停止全部设备；

若计算出V的值为450，ΔV为-60，只启动1台设备制水；

若计算出V的值为600，ΔV为20，停止全部设备。

上述过程通过编程控制实现，该控制程序存贮在中央控制器10内，并根据远程监控室计算机的指令，以决定各台氧化电位水生成器设备的起/停、输送泵的开/关、或进行设备状态和各台氧化电位水生成器出水理化指标数据以及故障信息的传送，监控室计算机通过对中央控制器传送的信息进行存储、分类，以便于长期保存和查询。

上述实施例表明，通过中央控制器10定时监测液位传感器的位置信号来对3台氧化电位水生成器进行调度，可以保证储液箱内的溶液体积既不会超出650升，也不会低入150升。这样既能保证用水点的正常使用，又能保证新制取的氧化电位水在储液箱内的停留时间尽量短，以维持氧化电位水优良的消毒杀菌效果。

Claims (1)

1.一种用于氧化电位水集中供应系统的智能化控制方法，该系统包括软水器(1)、数台并联的氧化电位水生成器(2)、储液箱、输送泵，其特征在于：设置一台中央控制器(10)对数台并联的氧化电位水生成器(2)实施单独控制，在储液箱中安装液位传感器(9)并通过采集数据电缆(12)连接中央控制器(10)，由中央控制器(10)实施控制的方法的步骤是：

1)、每隔一定的时间间隔Δ_T，中央控制器(10)根据液位传感器(9)的信号计算出储液箱内的溶液体积V，同时计算出Δ_T时间内储液箱内溶液体积的变化量ΔV₁和储液箱内溶液体积的变化率ΔV，

ΔV＝ΔV₁/Δ_T；

2)、将储液箱内的水位分成三档，低水位、一般水位和标准水位，相对应的溶液体积分别用V_低、V_一般和V_标准表示，它们的关系为V_低＜V_一般＜V_标准，将储液箱内的溶液体积变化速率也分成变化快、变化缓慢和基本无变化三种，相对应的溶液体积的变化率分别用Δ_快、Δ_缓和Δ_无表示，它们的关系为Δ_快＞Δ_缓＞Δ_无；

3)、中央控制器(10)根据以下情况对数台并联的氧化电位水生成器(2)实施控制：

3.1)、当V≤V_低、ΔV＜0、|ΔV|≥Δ_缓时，说明用水量较大，瞬时用水量也较大，应启动全部的氧化电位水生成器设备进行制水补充；

3.2)、当V≤V_低、ΔV＜0、Δ_无≤|ΔV|＜Δ_缓时，说明瞬时用水量逐步减少，因此可以停止少部分设备，只需启动大部分的氧化电位水生成器设备进行制水；

3.3)、当V≤V_低、ΔV≥Δ_快时，说明制水量大于瞬时用水量，储液箱内水量在快速增长，因此只需启动部分的氧化电位水生成器设备进行制水；

3.4)、当V≤V_一般、ΔV＜0、|ΔV|≥Δ_快时，说明瞬时用水量较大，储液箱内水量在快速减少，因此需增加启动氧化电位水生成器设备进行制水；

3.5)、当V≤V_一般、ΔV＜0、Δ_无≤|ΔV|＜Δ_快时，说明瞬时用水量逐步减少，因此可以减少启动的氧化电位水生成器设备的数量；

3.6)、当V≤V_一般、ΔV≥Δ_快时，说明储液箱内水量在继续增长，因此只需启动少部分或单台氧化电位水生成器设备进行制水；

3.7)、当V≤V_一般、Δ_无≤ΔV＜Δ_快时，说明瞬时用水量逐步减少，储液箱内水量在缓慢增长，因此只需启动少部分或单台氧化电位水生成器设备进行制水；

3.8)、当V≥V_标准时，停止全部氧化电位水生成器设备；

3.9)、当V_一般≤V≤V_标准、ΔV＜0、|ΔV|≥Δ_快时，说明瞬时用水量增大，因此可以启动少部分或单台氧化电位水生成器设备进行制水；

3.10)、当V_一般≤V≤V_标准、ΔV≥Δ_无时，说明储液箱内水量在缓慢增长，停止全部氧化电位水生成器设备；

4)、中央控制器(10)根据上述控制信号，通过执行机构来起/停各台氧化电位水生成器(2)。

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