CN104977880A - 一种智能电源控制器及其在活性污泥法污水处理中的应用 - Google Patents

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郑灿
郑越
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    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
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Abstract

本发明公开了一种智能电源控制器及在活性污泥法处理污水中的应用，智能电源控制器包括信号处理器、显示控制模块、固态继电器、板级支持包和程序模块，本发明所述的智能电源控制器，采用了DSP+RTOS的设计方案，即是以DSP芯片为硬件核心，RTOS为软件核心的嵌入式设计方案，不仅能完成本地人机交换界面的管理，时间定时管理和继电器的控制管理等功能，还能够通过串口进行实时通信。

Description

一种智能电源控制器及其在活性污泥法污水处理中的应用
(一)技术领域
本发明涉及一种智能电源控制器及其在活性污泥法污水处理中的应用。
(二)背景技术
活性污泥法是一种常用的污水处理办法。在曝气池内提供一定污水停留时间，通过鼓风机曝气满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件。鼓风曝气通过增加污水中溶氧量来提高微生物活动能力，因此曝气时间是提高污水处理质量和降低能耗的关键部分。目前市场上存在着多种可定时的电源开关控制器，但是他们普遍存在着使用面窄，可控性差的局限性。为此，本研究提出了一种可以远程控制的智能电源系统来运用到活性污泥法处理污水中。
(三)发明内容
本发明目的是提供一种可以远程控制的智能电源控制器，以及所述智能电源控制器在活性污泥法处理污水中的应用。
本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种智能电源控制器，包括信号处理器、显示控制模块(优选LCD显示控制模块)、固态继电器、板级支持包(Board SupportPackage)和程序模块，所述信号处理器通过通用输入/输出模块(GPIO)与键盘、显示控制模块和固态继电器连接，所述固态继电器与电源连接，同时信号处理器通过串行通信接口(SCI)模块与RS485串行通信接口连接，所述RS485仪表与总线通信接口连接；所述板级支持包界于信号处理器和程序模块之间，所述程序模块包括实时嵌入式μCOS－II内核和应用进程模块，所述应用程序模块包括串口通信进程模块、主进程模块、继电器控制进程模块和现场设置进程模块，所述应用程序模块与实时嵌入式μCOS－II内核相应接口连接。
进一步，所述信号处理器连接存储单元，所述存储单元为FLASH存储单元或RAM存储单元。
进一步，所述信号处理器为高速数字信号处理器DSP(DSP56F807)芯片。
本发明还提供一种所述智能电源控制器在活性污泥法处理污水中的应用，具体所述的应用是在污水处理曝气池中设置与电脑连接的溶解氧传感器，将智能电源系统通过RS485串行通信接口与电脑连接，若曝气池中溶解氧浓度小于或等于2mg/L，则继续通电，若大于2mg/L时，则断电。
本发明所述的智能电源控制器，即是按照用户事先设定的时间，通过固态继电器对电源实施接通、断开操作的控制器件。它既可以作为独立控制器件使用，也可以通过RS-485接口接入总线网络，作为网络控制终端使用。当它作为一个独立控制器件使用时，用户可以通过键盘、LCD组成的人机交互界面来完成定时时间参数的设置；当它接入总线，作为一个网络控制终端使用时，除了用前一种设置方式外，用户还可以通过控制中心的软件平台远程设置定时时间参数。为了提高控制器件的使用效率，每个智能电源控制器可以同时对3个电源开关进行定时管理。
本发明所述的智能电源控制器，采用了DSP+RTOS的设计方案，即是以DSP芯片为硬件核心，RTOS(实时操作系统)为软件核心的嵌入式设计方案，不仅要完成本地人机交换界面的管理，时间定时管理和继电器的控制管理等功能，还要能够通过串口进行实时通信。
本发明所述的智能电源控制器，包括硬件系统和软件系统，其中硬件系统整体设计方案如图1所示。整个系统以高速数字信号处理器DSP(DSP56F807)芯片为核心，加上RS-485串行接口、键盘、LCD显示控制模块和固态继电器等主要片外功能模块组成。DSP56F807控制处理单元通过GPIO(通用输入输出)和SCI(串行通信接口)外围接口电路对片外各个功能模块进行控制，另外，DSP芯片上还集成了FLASH和RAM存储单元，它们是整个软件系统的载体。RS-485串行接口是控制器件实现总线通信的接口电路，控制器件就是通过它和总线上的控制中心进行通信。键盘和LCD显示控制模块构成了用户和控制器件信息交互的界面，为用户提供了在工作现场查询、设置时间参数的功能。固态继电器的主要功能是根据控制器件输出的控制信息接通或断开电气设备的电源。
本发明所述智能电源控制器中软件系统的结构如图2所示，主要包括BSP(板级支持包Board Support Package)、μCOS－II实时嵌入式系统内核、应用进程(主进程、串口通信进程、继电器控制进程和现场设置进程)三部分。μCOS－II是整个软件系统的核心，它主要负责应用进程的管理，如进程调度，进程通信等，和一部分硬件设备的管理，如时钟模块和存储单元。BSP是底层驱动程序，它处于硬件系统和上层软件之间，是上层软件与系统硬件联系的桥梁。由于它屏蔽了直接针对硬件的底层操作，使上层软件的编程可以不必关注具体硬件的实现。应用进程建立在前两部分的基础之上，是具体实现系统功能的软件部分。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：本发明提供一种可以远程控制的智能电源控制器，以及所述智能电源控制器在活性污泥法处理污水中的应用，本发明智能电源控制器不仅能完成本地人机交换界面的管理，时间定时管理和继电器的控制管理等功能，还能够通过串口进行实时通信。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1
1、参照图1-图2，本发明所述智能电源控制器，包括信号处理器、显示控制模块(优选LCD显示控制模块)、固态继电器、板级支持包(Board Support Package)和程序模块，所述信号处理器通过通用输入/输出模块(GPIO)与键盘、显示控制模块和固态继电器连接，所述固态继电器与电源连接，同时信号处理器通过串行通信接口(SCI)模块与RS485串行通信接口连接，所述RS485仪表与总线通信接口连接；所述板级支持包界于信号处理器和程序模块之间，所述程序模块包括实时嵌入式μCOS－II内核和应用进程模块，所述应用程序模块包括串口通信进程模块、主进程模块、继电器控制进程模块和现场设置进程模块，所述应用程序模块与实时嵌入式μCOS－II内核相应接口连接。所述信号处理器连接存储单元，所述存储单元为FLASH存储单元或RAM存储单元。所述信号处理器为高速数字信号处理器DSP(DSP56F807)芯片。
2、智能电源控制器在活性污泥曝气池中的运用
本实验在湖州市一个养殖场中进行，智能电源控制器通过RS-485串行通讯接口经过RS-232与电脑连接，曝气池中设置溶解氧传感器并与电脑连接。
为了保证活性污泥中微生物对有机物的去除效率和自身呼吸代谢正常进行，常选取的溶解氧浓度值为2mg/L左右。过低容易引起微生物生长不良，达不到水质处理的效果；过高，则能耗增加。通过观测溶解氧的浓度可以比较快的了解污水处理过程的运行状态，溶解氧的浓度可以被快速方便的检测，所以可以选取溶解氧的浓度作为曝气控制过程的关键参数。然后通过远程计算机控制曝气风机的开启来达到科学控制，节能增效的效果。
通过图3可知，通过智能电源控制，电量要是常开时候62％左右。

Claims (6)

1.一种智能电源控制器，包括信号处理器、显示控制模块、固态继电器、板级支持包和程序模块，其特征在于所述信号处理器通过通用输入/输出模块与键盘、显示控制模块和固态继电器连接，所述固态继电器与电源连接，同时信号处理器通过串行通信接口模块与RS485串行通信接口连接，所述RS485仪表与总线通信接口连接；所述板级支持包界于信号处理器和程序模块之间，所述程序模块包括实时嵌入式μCOS－II内核和应用进程模块，所述应用程序模块包括串口通信进程模块、主进程模块、继电器控制进程模块和现场设置进程模块，所述应用程序模块与实时嵌入式μCOS－II内核相应接口连接。
2.如权利要求1所述智能电源控制器，其特征在于所述信号处理器连接存储单元。
3.如权利要求1所述智能电源控制器，其特征在于所述存储单元为FLASH存储单元或RAM存储单元。
4.如权利要求1所述智能电源控制器，其特征在于所述信号处理器为高速数字信号处理器DSP(DSP56F807)芯片。
5.一种权利要求1所述智能电源控制器在活性污泥法污水处理中的应用。
6.如权利要求5所述的应用，其特征在于所述的应用是在污水处理曝气池中设置与电脑连接的溶解氧传感器，将智能电源控制器通过RS485串行通信接口与电脑连接，若曝气池中溶解氧浓度小于或等于2mg/L，则继续通电，若大于2mg/L时，则断电。
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