CN105253949A - 一种水源紫外线杀菌器控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水源紫外线杀菌器控制系统，包括微控单元、水温传感器监测模块、紫外线强度监测模块、控制面板和电源输入模块。水温传感器监测模块包括温度传感器和温度传感器信号传送电路。紫外线强度监测模块包括紫外线强度传感器和紫外线强度传感器信号传送电路。控制面板包括LCD显示器、控制系统运行指示灯和功能按键。本发明还涉及系统控制方法，包括启动紫外线杀菌器和控制系统、调整光源强度、光源适时监控和故障排除等步骤。本发明通过对水温的监控信息调节紫外线强度，通过对紫外线灯管本身的监控增强了紫外线杀菌器的稳定性和安全性，通过485通讯接口，实现了DCS、PLC等控制系统的监控，改善了设备的可维护性，运行成本低。

Description

一种水源紫外线杀菌器控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种紫外线杀菌器控制系统及其控制方法，特别涉及一种水源紫外线杀菌器控制系统及其控制方法，属于紫外线杀菌器领域。

背景技术

采用紫外线灭菌在水源消毒领域内有着广泛的应用，与传统化学方法相比有无可替代的优势。利用紫外线对水源消毒是一种完全绿色环保的水源净化方式，消毒后的水源对人畜均无危害，而且不会在消毒过程中产生有害物质，紫外线对水源中的绝大多数微生物均有极高的杀灭效力，甚至能够有效杀灭对氯气有免疫力的微小隐孢子虫。紫外线是介于可视光线和X射线间的电磁波频谱，介于200nm至400nm的紫外光谱具有很强的杀菌力，其主要是通过刺穿细胞膜，破坏细胞内脱氧核糖核酸和破坏细胞内的其它分子，使微生物不能再复制和繁殖，从而达到消毒的目的。

公开号是CN2426472Y的专利文件公开了一种单片机控制的饮用水紫外线消毒器，这种饮用水紫外线消毒器由筒体和控制器构成，筒体内设有紫外线灯管和石英玻璃套管，控制器由流量传感器、数据采集系统、单片机、继电器等组成，通过监测水流量控制开启灯管的数目。这种饮用水紫外线消毒器节约了能源，延长了灯管使用寿命，但是仅依靠水流量通过开关方式控制灯管工作状态，其所能达到的实际效果是有限的。

公开号是CN201379814Y的专利文件公开了一种自动控制型紫外线消毒器，这种消毒器能够根据消毒液体的多少自动点亮相适应数量的紫外线灯管，这种紫外线消毒器包括紫外线灯管组、过流罐体和可编程控制器，根据可编程控制器收到的液体流量信号判断开启紫外线灯管的数量并自动开启运行，节约了电能，提高了紫外线灯管的使用效率，但是这种紫外线消毒方案也仅是根据水流量控制开启紫外线灯管的数量，对灯管本身的运行状态没有任何监控，其实际达到的效果十分有限。

公开号是CN103900261A的专利文件公开了一种热水器及热水器的紫外线杀菌控制方法，这种热水器包括进水管、出水管、第一紫外线杀菌装置、水质检测装置以及控制电路，控制电路根据收到的水质信息调节第一紫外线杀菌装置的工作状态，节约了能源，延长了紫外线杀菌装置的使用寿命。这种热水器及紫外线杀菌控制方法依靠水流量以及水流中含有细菌的数量调整紫外线杀菌装置的工作状态，未涉及对灯管本身运行状态监控的内容，在灯管出现故障或工作状态不稳定时，不能及时发现和解决。

发明内容

本发明水源紫外线杀菌器控制系统及其控制方法公开了新的方案，通过对水温的监控信息调节紫外线强度，通过对紫外线灯管本身的监控解决了现有紫外线杀菌器无法及时获取光源状态信息的问题。

本发明水源紫外线杀菌器控制系统包括微控单元、水温传感器监测模块、紫外线强度监测模块、控制面板和电源输入模块。水温传感器监测模块包括温度传感器和温度传感器信号传送电路，温度传感器将采集到的水温信号通过温度传感器信号传送电路传送给微控单元。紫外线强度监测模块包括紫外线强度传感器和紫外线强度传感器信号传送电路，紫外线强度传感器将采集到的紫外线强度信号通过紫外线强度传感器信号传送电路传送给微控单元。控制面板包括LCD显示器、控制系统运行指示灯和功能按键，LCD显示器包括LCD显示屏和LCD显示器接口电路，微控单元将系统监测到的紫外线强度信号、水温信号和光源状态信息通过LCD显示器接口电路传送到LCD显示屏上，功能按键包括按键模块和按键接口电路，按键模块将采集到的外部指令信号通过按键接口电路传送给微控单元。电源输入模块通过系统电源接口给系统供电。

本发明还包括水源紫外线杀菌器控制系统控制紫外线对水源消毒的方法，包括步骤：(1)放入适量的水源，开启紫外线杀菌器和控制系统，控制系统控制面板的LCD屏上显示出控制系统通过水温传感器监测模块和紫外线强度监测模块测得的紫外线强度数值、水温数值和紫外线光源运行时间数值；(2)根据步骤(1)中得到的水温数值调节光源紫外线强度；(3)根据步骤(1)中得到的紫外线强度数值分段累计光源运行的时长，估算紫外线灯的实际使用寿命；(4)根据控制系统控制面板上的系统故障报警指示灯调节光源紫外线强度、水温，关闭或重启所述紫外线杀菌器。

本发明水源紫外线杀菌器控制系统及其控制方法通过对水温的监控信息调节紫外线强度，通过对紫外线灯管本身的监控提高了紫外线杀菌器的稳定性和安全性，改善了设备的可维护性，运行成本低。

附图说明

图1是本发明水源紫外线杀菌器控制系统控制面板示意图。

图2是水源紫外线杀菌器控制系统原理图。

图3是水源紫外线杀菌器控制系统电路模块图。

图4是紫外线强度监测模块控制累时器的程序简图。

具体实施方式

本发明水源紫外线杀菌器控制系统包括微控单元、水温传感器监测模块、紫外线强度监测模块、控制面板和电源输入模块。水温传感器监测模块包括温度传感器和温度传感器信号传送电路，温度传感器将采集到的水温信号通过温度传感器信号传送电路传送给微控单元。上述温度传感器信号传送电路的作用是将温度传感器发送来的信号加工处理成模块能够接受的工业标准信号，可以采用现有的惯常设计，也可以采用适用于特殊处理器的专用设计，具体是温度传感器信号传送电路包括信号放大电路和数据采集器，水温信号经信号放大电路转换为标准工业信号后输入数据采集器，数据采集器将收到的标准水温信号转换为数字信号传送给微控单元。紫外线强度监测模块包括紫外线强度传感器和紫外线强度传感器信号传送电路，紫外线强度传感器将采集到的紫外线强度信号通过紫外线强度传感器信号传送电路传送给微控单元。上述紫外线强度传感器信号传送电路的作用是将紫外线强度传感器发送来的信号加工处理成模块能够接受的工业标准信号，可以采用现有的惯常设计，也可以采用适用于特殊处理器的专用设计，具体是紫外线强度传感器信号传送电路包括信号放大电路和数据采集器，紫外线强度信号经信号放大电路转换为标准工业信号后输入数据采集器，数据采集器将收到的标准紫外线强度信号转换为数字信号传送给微控单元。控制面板包括LCD显示器、控制系统运行指示灯和功能按键，LCD显示器包括LCD显示屏和LCD显示器接口电路，LCD接口电路通过内部12C总线与微控单元连接，以最少的10口实现主从通讯。微控单元将系统监测到的紫外线强度信号、水温信号和光源状态信息通过LCD显示器接口电路传送到LCD显示屏上，功能按键包括按键模块和按键接口电路，按键模块可以采用消抖动处理电路对按键信号进行优化，按键信号以标准的TTL电平形式输出，按键模块将采集到的外部指令信号通过按键接口电路传送给微控单元。电源输入模块通过系统电源接口给系统供电。

水源紫外线杀菌器在运行过程中，随着工况状态不断的变化，光源灯管的工作状态也在不断的调整，为了保证紫外线光源灯管正常工作，及时发现光源发生的问题，本方案还包括紫外线光源故障检测报警系统，具体是水源紫外线杀菌器控制系统还包括光源故障状态监测模块，光源故障状态监测模块包括光源故障状态输入电路、光源故障信号传送电路和光源故障报警输出电路，光源故障状态输入电路将采集到的光源故障状态信号通过光源故障信号传送电路传送给微控单元，微控单元将收到的故障信号转换成外部设备可识别信号通过光源故障报警输出电路输出。上述光源故障信号传送电路的作用是将光源故障状态输入电路发送来的信号加工处理成模块能够接受的工业标准信号，可以采用现有的惯常设计，也可以采用适用于特殊处理器的专用设计，具体是光源故障信号传送电路包括光电隔离器和数据采集器，光源故障状态信号经过光电隔离器输入数据采集器，数据采集器将收到的光源故障状态信号转换为数字信号传送给微控单元。光源故障报警输出电路包括功率继电器，光源故障报警输出电路通过功率继电器与外部声光报警器电连接或作为中控系统的报警输入点。光电隔离器是一种以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，实现了“电-光-电”的信号转换，具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点。基于以上方案，本方案的控制面板也增加了相应的功能，具体是控制面板还包括系统故障报警指示灯，系统故障报警指示灯包括紫外线强度低报警指示灯、系统超温报警指示灯和光源故障报警指示灯，操作人员根据上述报警指示灯的提示进行相关操作。

为了降低操作人员的劳动强度，减少车间现场的工人数量，提高整体设备的运行效率，本方案还包括远程控制方案，具体是水源紫外线杀菌器控制系统还包括RS485通讯接口电路，RS485通讯接口电路包括RS485电平转换芯片，RS485通讯接口电路通过RS485电平转换芯片与DCS中央控制系统电连接。上述方案实现了DCS等中央控制系统对紫外线杀菌器的远程控制。基于以上方案，本方案的控制面板也增加了相应的功能，具体是控制面板还包括RS485通讯指示灯，RS485通讯指示灯指示RS485通讯接口电路的工作状态。

本发明还包括水源紫外线杀菌器控制系统控制紫外线对水源消毒的方法，包括以下步骤。

(1)放入适量的水源，开启紫外线杀菌器和控制系统，控制系统控制面板的LCD屏上显示出控制系统通过水温传感器监测模块和紫外线强度监测模块测得的紫外线强度数值、水温数值和紫外线光源运行时间数值。

(2)根据步骤(1)中得到的水温数值调节光源紫外线强度。低压紫外线灯在工作时会受到水温的影响，一般而言，水温在20℃是低压紫外线灯的最佳水温值，当水温低于或者高于20℃时会导致紫外线辐射输出量的降低，当温度低于5℃时，紫外线的强度将受到更大的影响，严重影响紫外线灯的正常工作，上述情况对于中压紫外线灯也存在一定的影响。为了弥补水温对紫外线灯管的影响，本方案根据水温传感器监测模块反馈的信号调节紫外线的强度，或通过水源温度的控制配合紫外线灯的工作要求。具体可以是，当水温低于或高于设定参数时，适当增强紫外线照射的强度，保持水源消毒的质量，在水温超出可控范围时，可以通过对源头水源温度的调节，配合紫外线灯的工作参数要求。

(3)根据步骤(1)中得到的紫外线强度数值分段累计光源运行的时长，估算紫外线灯的实际使用寿命。现有紫外线杀菌灯采用累时器控制紫外线灯的工作时长累计，累时器控制式方只能通过灯的运行寿命为依据作为更换光源的标准，不能有效利用灯管，而上述步骤根据紫外线强度监测模块反馈的信号判断灯管的工作状态，确定灯管的实际使用时长，灯管的实际使用寿命更长。在上述基础上，本方案还可以对紫外线光源集成中的每个光源(灯管)实行分别的监测，例如16根灯管光源的适时监测，提高光源信息的反馈精度。

(4)根据控制系统控制面板上的系统故障报警指示灯调节光源紫外线强度、水温，关闭或重启所述紫外线杀菌器。上述过程使得中控系统能够及时掌握紫外线杀菌器及其工作环境的各种状态信息，及时作出应对操作。

为了实现自动化远程控制，本方案的上述步骤可以通过远程通讯接口实现与中控系统(DCS，PLC等远程集中控制系统)的连接，即控制系统采用RS485通讯接口电路与DCS中央控制系统电连接，DCS中央控制系统通过RS485通讯接口电路远程控制紫外线杀菌器运行，以便于实时监测紫外线杀菌器的工作状态。

本方案的水源紫外线杀菌器控制系统及其控制方法采用水温传感器监测模块，根据水温对紫外线输出的影响曲线控制紫外线杀菌器的工作状态，采用紫外线强度监测模块加强对紫外线灯管的适时监控，可以实现单机对16根光源实时监测，采用光源故障状态监测模块实现频繁启动报警功能，提高了紫外线光源的使用寿命，采用RS-485通讯接口实现了DCS等中央控制系统对紫外杀菌的远程控制。本方案涉及的电路、模块以及电子元器件均可以采用现有技术的惯常设计，也可以根据个案需要作出适应性改变。基于以上特点，本方案的水源紫外线杀菌器控制系统及其控制方法增强了紫外线杀菌器的安全性、可控性、稳定性和可维护性，相比现有的方案具有突出的实质性特点和显著的进步。

本方案的水源紫外线杀菌器控制系统及其控制方法并不限于实施例公开的内容，实施例中出现的技术方案可以单独存在，也可以相互包含，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。

Claims (9)

1.一种水源紫外线杀菌器控制系统，其特征是包括微控单元、水温传感器监测模块、紫外线强度监测模块、控制面板和电源输入模块；所述水温传感器监测模块包括温度传感器和温度传感器信号传送电路，所述温度传感器将采集到的水温信号通过所述温度传感器信号传送电路传送给所述微控单元；所述紫外线强度监测模块包括紫外线强度传感器和紫外线强度传感器信号传送电路，所述紫外线强度传感器将采集到的紫外线强度信号通过所述紫外线强度传感器信号传送电路传送给所述微控单元；所述控制面板包括LCD显示器、控制系统运行指示灯和功能按键，所述LCD显示器包括LCD显示屏和LCD显示器接口电路，所述微控单元将系统监测到的紫外线强度信号、水温信号和光源状态信息通过所述LCD显示器接口电路传送到所述LCD显示屏上，所述功能按键包括按键模块和按键接口电路，所述按键模块将采集到的外部指令信号通过所述按键接口电路传送给所述微控单元；所述电源输入模块通过系统电源接口给系统供电。

2.根据权利要求1所述的水源紫外线杀菌器控制系统，其特征在于，所述温度传感器信号传送电路包括信号放大电路和数据采集器，所述水温信号经所述信号放大电路转换为标准工业信号后输入所述数据采集器，所述数据采集器将收到的标准水温信号转换为数字信号传送给所述微控单元。

3.根据权利要求1所述的水源紫外线杀菌器控制系统，其特征在于，所述紫外线强度传感器信号传送电路包括信号放大电路和数据采集器，所述紫外线强度信号经所述信号放大电路转换为标准工业信号后输入所述数据采集器，所述数据采集器将收到的标准紫外线强度信号转换为数字信号传送给所述微控单元。

4.根据权利要求1所述的水源紫外线杀菌器控制系统，其特征在于，所述水源紫外线杀菌器控制系统还包括光源故障状态监测模块，所述光源故障状态监测模块包括光源故障状态输入电路、光源故障信号传送电路和光源故障报警输出电路，所述光源故障状态输入电路将采集到的光源故障状态信号通过所述光源故障信号传送电路传送给所述微控单元，所述微控单元将收到的故障信号转换成外部设备可识别信号通过所述光源故障报警输出电路输出。

5.根据权利要求4所述的水源紫外线杀菌器控制系统，其特征在于，所述光源故障信号传送电路包括光电隔离器和数据采集器，所述光源故障状态信号经过所述光电隔离器输入所述数据采集器，所述数据采集器将收到的光源故障状态信号转换为数字信号传送给所述微控单元；所述光源故障报警输出电路包括功率继电器，所述光源故障报警输出电路通过所述功率继电器与外部声光报警器电连接。

6.根据权利要求5所述的水源紫外线杀菌器控制系统，其特征在于，所述控制面板还包括系统故障报警指示灯，所述系统故障报警指示灯包括紫外线强度低报警指示灯、系统超温报警指示灯和光源故障报警指示灯。

7.根据权利要求1所述的水源紫外线杀菌器控制系统，其特征在于，所述水源紫外线杀菌器控制系统还包括RS485通讯接口电路，所述RS485通讯接口电路包括RS485电平转换芯片，所述RS485通讯接口电路通过所述RS485电平转换芯片与DCS中央控制系统电连接。

8.根据权利要求6所述水源紫外线杀菌器控制系统控制紫外线对水源消毒的方法，其特征是包括步骤：

(1)放入适量的水源，开启紫外线杀菌器和控制系统，所述控制系统控制面板的LCD屏上显示出所述控制系统通过水温传感器监测模块和紫外线强度监测模块测得的紫外线强度数值、水温数值和紫外线光源运行时间数值；

(2)根据步骤(1)中得到的水温数值调节光源紫外线强度；

(3)根据步骤(1)中得到的紫外线强度数值分段累计光源运行的时长，估算紫外线灯的实际使用寿命；

(4)根据控制系统控制面板上的系统故障报警指示灯调节光源紫外线强度、水温，关闭或重启所述紫外线杀菌器。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制系统采用RS485通讯接口电路与DCS中央控制系统电连接，所述DCS中央控制系统通过所述RS485通讯接口电路远程控制所述紫外线杀菌器运行。