CN106946383A - 一种全自动污水监测反馈控制系统 - Google Patents

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CN106946383A CN201710354291.8A CN201710354291A CN106946383A CN 106946383 A CN106946383 A CN 106946383A CN 201710354291 A CN201710354291 A CN 201710354291A CN 106946383 A CN106946383 A CN 106946383A
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Abstract

本发明提供了一种全自动污水监测反馈控制系统，所述系统包括中央控制器、多个分控制器和多个流程部件，分控制器与流程部件一一对应，一个分控制器控制其对应的一个流程部件，各个分控制器均受控于所述中央控制器，所述系统沿污水流向依次包含下述流程部件：粗格栅、细格栅、隔油沉淀池、调节池、过滤池、二沉池和分离池；进一步地，本发明还能够通过各个分控制器对各个流程部件进行精确的控制，中央控制器根据传感器网反馈的信息驱动各个分控制器实现对于流程部件的反馈控制，精确度高，自动化程度高，显著节省人力成本。

Description

一种全自动污水监测反馈控制系统
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种全自动污水监测反馈控制系统。
背景技术
在人们的生产和生活活动中，每天都在使用和接触着水。在这一过程中，水受到人类活动的影响，其物理、化学性质发生变化，就变成了污染过的水，简称为污水。污水主要包括以下三种：
(1)生活污水：它是人们在日常生活中使用过的，并被生活废料所污染过的水，包括厨房和卫生间用水。成分：含有泥沙、油脂、皂液、果核、纸屑、食物屑、病菌、粪尿和杂物等，其中无机物占40％，有机物占60％，与工业废水相比，污染物浓度较低。
(2)工业废水：来自工厂车间和厂矿，是指在工矿企业生产活动中使用过的水。包括：生产污水：指在生产过程中形成，并已被废料(生产原料、半成品或成品等)污染过的水，需进行净化处理。生产废水：它也是在生产过程中形成，但并未直接参与生产工艺，未被废料污染的水，因此不需净化处理。与生活污水相比，工业废水污染物浓度高，毒性大。不同企业，工业废水的污染物浓度、种类不同，因此不能通过一种通用技术和工艺来治理，往往要求在排出工厂前，处理到符合排放标准才能排放。所以在工厂内需建污水处理站。
(3)被污染的雨水：主要指初期雨水，指雨水流经地表时受到的污染，也需净化处理。
上述这三种污水在城市里最后都要汇集在一起，进行处理，我们称为城市污水。对于城市污水的处理一直是城市管理的重中之重，而水质监测作为污水处理的重要一环其作用性不言而喻，因此，亟需提出一种自动化程度高、监测范围广、监测数据可靠性高、控制能力强的污水控制系统。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种全自动污水监测反馈控制系统。
本发明具体是以如下技术方案实现的：
一种全自动污水监测反馈控制系统，所述系统包括中央控制器、多个分控制器和多个流程部件，分控制器与流程部件一一对应，一个分控制器控制其对应的一个流程部件，各个分控制器均受控于所述中央控制器，所述系统沿污水流向依次包含下述流程部件：粗格栅、细格栅、隔油沉淀池、调节池、过滤池、二沉池和分离池。
进一步地，所述粗格栅由粗格栅控制器控制，所述细格栅由细格栅控制器控制；
当所述粗格栅中栅前和栅后的液位差达到第一阈值，所述粗格栅控制器开启粗格栅入口，并启动粗格栅中的除污机，完成一个运行周期后，由粗格栅控制器控制第一输送机，将栅渣输送至第一螺旋压榨机后外运；
当所述细格栅中栅前和栅后的液位差达到第二阈值，所述细格栅控制器开启细格栅入口，并启动细格栅中的除污机，完成一个运行周期后，由细格栅控制器控制第二输送机，将栅渣输送至第二螺旋压榨机后外运。
进一步地，所述调节池由调节池控制器控制，所述调节池控制器通过控制所述调节池表曝机的转速达到控制调节池溶解氧的目的；
当溶解氧值达到下限时，调节池控制器控制表曝机由低速运行转入高速运行；当溶解氧值达到上限时，调节池控制器控制表曝机由高速运行转入低速运行；当溶解氧值达到上限时，调节池控制器控制表曝机停止运行。
进一步地，所述调节池控制器还用于根据所述调节池中溶解氧含量对调节池堰板高度进行控制；
当溶解氧值达到下限时调节池控制器启动可调节堰板使沟中水位提高；当溶解氧值达到上限时调节池控制器启动可调节堰板使沟中水位降低。
进一步地，所述系统还包括多个传感器网，所述多个传感器网均与所述中央控制器通信连接；每个传感器网只包括一种类型的传感器，每个传感器网只设置于一个流程部件之中；
所述传感器网以流程部件对应的编号和传感器网中的传感器类型命名。
进一步地，每个传感器网中均包括多个传感器和一个传感控制中枢，所述多个传感器均与所述传感控制中枢通信连接，所述传感控制中枢与所述中央控制器通信连接。
本发明提供了一种全自动污水监测反馈控制系统，具有如下有益效果：
(1)加入了能够实现全方位、广监测并且同时具备高监测能力以及数据处理能力的传感器网，所述传感器网中的传感器能够进行大范围的监测，所述传感器中的传感控制中枢能够根据传感器的布设条件、自身性能精确衡量传感器对于最终的得到参考值的贡献程度，综合各个传感器的测量数据准确估计流程部件的物理量的状态；
(2)通过各个分控制器对各个流程部件进行精确的控制，中央控制器根据传感器网反馈的信息驱动各个分控制器实现对于流程部件的反馈控制，精确度高，自动化程度高，显著节省人力成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明实施例提供的一种全自动污水监测反馈控制系统框图；
图2是本发明实施例提供的传感控制中枢框图；
图3是本发明实施例提供的一种流程部件的某个物理量参考值的获取方式
图4是本发明实施例提供的调节池控制器的控制环节框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种全自动污水监测反馈控制系统，所述系统如图1所示，所述系统包括中央控制器、多个分控制器和多个流程部件，分控制器与流程部件一一对应，一个分控制器控制其对应的一个流程部件，各个分控制器均受控于所述中央控制器，所述系统沿污水流向依次包含下述流程部件：粗格栅、细格栅、隔油沉淀池、调节池、过滤池、二沉池和分离池；
污水由所述粗格栅入口进入，流入细格栅，所述粗格栅和所述细格栅均用于滤除污水中体积较大的废弃物；
流出细格栅的污水流入隔油沉淀池，所述隔油沉淀池用于滤除所述污水中的油污；
流出所述隔油沉淀池的污水流入调节池，所述调节池用于通过化学或生物反应净化污水；
流出所述调节池的污水流入过滤池，所述过滤池通过气浮机过滤所述污水中的悬浊物；
流出所述过滤池的污水流经所述二沉池以进行二次沉淀；
流出所述二沉池的污水流经所述分离池后被分离为中水和污垢，所述中水流入预设的消毒池进行消毒并由所述消毒池排出；所述污垢被送入污泥池以便于外运。
具体地，所述粗格栅由粗格栅控制器控制，所述细格栅由细格栅控制器控制；
当所述粗格栅中栅前和栅后的液位差达到第一阈值，所述粗格栅控制器开启粗格栅入口，并启动粗格栅中的除污机，完成一个运行周期后，由粗格栅控制器控制第一输送机，将栅渣输送至第一螺旋压榨机后外运；
当所述细格栅中栅前和栅后的液位差达到第二阈值，所述细格栅控制器开启细格栅入口，并启动细格栅中的除污机，完成一个运行周期后，由细格栅控制器控制第二输送机，将栅渣输送至第二螺旋压榨机后外运。
具体地，所述调节池由调节池控制器控制，所述调节池控制器通过控制所述调节池表曝机的转速达到控制调节池溶解氧的目的；
当溶解氧值达到下限时，调节池控制器控制表曝机由低速运行转入高速运行；当溶解氧值达到上限时，调节池控制器控制表曝机由高速运行转入低速运行；当溶解氧值达到上限时，调节池控制器控制表曝机停止运行。
进一步地，所述调节池控制器还用于根据所述调节池中溶解氧含量对调节池堰板高度进行控制；
当溶解氧值达到下限时调节池控制器启动可调节堰板使沟中水位提高；当溶解氧值达到上限时调节池控制器启动可调节堰板使沟中水位降低。
所述系统还包括多个传感器网，所述多个传感器网均与所述中央控制器通信连接；每个传感器网只包括一种类型的传感器，每个传感器网只设置于一个流程部件之中；
所述传感器网以流程部件对应的编号和传感器网中的传感器类型命名。
具体地，所述传感器网以流程部件对应的编号和传感器网中的传感器类型命名。具体地，流程部件均被编号：粗格栅01、细格栅02、隔油沉淀池03、调节池04、过滤池05、二沉池06和分离池07。以编号为04的调节池为例，其中布设有用于测量温度的温度传感器网04T、用于测量PH的PH传感器网04PH，用于测量生化需氧量的BOD5传感器网04BOD5，用于测量化学耗氧量的COD5传感器网04COD5。
进一步地，每个传感器网中均包括多个传感器和一个传感控制中枢，所述多个传感器均与所述传感控制中枢通信连接，所述传感控制中枢与所述中央控制器通信连接。由于传感器网中各个传感器的布放具有随机性，各传感器的检测加过会出现不同程度的交叠而产生大量的无用信息。因此，使用传感控制中枢对各个传感器采集到的数据先进行数据处理，最小化冗余信息以及最大化有效信息。进一步地，传感控制中枢对各个传感器的采集结果进行数据融合提高了其输出结果的精度和可靠性，并且可以在处理过程中排除由于其他原因导致某个传感器测量的结果出现错误的情况，从而获得更准确的信息。
如图2所示，本发明实施例中的传感控制中枢包括：
坐标记录模块，用于记录有所述传感器网中各个传感器的定位坐标。
区间划分模块，用于从所述中央控制器获取所述传感器网的区间划分规则。
各个流程部件的区域划分规则存储于中央控制器，传感控制中枢通过与所述中央控制器交互即可知所述传感控制中枢对应的传感器网所在的流程部件的区域划分规则。
具体地，以编号为04的调节池为例，其包括两个重点监测的大区域和两个次重点监测的小区域，其对应的区域划分规则包括这四个区域的坐标。显然，重点监测的区域传感器的布设密度高，而次重点监测的区域传感器的布设密度低。
分布密度计算模块，用于根据所述区间划分规则以及所述定位坐标得到区间内传感器的分布密度。
固有参数记录模块，用于记录所述传感器网中各个传感器的性能等级。
性能权值获取模块，用于根据公式得到各个区域的性能权值，其中αi表示某个区域的性能权值，∑Ni表示某个区域中的各个传感器的性能等级的和，∑Nj表示所述传感器节点所在传感器网中全部传感器的性能等级的和。
密度权值获取模块，用于根据公式得到各个区域的密度权值，其中βi表示某个区域的密度权值，∑ρj表示某个各个区域的密度和，ρi表示某个区域的密度。
数据获取模块，用于获取各个传感器测量的监测值。
数据处理模块，用于综合各个传感器测量的监测值、各个传感器所在的区域的性能权值以及各个传感器所在区域的密度权值得到所述传感器网所在的流程部件的相应物理量的参考值。
具体地，如图3所示，本发明实施例中提供了一种流程部件的某个物理量参考值的获取方式：
(1)依据得到区域的某个物理量的参考值_S，其中Si为区域中每个传感器测得的值，σi为传感器的均方差，Di表示所述传感器与所述区域中心的距离。
(2)根据各个区域的参考值根据公式得到流程部件的某个物理量的参考值，其中为某个区域的参考值，αi表示某个区域的性能权值，βi表示某个区域的密度权值。
进一步地，所述传感控制中枢将得到的参考值传输至所述中央控制器。所述中央控制器根据所述参考值控制各个分控制器，比如，根据粗格栅和细格栅的液位差驱动粗格栅控制器和细格栅控制器工作；再比如，根据调节池溶解氧驱动调节池控制器控制表曝机和可调节堰板。
进一步地，在本发明实施例中，还需要对调节池的出水量按照比例进行加氯。该环节具有惯性大、纯滞后及时间长等特点。若系统中有较大纯时滞时，当调节池控制器发出动作后，在一定时间范围内，被控参数可能还来不及响应。若传感器网的测量环节存在延时，也有可能降低系统的稳定性。为了解决这一滞后环节给系统造成的影响，对系统的控制环节进行了改进，使用预估计器对测量环节的时滞进行补偿。通过预估计器进行补偿之后,调节池环节的反馈控制结构如图4所示，其闭环传递函数为这闭环传递函数不再含有纯滞后，从而提升了对于调节池的控制效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种全自动污水监测反馈控制系统，其特征在于，所述系统包括中央控制器、多个分控制器和多个流程部件，分控制器与流程部件一一对应，一个分控制器控制其对应的一个流程部件，各个分控制器均受控于所述中央控制器，所述系统沿污水流向依次包含下述流程部件：粗格栅、细格栅、隔油沉淀池、调节池、过滤池、二沉池和分离池。
2.根据权利要求1所述的一种全自动污水监测反馈控制系统，其特征在于：
所述粗格栅由粗格栅控制器控制，所述细格栅由细格栅控制器控制；
当所述粗格栅中栅前和栅后的液位差达到第一阈值，所述粗格栅控制器开启粗格栅入口，并启动粗格栅中的除污机，完成一个运行周期后，由粗格栅控制器控制第一输送机，将栅渣输送至第一螺旋压榨机后外运；
当所述细格栅中栅前和栅后的液位差达到第二阈值，所述细格栅控制器开启细格栅入口，并启动细格栅中的除污机，完成一个运行周期后，由细格栅控制器控制第二输送机，将栅渣输送至第二螺旋压榨机后外运。
3.根据权利要求1所述的一种全自动污水监测反馈控制系统，其特征在于：
所述调节池由调节池控制器控制，所述调节池控制器通过控制所述调节池表曝机的转速达到控制调节池溶解氧的目的；
当溶解氧值达到下限时，调节池控制器控制表曝机由低速运行转入高速运行；当溶解氧值达到上限时，调节池控制器控制表曝机由高速运行转入低速运行；当溶解氧值达到上限时，调节池控制器控制表曝机停止运行。
4.根据权利要求3所述的一种全自动污水监测反馈控制系统，其特征在于：
所述调节池控制器还用于根据所述调节池中溶解氧含量对可调节堰板高度进行控制；
当溶解氧值达到下限时调节池控制器启动可调节堰板使沟中水位提高；当溶解氧值达到上限时调节池控制器启动可调节堰板使沟中水位降低。
5.根据权利要求1所述的一种全自动污水监测反馈控制系统，其特征在于：所述系统还包括多个传感器网，所述多个传感器网均与所述中央控制器通信连接；每个传感器网只包括一种类型的传感器，每个传感器网只设置于一个流程部件之中；
所述传感器网以流程部件对应的编号和传感器网中的传感器类型命名。
6.根据权利要求5所述的一种全自动污水监测反馈控制系统，其特征在于：
每个传感器网中均包括多个传感器和一个传感控制中枢，所述多个传感器均与所述传感控制中枢通信连接，所述传感控制中枢与所述中央控制器通信连接。
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