CN107694345A - 供水控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种供水控制系统，包括：用于采集超滤膜进水压力值及超滤膜产水压力值的压力采集装置；与压力采集装置相连，用于计算超滤膜的实际跨膜压差，并设有预设跨膜压差范围的控制装置；与控制装置相连，用于接收控制装置发出的控制信号的动力装置；控制装置包括编程控制器，对进水压力值及产水压力值进行差运算得到实际跨膜压差，并将实际跨膜压差与预设跨膜压差范围进行比较，当实际跨膜压差超出预设跨膜压差范围，控制装置控制动力装置工作，改变进水量以控制实际跨膜压差，从而增大或减小实际跨膜压差，以使实际跨膜压差在预设跨膜压差范围内，进而确保超滤膜正常供水。

Description

供水控制系统

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及供水控制系统。

背景技术

饮用水安全一直都是值得高度关注的民生问题之一。为实现饮用水的无菌处理，现有技术通常采用使用超滤膜设备对饮水进行过滤，以使饮水中的杂质及细菌降低到饮用标准。

现有的超滤膜设备系统，通常采用恒定的进水压力或产水流量控制超滤膜设备的自动运行。申请人在实现现有技术的过程中发现：

现有的超滤膜设备系统，其在供水过程中，无法有效控制超滤膜两侧的跨膜压差。超滤膜的跨膜压差时超滤膜渗透率的重要指标，跨膜压差越大，超滤膜堵塞程度越高。

发明内容

基于此，有必要针对现有供水控制系统中存在的超滤膜跨膜压差无法控制的问题，提供一种可自动控制超滤膜跨膜压差的供水控制系统。

一种供水控制系统，包括：用于采集超滤膜进水压力值及超滤膜产水压力值的压力采集装置；与压力采集装置相连，用于计算超滤膜的实际跨膜压差，并设有预设跨膜压差范围的控制装置；与控制装置相连，用于接收控制装置发出的控制信号的动力装置；所述控制装置包括可编程控制器，所述编程控制器的预设程序为：对所述进水压力值及所述产水压力值进行差运算得到所述实际跨膜压差，并将所述实际跨膜压差与所述预设跨膜压差范围进行比较，当所述实际跨膜压差超出所述预设跨膜压差范围，所述控制装置控制所述动力装置工作，改变进水量以控制实际跨膜压差。

上述供水控制系统，包括压力采集装置、控制装置及动力装置。控制装置用于计算超滤膜的实际跨膜压差并与其预设的跨膜压差范围进行比较，当实际跨膜压差超出预设跨膜压差时，控制装置控制动力装置工作，增大或减小超滤膜进水压力值，从而增大或减小实际跨膜压差，以使实际跨膜压差在预设跨膜压差范围内，进而确保超滤膜正常供水。

在其中一个实施例中，所述的供水控制系统，所述压力采集装置还包括信号处理模块，所述信号处理模块设有线性转换程序，用于将压力值信号转换为电压信号或电流信号。

在其中一个实施例中，所述的供水控制系统，所述线性转换程序，至少包括将压力值转换为电压大小为0-5V直流电压。

在其中一个实施例中，所述的供水控制系统，所述压力采集装置包括压力变送器；所述压力变送器用于将压力值信号转换为电压信号并传输至控制装置。

在其中一个实施例中，所述的供水控制系统，所述线性转换程序，至少包括将压力值转换为电流大小为4mA-20mA的电流。

在其中一个实施例中，所述的供水控制系统，所述压力采集装置包括电磁流量计；所述电磁流量计用于将水流量信号转换为电流信号并传输至控制装置。

在其中一个实施例中，所述的供水控制系统，还包括：交互装置；所述交互装置连接所述控制装置，所述交互装置包括显示模块及输入模块；所述显示模块用于显示所述实际跨膜压差、所述预设跨膜压差；所述输入模块用于设定所述预设跨膜压差。

在其中一个实施例中，所述的供水控制系统，还包括：模拟量输出模块；所述模拟量输出模块连接于控制装置与所述动力装置之间；所述模拟量输出模块用于将控制装置输出的数据信号转换为电压或电流信号，从而控制动力装置。

在其中一个实施例中，所述的供水控制系统，还包括：变频模块；所述变频模块连接于模拟输出量模块与所述动力装置之间；所述变频模块用于将模拟量输出模块输出的电压或电流信号转换为三相电源的电压大小，进而控制动力装置工作。

在其中一个实施例中，所述的供水控制系统，所述供水控制系统为负反馈调节系统；即当所述实际跨膜压差大于预设跨膜压差时，所述供水系统控制所述动力装置减小超滤膜进水量，从而减小超滤膜进水压力及实际跨膜压差；当所述实际跨膜压差小于预设跨膜压差时，所述供水系统控制所述动力装置增大超滤膜进水量，从而增大超滤膜进水压力及实际跨膜压差。

附图说明

图1为本申请供水控制系统的连接关系图。

图2为本申请供水控制系统的结构图。

其中，

100 超滤膜设备 101 进水压力传感器

102 产水压力传感器 200 控制装置

201 编程控制器 202 模拟量输出模块

300 交互装置 401 水泵

402 电源 403 变频模块

10 供水控制系统

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在现有的供水技术中，通常使用超滤膜设备100对引用水进行过滤处理从而达到无菌的要求。在使用超滤膜对饮用水进行过滤的过程中，当超滤膜的跨膜压差较大时，即超滤膜进水压力值减去超滤膜产水压力值的差值较大时，超滤膜会发生堵塞。且超滤膜跨膜压差越大，堵塞越严重。

基于以上问题，本申请提供一种供水控制系统10，该供水控制系统10在供水过程中实时监测超滤膜设备100的进水压力值及产水压力值；并对超滤膜设备100的跨膜压差进行计算。当超滤膜跨膜压差可能对超滤膜造成堵塞时，对超滤膜进水量进行即时调整，以降低超滤膜设备100的跨膜压差。超滤膜设备100工作过程中，该供水控制系统10全程监控其跨膜压差并即时调整，可以保证其不会堵塞。

一种供水控制系统10，包括：压力采集装置、控制装置200及动力装置。

其中，压力采集装置包括进水压力传感器101、进水压力传感器102、信号处理模块。进水压力传感器101设置于超滤膜进水端，用于采集超滤膜进水压力值。进水压力传感器101连接有一个与其相适应的信号处理模块。信号处理模块设有第一线性转换程序，用于将进水压力传感器101采集到的进水压力值转换为电流或电压信号。进水压力传感器102设置于超滤膜产水端，用于采集超滤膜产水压力值。进水压力传感器102也连接设有第一线性转换程序的信号处理模块，信号处理模块将产水压力值转换为电流或电压信号。

控制装置200与压力采集装置相连，控制装置200内置编程控制器201。编程控制器201内置有预设跨膜压差及第二线性转换程序。第二线性转换程序与第一线性转换程序互为反向转换，即第二线性转换程序用于将电流或电压信号转换为进水压力值及产水压力值，且该进水压力值与产水压力值与采集装置采集到的数据相同。同时，编程控制器201内设有预设计算程序，用于计算超滤膜的实际跨膜压差。控制装置200接收到压力采集装置传输的进水压力值及产水压力值后，对其进行差运算，即使用进水压力值减去产水压力值，得到超滤膜的实际跨膜压差。控制编程控制器201将实际跨膜压差与其预设的预设跨膜压差范围进行比较，当实际跨膜压差超出预设跨膜压差范围时，控制装置200发出控制信号控制动力装置，改变进水量以控制实际跨膜压差。

动力装置与控制装置200相连，用于接收控制装置200的控制信号，并受控制装置200控制。动力装置由电源402驱动。在此，动力装置包括诸如水泵401或其他供水动力装置。

上述供水控制系统10，使用压力采集装置采集超滤膜供水系统的进水压力值及产水压力值，并对其进行运算得到超滤膜的实际跨膜压差。将计算得到的实际跨膜压差与系统预设的预设跨膜压差进行比较，当实际跨膜压差超出预设跨膜压差范围时，对超滤膜进水量进行调整，进而改变超滤膜进水压差，改变实际跨膜压差。防止因实际跨膜压差过大导致超滤膜堵塞，影响使用。

在超滤膜供水时，上述供水控制系统10持续工作，以确保超滤膜实际跨膜压差恒定于预设跨膜压差范围内。

在本申请的一个优选实施例中，上述供水控制系统10，压力采集装置内的信号处理模块，其第一线性转换程序，用于将进水压力值及产水压力值转换为0-5V的直流电压或4mA-20mA的电流。控制装置200内的编程控制器201，其第二线性转换程序，用于将0-5V的直流电压或4mA-20mA的电流转换为进水压力值及产水压力值。

可选地，上述压力采集装置，可以选择压力变送器或电磁流量计。压力变送器用于将压力值转换为直流电压值并传输。电磁流量计用于将液体流量转换为电流值并传输。需要理解的是，压力采集装置并不局限于压力变送器或电磁流量计两种，其可以满足采集超滤膜进水压力值及产水压力值，并将进水压力值及产水压力值转换为电流或电压信号传输至控制装置200即可。

在本申请的一个优选实施例中，本申请的供水控制系统10，还包括：交互装置300。

交互装置300指人机交互装置300，与控制模块相连，包括显示模块及输入模块。交互装置300与控制装置200相连接，并进行数据互通。交互装置300的显示模块用于显示超滤膜的进水压力值、产水压力值及实际跨膜压差、预设跨膜压差。交互装置300的输入模块用于输入预设跨膜压差值。

在本申请的一个优选实施例中，本申请的供水控制系统10，还包括：模拟量输出模块202及变频模块403。

模拟量输出模块202及变频模块403连接于控制装置200与动力装置之间。模拟量输出模块202连接控制模块，用于将控制模块输出的控制信号转换为电流信号或电压信号。变频模块403连接于模拟量输出模块202与动力装置之间，变频模块403通过模拟量输出模块202输出的电流或电压信号调整输出频率。

变频模块403通过控制动力装置的电源402控制动力装置。变频模块403将输出频率转换为对水泵401输出的电压高低调整水泵401的转速，从而控制超滤膜进水口的进水量。

具体地，当控制装置200控制动力装置调整超滤膜跨膜压差时，工作方式为：控制装置200输出控制信号，控制信号经模拟量输出模块202转换为电流或电压信号，电流或电压信号经变频模块403后调整变频模块403的输出频率。当变频模块403的输出频率发生变化，与其相连接的动力装置的电源402电压受其影响，电压高低产生变化。动力装置的电源402电压变化后，调整动力装置的转速，从而使超滤设备进水口的进水量发生变化，进水压力值也随之变化。

在本申请的一个优选实施例中，上述供水控制系统10为负反馈调节系统。

当超滤设备用于净水工作时，本申请的供水控制系统10持续工作。即在超滤设备使用过程中，本申请的供水控制系统10持续对超滤设备的进水压力值及产水压力值进行监控及调整。当超滤膜的实际跨膜压差大于预设跨膜压差时，供水控制系统10控制动力装置减小转速，以减小超滤膜进水量，从而减小超滤膜进水压力及实际跨膜压差。当超滤膜的实际跨膜压差小于预设跨膜压差，供水控制系统10控制动力装置增大转速，以增大超滤膜进水量，从而增大超滤膜进水压力及实际跨膜压差。

在本申请的一个具体实施例中，上述供水控制系统10，在超滤设备的进水口及出水口安装有压力变送器。当超滤设备工作时，压力变送器采集到进水压力值及产水压力值，并将其转换为电压信号传输至控制装置200。控制装置200根据电压及压力数值的相互转换关系式，将电压值重新转换为压力值，并计算出跨膜压差。控制装置200连接有交互装置300。交互装置300与控制装置200之间进行数据传输，通过交互装置300输入预设跨膜压差范围，同时交互装置300显示控制装置200内的进水压力值、产水压力值、实际跨膜压差。控制装置200根据交互装置300输入的预设跨膜压差范围，对实际跨膜压差进行比较。

当实际跨膜压差大于预设跨膜压差范围，控制装置200输出控制信号。控制信号经模拟量输出模块202转换为电压信号。输出的电压信号传输至变频模块403，以使变频模块403的输出频率减小。变频模块403连接水泵401的电源402，通过变频模块403的频率变化降低水泵401的电源402电压，从而降低水泵401的转速。水泵401转速降低后，超滤设备进水口水流量减小，水压减小，从而降低跨膜压差。

当实际跨膜压差小于预设跨膜压差范围，控制装置200输出控制信号。控制信号经模拟量输出模块202转换为电压信号。输出的电压信号传输至变频模块403，以使变频模块403的输出频率增大。变频模块403连接水泵401的电源402，通过变频模块403的频率变化增大水泵401的电源402电压，从而提升水泵401的转速。水泵401转速增大后，超滤设备进水口水流量增大，水压增大，从而增大跨膜压差。

在本申请的一个具体实施例中，本申请的供水控制系统，其控制装置内的编程控制器设定预设跨膜压差范围，并将实际跨膜压差与预设跨膜压差相比较时，具体步骤为：通过计算机语言编程模拟传感器，该传感器设置有第一线性程序，用于将压力数值信号转换为电流信号或电压信号；通过模拟传感器输入预设跨膜压差端值，模拟传感器自动将端值转换为对应的电流或电压信号；编程控制器对进、产水采集装置传输的电流或电压信号进行差运算，并与预设端值对应的电流或电压信号值进行比较。

更具体的，在传统恒流或恒压供水系统中，为实现恒流或恒压供水，通常采用传感器采集超滤膜的供水流量或供水压力值，并将供水流量或供水压力值转换为电压或电流信号，传输至控制装置。控制装置内提前记录恒定供水流量或恒定供水压力值所对应的电压或电流信号。当控制装置所接收到来自传感器的电压或电流信号值不等于预设电压或电流值，则控制装置控制动力装置对水流进行调整，以使水流量或供水压力值趋于恒定。其仅需要一个传感器就可以对供水系统进行反馈计算。

本申请的供水控制系统，由于需要计算实际跨膜压差并判断，而单个传感器无法对跨膜压差数据进行计算并判断，为解决该问题，采用的办法为：计算机语言编程模拟传感器，将通过交互装置输入的预设跨膜压差范围端值转换为电流或电压信号。该模拟传感器内设有第一线性程序，且第一线性程序对压力数值与电流或电压信号值的转换关系与采集装置相同，即在本申请的控水控制系统中，任一压力值都有唯一对应的电流或电压信号，任一电流或电压信号也有唯一对应的压力值。通过模拟传感器输入预设跨膜压差端值后，模拟传感器将其转换为电流或电压信号。模拟传感器接收到采集装置传输的电流或电压信号后，使用进水压力值对应的电流或电压信号，减去产水压力值对应的电流或电压信号，得到实际跨膜压差对应的电流或电压信号。实际跨膜压差对应的电流或电压信号为本系统的反馈信号，将其与预设跨膜压差端值对应的电流或电压信号进行对比后，控制装置对动力装置发出控制指令。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种供水控制系统，其特征在于，包括：

用于采集超滤膜进水压力值及超滤膜产水压力值的压力采集装置；

与压力采集装置相连，用于计算超滤膜的实际跨膜压差，并设有预设跨膜压差范围的控制装置；

与控制装置相连，用于接收控制装置发出的控制信号的动力装置；

所述控制装置包括编程控制器，所述编程控制器的预设程序为：对所述进水压力值及所述产水压力值进行差运算得到所述实际跨膜压差，并将所述实际跨膜压差与所述预设跨膜压差范围进行比较，当所述实际跨膜压差超出所述预设跨膜压差范围，所述控制装置控制所述动力装置工作，改变进水量以控制实际跨膜压差。

2.根据权利要求1所述的供水控制系统，其特征在于，所述压力采集装置还包括信号处理模块，所述信号处理模块设有线性转换程序，用于将压力值信号转换为电压信号或电流信号。

3.根据权利要求2所述的供水控制系统，其特征在于，所述线性转换程序，至少包括将压力值转换为电压大小为0V-5V直流电压。

4.根据权利要求3所述的供水控制系统，其特征在于，所述压力采集装置包括压力变送器；所述压力变送器用于将压力值信号转换为电压信号并传输至控制装置。

5.根据权利要求2所述的供水控制系统，其特征在于，所述线性转换程序，至少包括将压力值转换为电流大小为4mA-20mA的电流。

6.根据权利要5所述的供水控制系统，其特征在于，所述压力采集装置包括电磁流量计；所述电磁流量计用于将水流量信号转换为电流信号并传输至控制装置。

7.根据权利要求1所述的供水控制系统，其特征在于，还包括：

交互装置；

所述交互装置连接所述控制装置，所述交互装置包括显示模块及输入模块；所述显示模块用于显示所述实际跨膜压差、所述预设跨膜压差；所述输入模块用于设定所述预设跨膜压差。

8.根据权利要求1所述的供水控制系统，其特征在于，还包括：

模拟量输出模块；

所述模拟量输出模块连接于控制装置与所述动力装置之间；所述模拟量输出模块用于将控制装置输出的数据信号转换为电压或电流信号，从而控制动力装置。

9.根据权利要求1所述的供水控制系统，其特征在于，还包括：

变频模块；

所述变频模块连接于模拟输出量模块与所述动力装置之间；所述变频模块用于将模拟量输出模块输出的电压或电流信号转换为三相电源的电压大小，进而控制动力装置工作。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的供水控制系统，其特征在于，所述供水控制系统为负反馈调节系统；即

当所述实际跨膜压差大于预设跨膜压差时，所述供水系统控制所述动力装置减小超滤膜进水量，从而减小超滤膜进水压力及实际跨膜压差；

当所述实际跨膜压差小于预设跨膜压差时，所述供水系统控制所述动力装置增大超滤膜进水量，从而增大超滤膜进水压力及实际跨膜压差。