CN107884476B - 基于Arduino控制器的柱式膜组件曝气强度监测系统 - Google Patents

基于Arduino控制器的柱式膜组件曝气强度监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于Arduino控制器的柱式膜组件曝气强度监测系统，包括：至少一个柱式膜组件，所述柱式膜组件上固定有用于监测该柱式膜组件曝气时形成的声信号的声音接收设备，所述声音接收设备连接Arduino控制器，所述Arduino控制器连接用于显示柱式膜组件的曝气量的数据的显示屏。本发明可利用Arduino控制器通过每个声音接收设备得出柱式膜组件的曝气量数值，从而可以实时判断柱式膜组件的曝气强度是否符合工艺要求，得出的数据既可在现场的设备显示屏监测，也可上传到上位机进行远程监测。

Description

基于Arduino控制器的柱式膜组件曝气强度监测系统
技术领域
本发明涉及膜组件曝气监测技术领域，具体涉及一种基于Arduino控制器的柱式膜组件曝气强度监测系统。
背景技术
柱式膜是一种封闭的膜组件,其曝气强度通过其所在机组连接的气体管道上的气体流量传感器监测，其数值假设为M m3/h(立方每小时),每个机组上有N个柱式膜组件，那么每个柱式膜的曝气强度计算得出为(M/N)m3/h(立方每小时)，运营人员通过气体流量计显示的流量进行转换，计算出单只柱式膜组件的曝气强度，计算出的曝气强度只要满足工艺的要求，得出的结论就为曝气正常。
现有曝气强度监测方式无法考虑管道的长度以及柱式膜组件的阻力，造成实际上靠近输送气体管道的柱式膜组件曝气强度较大，而远离输送气体管道的柱式膜组件曝气强度较小，计算得出的单只柱式膜曝气强度并不能反映实际的情况，造成运营人员无法准确调节气体流量，减少了柱式膜组件的寿命，增加了清洗频次。
另外，采用每个柱式膜组件都加装气体流量传感器的方式，制做成本上投入较大；采用每只柱式膜组件采用浮子气体流量计监测，运营人员需到柱式膜组件机组附近进行观测，运营人员只能兼顾附近的几根柱式膜组件，无法兼顾其它组件。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于Arduino控制器的柱式膜组件曝气强度监测系统。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种基于Arduino控制器的柱式膜组件曝气强度监测系统，包括：
至少一个柱式膜组件，所述柱式膜组件上固定有用于监测该柱式膜组件曝气时形成的声信号的声音接收设备，所述声音接收设备连接Arduino控制器，所述Arduino控制器连接用于显示柱式膜组件的曝气量的数据的显示屏。
所述声音接收设备包括声音分贝传感器以及滤波器，所述声音分贝传感器与滤波器连接，所述滤波器用于将接收的声音信号滤波处理后送至声音分贝传感器，所述声音分贝传感器与所述Arduino控制器连接，以将获得柱式膜组件的曝气量的数据传送到所述Arduino控制器。
所述Arduino控制通过Modubus通讯串口连接上位机，以将获得的柱式膜组件的曝气量的数据上传到上位机进行监测。
本发明可利用Arduino控制器通过每个声音接收设备得出柱式膜组件的曝气量数值，从而可以实时判断柱式膜组件的曝气强度是否符合工艺要求，得出的数据既可在现场的设备显示屏监测，也可上传到上位机进行远程监测。
附图说明
图1是基于Arduino控制器的柱式膜组件曝气强度监测系统的原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1所示，基于Arduino控制器的柱式膜组件曝气强度监测系统，包括：
至少一个柱式膜组件，所述柱式膜组件上固定有用于监测该柱式膜组件曝气时形成的声信号的声音接收设备，所述声音接收设备连接Arduino控制器，所述Arduino控制器连接用于显示柱式膜组件的曝气量的显示屏。
所述Arduino控制器进一步的通过Modubus通讯串口连接上位机，以将获得的柱式膜组件的曝气量的数据上传到上位机进行监测。
其中，所述声音接收设备包括声音分贝传感器以及滤波器，滤波器与声音分贝传感器连接，所述滤波器，用于将柱式膜组件曝气时产生的声音信号进行滤波处理后送至传送声音分贝传感器换算处理，所述声音分贝传感器用于根据滤波器送来的声音信号，获得每个柱式膜组件的曝气量的大小，具体是通过检测曝气时的声音，将检测到的声音的分贝换算成曝气量，进行检测，如将0至100分贝换算成曝气量1至10m3/h来实现的。
具体的，根据柱式膜组件的个数，配备Arduino控制器，如每9支膜组件配一个控制器，将声音接收设备固定在距离距膜式组件的曝气口30cm处左右，将采集的一支柱式膜组件的多个声音分贝传感器得到的曝气量数值用平均数计算来获得一支柱式膜组件的曝气量；与多个(支)柱式膜组件的曝气量进行对应，更新Arduino控制器的内部数值转换程序，将得到的每个柱式膜组件的曝气量的数据，并可通过Arduino自带的显示屏进行显示，显示结果可通过485通讯口连接上位机，运营人员观测上位机数据，判断柱式膜组件的曝气强度是否正常。
在曝气量不均匀问题，可以调节每个柱式膜组件的进气量阀门，使各个柱式膜组件的气量均衡，运行一段时间后，若出现个别柱式膜组件的曝气量衰减，则可间接判断出柱式膜组件出现污染，运营人员就可确定污染柱式膜组件的位置，对其进行精确定点清洗。
其中，本实施例采用西门子公司的WINCC作为上位机组态软件对多个设备进行监控以及操作。
本发明以Arduino为控制器，可以实现连接9个声音分贝传感器模块并配合滤波器固定在柱式膜组件的膜壳上，对9个柱式膜组件的曝气强度监测，监测数值通过内部换算，将0至100分贝换算成曝气量1至10m3/h，Arduino控制器根据每个声音接收设备得出的曝气量的数值，判断柱式膜组件的曝气强度是否符合工艺要求，得出的数据既可在现场的设备显示屏监测，也可采用Modubus通讯协议通过串口，传输到上位机电脑，进行监测和数据归档。
根据监测到的数据，运营人员可调节每个柱式膜组件的进气阀门，使机组上每只柱式膜组件的曝气强度保持一致。同时也可根据曝气强度的衰减来判断柱式膜组件的污染情况。
本发明监测系统采用Arduino作为控制器配合声音分贝传感器，可最多监测9根柱式膜组件，相对于传统气体流量传感器，成本较低，功能更多，准确度也更大，整个监测系统的操作稳定性以及操作便捷性明显增加。通过监测，运营人员可以精准控制每只柱式膜组件的曝气强度。本发明可根据膜组件的数量灵活的用多个监测系统联网，共同对膜组件进行监测。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于Arduino控制器的柱式膜组件曝气强度监测装置，其特征在于，包括：至少一个柱式膜组件，所述柱式膜组件上固定有用于监测该柱式膜组件曝气时形成的声信号的声音接收设备，所述声音接收设备连接Arduino控制器，所述Arduino控制器连接用于显示柱式膜组件的曝气量的数据的显示屏；所述声音接收设备包括声音分贝传感器以及滤波器，所述声音分贝传感器与滤波器连接，所述滤波器用于将接收的声音信号滤波处理后送至声音分贝传感器，所述声音分贝传感器与所述Arduino控制器连接，以将获得柱式膜组件的曝气量的数据传送到所述Arduino控制器；所述声音分贝传感器用于根据滤波器送来的声音信号，通过检测曝气时的声音，将检测到的声音的分贝换算成曝气量，获得每个柱式膜组件的曝气量的大小；将检测到的声音的分贝换算成曝气量时，是将0至100分贝换算成曝气量1至10m3/h；根据柱式膜组件的个数，配备Arduino控制器，多支膜组件配一个Arduino控制器，将采集的一支柱式膜组件的多个声音分贝传感器得到的曝气量数值用平均数计算来获得一支柱式膜组件的曝气量。
2.如权利要求1所述基于Arduino控制器的柱式膜组件曝气强度监测装置，其特征在于，所述Arduino控制通过Modubus通讯串口连接上位机，以将获得的柱式膜组件的曝气量的数据上传到上位机进行监测。
3.如权利要求1所述基于Arduino控制器的柱式膜组件曝气强度监测装置，其特征在于，将得到的每个柱式膜组件的曝气量的数据，通过Arduino自带的显示屏进行显示；通过485通讯口连接上位机，运营人员观测上位机数据，判断柱式膜组件的曝气强度是否正常。
4.如权利要求1所述基于Arduino控制器的柱式膜组件曝气强度监测装置，其特征在于，将声音接收设备固定在距离柱式膜组件的曝气口30cm处。
5.如权利要求1所述基于Arduino控制器的柱式膜组件曝气强度监测装置，其特征在于，Arduino控制器根据每个声音接收设备得出的曝气量的数值，判断柱式膜组件的曝气强度是否符合工艺要求。
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