CN111039349A - 一种基于前反馈的智能uv杀菌控制装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置及其控制方法，包括装置本体，所述装置本体包括UV杀菌控制柜、UV杀菌控制面板、UV杀菌传感器组件、UV杀菌控制机构、UV杀菌散热机构、UV杀菌驱动机构和UV杀菌灯，所述UV杀菌控制机构与UV杀菌传感器组件、UV杀菌控制面板、UV杀菌散热机构、UV杀菌驱动机构电性相连，所述UV杀菌灯与所述UV杀菌驱动机构电性相连，所述UV杀菌控制机构、UV杀菌散热机构和UV杀菌驱动机构安装于所述UV杀菌控制柜内部，所述UV杀菌控制面板和所述UV杀菌灯安装于所述UV杀菌控制柜外部。本发明基于前反馈的智能UV杀菌控制装置既能有效保证基于前反馈的智能UV杀菌控制系统杀菌效率。
Description
技术领域
本发明涉及饮用水加工设备技术领域，更具体地说，涉及一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置及其控制方法。
背景技术
卫生部和国家标准化管理委员会对原有的饮用水标准(《生活饮用水卫生标准》(GB5749－85))进行了修订，联合发布新的国家强制性《生活饮用水卫生标准》。加强了对水质有机物、微生物和水质消毒等方面的要求。UV杀菌技术是解决饮用水二次污染问题的一项技术，成熟的UV杀菌技术可以有效杀灭活水中的有害微生物和病毒，并且不伴生消毒副产物。现有的UV杀菌控制方法，有的是设备上电之后就一直点亮UV灯，有的是在有水流流过的时候，点亮UV灯，这种操作方式会降低UV灯的使用寿命，能源消耗非常大，本发明针对以上问题提出了一种新的解决方案。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置及其控制方法，以解决背景技术中所提到的技术问题。这种控制系统及其控制方法能够同时应用前馈控制方法和反馈控制方法，智能调节UV杀菌灯的启停和启停的数量。前馈控制通过对二次供水泵房供水流量的数据分析，建立模糊控制表，提前制定模糊控制策略；反馈控制通过通信和数据采集两种方式获取反馈信息，实时调节UV灯的启停和启停的数量，既有效的保证UV杀菌灯的杀菌效率，提高出水品质，又能延长UV灯的使用寿命，而且此种控制方法合理有效的降低了UV杀菌灯的能耗，节约能源。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置，包括装置本体，所述装置本体包括UV杀菌控制柜、UV杀菌控制面板、UV杀菌传感器组件、UV杀菌控制机构、UV杀菌散热机构、UV杀菌驱动机构和UV杀菌灯，所述UV杀菌控制机构与UV杀菌传感器组件、UV杀菌控制面板、UV杀菌散热机构、UV杀菌驱动机构电性相连，所述UV杀菌灯与所述UV杀菌驱动机构电性相连。所述UV杀菌控制机构、UV杀菌散热机构和UV杀菌驱动机构安装于所述UV杀菌控制柜内部，所述UV杀菌控制面板和所述UV杀菌灯安装于所述UV杀菌控制柜外部。
优选的是，所述UV杀菌控制面板包括触摸屏、指示灯、保持按钮、二置位旋钮，所述触摸屏与UV杀菌控制机构无线连接。
在上述任一方案中优选的是，所述触摸屏能够与所述UV杀菌控制机构进行通信，通信方式包括但不限于串行Modbus通信。
在上述任一方案中优选的是，所述指示灯包括高温报警指示灯、工作指示灯、UV杀菌灯和更换指示灯。保持按钮包括急停按钮、UV杀菌灯启停按钮、系统启停按钮；二置位旋钮包括模式切换旋钮。当水温高于PLC内设定温度时，高温报警指示灯点亮；工作指示灯用于指示每一个UV杀菌灯的启停状态；UV杀菌灯更换指示灯用于显示是否需要更换UV杀菌灯；急停按钮用于紧急停止UV杀菌灯；UV杀菌灯启停按钮用于在手动模式下单独控制每一个UV杀菌灯的启停；系统启停按钮用于在自动模式下，启停基于前反馈的智能UV杀菌控制系统；模式切换旋钮用于切换基于前反馈的智能UV杀菌控制系统的两种工作模式(自动模式和手动模式)。
在上述任一方案中优选的是，所述保持按钮包括急停按钮、UV杀菌灯启停按钮和系统启停按钮。
在上述任一方案中优选的是，所述二置位旋钮包括模式切换旋钮。
在上述任一方案中优选的是，所述UV杀菌传感器组件包括液体流量计、UV光强传感器和温度传感器。UV光强传感器采用沉入式安装方式，输出为4-20mA电流信号。温度传感器采用沉入式安装方式，输出0/1的数字信号。液体流量计为超声流量计，输出为4-20mA电流信号。
在上述任一方案中优选的是，所述UV杀菌控制机构包括PLC编程，用于实现所述基于前反馈的智能UV杀菌控制系统及其控制方法的前馈控制方法；所述UV杀菌控制机构同时用于接收所述UV杀菌传感器组件采集的数据，实现所述基于前反馈的智能UV杀菌控制系统及其控制方法的反馈控制方法。触摸屏与PLC电性相连，采用RS485通信协议。
在上述任一方案中优选的是，所述UV杀菌控制机构能够通过Modbus通信，获取二次供水泵房进水处余氯浓度信号。
在上述任一方案中优选的是，前馈控制方法为：基于二次供水泵房供水流量的数据分析，建立模糊控制表，存储于PLC中，基于前反馈的智能UV杀菌控制系统根据不同二次供水泵房不同时间段的供水流量的不同，智能控制UV杀菌灯的启停数量。
在上述任一方案中优选的是，所述UV杀菌散热机构包括轴流风扇，用于控制所述UV杀菌控制柜的柜内温度。
在上述任一方案中优选的是，所述UV杀菌驱动机构包括UV杀菌灯整流器，用于驱动所述UV杀菌灯的开关。
一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置的控制方法，包括以下步骤：
A、模式切换旋钮用于切换基于前反馈的智能UV杀菌控制系统的两种工作模式(自动模式和手动模式)，PLC被设置为Modbus从站，预留了一个RS485通信端口，能够与二次供水泵房设备进行Modbus通信，获取余氯信号；
B、当基于前反馈的智能UV杀菌控制系统处于自动模式时，基于前反馈的智能UV杀菌控制系统结合余氯、UV光强信号、温度信号和流量信号，同时执行前馈控制方法和反馈控制方法；其中前馈控制方法和反馈控制方法分别为：
前馈控制方法为：基于二次供水泵房供水流量的数据分析，建立模糊控制表，存储于PLC中，基于前反馈的智能UV杀菌控制系统根据不同二次供水泵房不同时间段的供水流量的不同，智能控制UV杀菌灯的启停数量；
反馈控制方法为：当温度低于温度保护设定值，余氯高于余氯设定值时，UV杀菌灯不开启。当温度低于温度保护设定值，余氯低于余氯设定值时，UV杀菌灯开启，并开始余氯检测定时周期，防止UV杀菌灯反复频繁启停。此期间，若温度高于温度保护设定值，则UV杀菌灯立刻停止，并开始降温定时周期，等降温定时周期结束之后，才允许再次开启UV杀菌灯。当温度高于温度保护设定值，余氯高于余氯设定值时，UV杀菌灯不开启，并进入降温定时周期。此期间，若余氯低于余氯设定值，UV杀菌灯不开启，但开始余氯检测定时周期。当温度高于温度保护设定值，余氯低于余氯设定值时，UV杀菌灯不开启，并开始降温定时周期和余氯检测定时周期。同时，基于前反馈的智能UV杀菌控制系统会基于预先计算的UV光强、水流量和杀菌效果的对应关系，根据所述液体流量计和所述UV光强传感器反馈的信号，智能调节所述UV杀菌灯的开关和开关的数量。
本发明的优选方案，温度保护设定值、余氯设定值、UV光强设定值可通过所述触摸屏设置。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
本发明基于前反馈的智能UV杀菌控制装置既能有效保证基于前反馈的智能UV杀菌控制系统杀菌效率，又能提高基于前反馈的智能UV杀菌控制系统的稳定性，降低维护成本，还能提高基于前反馈的智能UV杀菌控制系统的使用效率，降低基于前反馈的智能UV杀菌控制系统的能耗，延长UV杀菌灯的使用寿命，降低能耗，节约电能。
附图说明
图1为本发明的整体结构正视图；
图2为本发明的整体结构立体图
图中标号说明：
1、UV杀菌控制柜，2、UV杀菌控制面板，3、UV杀菌散热机构，4、UV杀菌控制机构，5、UV杀菌驱动机构，6、UV杀菌灯，7、UV杀菌传感器组件。
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做出创造性劳动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。
请参阅图1-2，一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置，包括装置本体，所述装置本体包括UV杀菌控制柜1、UV杀菌控制面板2、UV杀菌传感器组件7、UV杀菌控制机构4、UV杀菌散热机构3、UV杀菌驱动机构5和UV杀菌灯6，所述UV杀菌控制机构4与UV杀菌传感器组件7、UV杀菌控制面板2、UV杀菌散热机构3、UV杀菌驱动机构5电性相连，所述UV杀菌灯6与所述UV杀菌驱动机构5电性相连，所述UV杀菌控制机构4、UV杀菌散热机构3和UV杀菌驱动机构5安装于所述UV杀菌控制柜1内部，所述UV杀菌控制面板2和所述UV杀菌灯6安装于所述UV杀菌控制柜1外部。
在本实施例中，为了更好的使用UV杀菌控制面板2，所述UV杀菌控制面板2包括触摸屏、指示灯、保持按钮、二置位旋钮，所述触摸屏与UV杀菌控制机构无线连接。
在本实施例中，为了更好的使用触摸屏，所述触摸屏能够与所述UV杀菌控制机构进行通信，通信方式包括但不限于串行Modbus通信。
在本实施例中，为了更好的使用指示灯，所述指示灯包括高温报警指示灯、工作指示灯、UV杀菌灯和更换指示灯。
在本实施例中，为了更好的使用保持按钮，所述保持按钮包括急停按钮、UV杀菌灯启停按钮和系统启停按钮。
在本实施例中，为了更好的使用二置位旋钮，所述二置位旋钮包括模式切换旋钮。
在本实施例中，为了更好的使用UV杀菌传感器组件7，所述UV杀菌传感器组件7包括液体流量计、UV光强传感器和温度传感器。
在本实施例中，为了更好的使用UV杀菌控制机构4，所述UV杀菌控制机构4包括PLC编程，用于实现所述基于前反馈的智能UV杀菌控制系统及其控制方法的前馈控制方法；所述UV杀菌控制机构同时用于接收所述UV杀菌传感器组件采集的数据，实现所述基于前反馈的智能UV杀菌控制系统及其控制方法的反馈控制方法；所述UV杀菌控制机构4能够通过Modbus通信，获取二次供水泵房进水处余氯浓度信号。
在本实施例中，为了更好的使用UV杀菌散热机构3，所述UV杀菌散热机构3包括轴流风扇，用于控制所述UV杀菌控制柜的柜内温度。
在本实施例中，为了更好的使用UV杀菌驱动机构5，所述UV杀菌驱动机构5包括UV杀菌灯整流器，用于驱动所述UV杀菌灯的开关。
图1为基于前反馈的智能UV杀菌控制系统结构图，基于前反馈的智能UV杀菌控制系统包括UV杀菌控制柜1、UV杀菌控制面板2、UV杀菌散热机构3、UV杀菌控制机构4、UV杀菌驱动机构5、UV杀菌灯6和UV杀菌传感器组件7。UV杀菌散热机构3、UV杀菌控制机构4和UV杀菌驱动机构5安装于UV杀菌控制柜1内部，UV杀菌控制面板2安装于UV杀菌控制柜1上，UV杀菌灯6和UV杀菌传感器组件7安装于UV杀菌控制柜1外部。
UV杀菌控制面板2包括触摸屏、指示灯、保持按钮、二置位旋钮。UV杀菌散热机构3为交流轴流风扇。UV杀菌控制机构4为PLC，用于存储基于二次供水泵房供水流量的数据分析的模糊控制表，实现基于前反馈的智能UV杀菌控制系统的前馈控制；用于接收UV光传感器信号、温度传感器信号和液体流量计信号，实现基于前反馈的智能UV杀菌控制系统的反馈控制和温度保护控制。UV杀菌驱动机构5为UV杀菌灯整流器，用于驱动UV杀菌灯的启停。UV杀菌传感器组件7包括一个UV光强传感器、一个温度传感器和一个液体流量计。UV光强传感器采用沉入式安装方式，输出为4-20mA电流信号。温度传感器采用沉入式安装方式，输出为0/1数字信号。液体流量计选用超声流量计，输出为4-20mA电流信号。
触摸屏与PLC通过串口通信线连接，采用RS485通信协议。实时显示基于前反馈的智能UV杀菌控制系统的运行状态。
指示灯包括高温报警指示灯、工作指示灯、UV杀菌灯更换指示灯；保持按钮包括急停按钮、UV杀菌灯启停按钮、系统启停按钮；二置位旋钮包括模式切换旋钮。当水温高于PLC内设定温度时，高温报警指示灯点亮；工作指示灯用于指示每一个UV杀菌灯6启停状态；UV杀菌灯更换指示灯用于显示是否需要更换UV杀菌灯6急停按钮用于紧急停止UV杀菌灯；UV杀菌灯启停按钮用于在手动模式下控制UV杀菌灯的启停；系统启停按钮用于在自动模式下，启停基于前反馈的智能UV杀菌控制系统；模式切换旋钮用于切换基于前反馈的智能UV杀菌控制系统的两种工作模式(自动模式和手动模式)。
每一个UV杀菌灯对应一个UV杀菌灯6停按钮，在手动模式下UV杀菌灯启停按钮能够单独启动或者停止每一个UV杀菌灯6在自动模式下，按下系统启停按钮，基于前反馈的智能UV杀菌控制系统自动运行前馈控制方法和反馈控制方法；当温度传感器检测到水温高于50℃时，高温报警指示灯点亮，并使基于前反馈的智能UV杀菌控制系统进入保护状态，停止所有UV杀菌灯6当UV杀菌灯的光强小于初始状态的二分之一时，UV杀菌灯6换指示灯点亮；每一个UV杀菌灯6应一个工作指示灯，工作指示灯用于指示UV杀菌灯是否处于工作状态。
PLC被设置为Modbus从站，预留了一个RS485通信端口，能够与二次供水泵房设备进行Modbus通信，获取余氯信号。
一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置的控制方法：
上述结构的基于前反馈的智能UV杀菌控制系统工作时，接入AC 220V交流电源，RS485通信端口连接二次供水泵房设备Modbus通信端口，获取余氯信号。手动模式仅在以下情况使用：调试；更换UV杀菌灯6基于前反馈的智能UV杀菌控制系统故障，自动模式无法使用。一般情况下，模式切换旋钮应拨到自动模式，按下系统启停按钮，使基于前反馈的智能UV杀菌控制系统自动执行前馈控制方法和反馈控制方法。此时基于前反馈的智能UV杀菌控制系统会根据PLC中的模糊控制表和UV杀菌传感器组件7馈的余氯、UV光强、温度和流量信号，自动调节UV杀菌灯6启停数量、启停时间和启停周期，既有效保证基于前反馈的智能UV杀菌控制系统的杀菌效率；又降低基于前反馈的智能UV杀菌控制系统的能耗，节约电能；同时提高基于前反馈的智能UV杀菌控制系统的稳定性，减少维护频率和维护成本。
上述结构的基于前反馈的智能UV杀菌控制系统执行反馈控制方法时，当温度传感器反馈的水温高于温度保护设定值时，高温报警指示灯点亮，并使基于前反馈的智能UV杀菌控制系统进入保护状态，停止所有UV杀菌灯6；当UV光强传感器反馈的光强小于UV杀菌灯6光强设定值的二分之一时，UV杀菌灯更换指示灯点亮，提示需要检查是否有一个或多个UV杀菌灯故障；当UV杀菌灯正常工作时，UV杀菌灯6工作指示灯点亮。当水温低于温度保护设定值，余氯高于余氯设定值时，UV杀菌灯不开启。当水温低于温度保护设定值，余氯低于余氯设定值时，UV杀菌灯开启，并开始余氯检测定时周期，防止UV杀菌灯反复频繁启停。此期间，若水温高于温度保护设定值，则UV杀菌灯立刻停止，并开始降温定时周期，等降温定时周期结束之后，才允许再次开启UV杀菌灯。当水温高于温度保护设定值，余氯高于余氯设定值时，UV杀菌灯不开启，并进入降温定时周期。此期间，若余氯低于余氯设定值，UV杀菌灯6不开启，但开始余氯检测定时周期。当水温高于温度保护设定值，余氯低于余氯设定值时，UV杀菌灯不开启，并开始降温定时周期和余氯检测定时周期。同时，基于前反馈的智能UV杀菌控制系统会基于预先计算的UV光强、水流量和杀菌效果的对应关系，根据所述液体流量计和所述UV光强传感器反馈的信号，智能调节所述UV杀菌灯的开关和开关的数量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置，包括装置本体，其特征在于，所述装置本体包括UV杀菌控制柜(1)、UV杀菌控制面板(2)、UV杀菌传感器组件(7)、UV杀菌控制机构(4)、UV杀菌散热机构(3)、UV杀菌驱动机构(5)和UV杀菌灯(6)，所述UV杀菌控制机构(4)与UV杀菌传感器组件(7)、UV杀菌控制面板(2)、UV杀菌散热机构(3)、UV杀菌驱动机构(5)电性相连，所述UV杀菌灯(6)与所述UV杀菌驱动机构(5)电性相连，所述UV杀菌控制机构(4)、UV杀菌散热机构(3)和UV杀菌驱动机构(5)安装于所述UV杀菌控制柜(1)内部，所述UV杀菌控制面板(2)和所述UV杀菌灯(6)安装于所述UV杀菌控制柜(1)外部。
2.根据权利要求1所述的一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置，其特征在于：所述UV杀菌控制面板(2)包括触摸屏、指示灯、保持按钮、二置位旋钮，所述触摸屏与UV杀菌控制机构(4)连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置，其特征在于：所述指示灯包括高温报警指示灯、工作指示灯、UV杀菌灯和更换指示灯。
4.根据权利要求3所述的一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置，其特征在于：所述保持按钮包括急停按钮、UV杀菌灯启停按钮和系统启停按钮。
5.根据权利要求2所述的一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置，其特征在于：所述二置位旋钮包括模式切换旋钮。
6.根据权利要求1所述的一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置，其特征在于：所述UV杀菌传感器组件(7)包括液体流量计、UV光强传感器和温度传感器。
7.根据权利要求1所述的一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置，其特征在于：所述UV杀菌控制机构(4)包括PLC编程，用于实现所述基于前反馈的智能UV杀菌控制系统及其控制方法的前馈控制方法；所述UV杀菌控制机构同时用于接收所述UV杀菌传感器组件采集的数据，实现所述基于前反馈的智能UV杀菌控制系统及其控制方法的反馈控制方法。
8.根据权利要求1所述的一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置，其特征在于：所述UV杀菌控制机构(4)能够通过Modbus通信，获取二次供水泵房进水处余氯浓度信号。
9.根据权利要求1所述的一种基于前反馈的智能UV杀菌控制装置，其特征在于：所述触摸屏能够与所述UV杀菌控制机构进行通信，通信方式包括串行Modbus通信。
10.采用权利要求书1-9中任一项的基于前反馈的智能UV杀菌控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、模式切换旋钮用于切换基于前反馈的智能UV杀菌控制系统的两种工作模式，其分别为：自动模式和手动模式，PLC被设置为Modbus从站，预留了一个RS485通信端口，能够与二次供水泵房设备进行Modbus通信，获取余氯信号；
B、当基于前反馈的智能UV杀菌控制系统处于自动模式时，基于前反馈的智能UV杀菌控制系统结合余氯、UV光强信号、温度信号和流量信号，同时执行前馈控制方法和反馈控制方法；其中前馈控制方法和反馈控制方法分别为：
前馈控制方法为：基于二次供水泵房供水流量的数据分析，建立模糊控制表，存储于PLC中，基于前反馈的智能UV杀菌控制系统根据不同二次供水泵房不同时间段的供水流量的不同，智能控制UV杀菌灯(6)的启停数量；
反馈控制方法为：当温度低于温度保护设定值，余氯高于余氯设定值时，UV杀菌灯(6)不开启。当温度低于温度保护设定值，余氯低于余氯设定值时，UV杀菌灯(6)开启，并开始余氯检测定时周期，防止UV杀菌灯反复频繁启停。此期间，若温度高于温度保护设定值，则UV杀菌灯(6)立刻停止，并开始降温定时周期，等降温定时周期结束之后，才允许再次开启UV杀菌灯(6)。当温度高于温度保护设定值，余氯高于余氯设定值时，UV杀菌灯(6)不开启，并进入降温定时周期。此期间，若余氯低于余氯设定值，UV杀菌灯(6)不开启，但开始余氯检测定时周期。当温度高于温度保护设定值，余氯低于余氯设定值时，UV杀菌灯(6)不开启，并开始降温定时周期和余氯检测定时周期。同时，基于前反馈的智能UV杀菌控制系统会基于预先计算的UV光强、水流量和杀菌效果的对应关系，根据所述液体流量计和所述UV光强传感器反馈的信号，智能调节所述UV杀菌灯(6)的开关和开关的数量。
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| CN108101148A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-06-01 | 无锡中安工程设备制造有限公司 | 一种智能uv杀菌系统 |
| CN211847233U (zh) * | 2019-12-31 | 2020-11-03 | 无锡中安工程设备制造有限公司 | 一种基于前反馈的智能uv杀菌控制装置 |
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2019
- 2019-12-31 CN CN201911415691.0A patent/CN111039349A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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