CN1110454C - 混凝剂加注自动控制的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过在线分析絮凝绒体特征来实现混凝剂加注自动控制的方法和系统。本发明使用了在水下通过絮凝绒体采集传感器进行实时采集经缓慢减速后的絮凝绒体的图象，然后再由计算机进行实时图象处理，根据绒体的大小、形状、紧密程度这些与沉淀速度有关的参数，算出其“等效直径”，因此它与沉淀水浊度有更好的相关性，并用它与设定值的偏差来控制混凝剂的加注量。设定值根据沉淀水浊度要求由计算机自动调整。

Description

混凝剂加注自动控制的方法和系统

技术领域：

本发明是一种通过在线分析絮凝绒体特征来实现混凝剂加注自动控制的方法和系统。属给水工程领域。

背景技术：

在国内外的自来水生产过程中，都有根据进水水质和出水要求适量投放混凝剂的问题。混凝剂投放过少会使沉淀水达不到要求的指标，过多则浪费混凝剂，且反而使沉淀水指标下降。长期以来混凝剂加注量的确定是靠烧杯试验，或者观察反应池絮凝情况凭经验确定。这需耗费大量人力，速度慢，且不能实现在线自动控制。目前，国内外混凝剂加注的自动控制方法，主要有前馈、中馈和后馈三种。前馈控制就是根据原水中影响混凝的各种因素的数值确定加注量。由于系统庞大、投资大，很难全面选择参数，且有些参数不易实现在线检测。所以前馈控制一直没有推广应用。后馈控制由于其滞后时间太长1-3小时。所以控制效果差，也未推广应用。中馈控制目前常用流动电流法和絮凝绒体检测法。流动电流法因有些干扰物质，破坏探头表面的正常吸附和脱附，有时效果不理想。而且前絮凝绒体检测法都是通过间接方法推算出绒体的直径，而且它还与浊度等其他因素有关。另外实际绒体形状各异，并非球体，仅用直径不能全面表示它的沉淀特性，因此效果也不很理想。

发明内容：

本发明的目的是根据一种通过在线分析絮凝绒体特征来实现混凝剂加注自动控制的方法和系统。即要更准确的测量绒体，包括它的大小、形状、紧密程度这些和绒体沉淀速度有关的特性，以便与最终控制的沉淀水浊度有更好的相关性，并用它来控制加注量，以达到更好的控制效果。

为达到下述目的，本发明采用下述技术方案：

一种通过在线分析絮凝绒体特征来实现混凝剂加注自动控制的方法，其特征在于：原水进入混合反应池，在混合反应池的水下通过絮凝绒体采集传感器实时采集经缓慢减速后的絮凝绒体的图象；计算机软件设计成每5秒采集一幅图象的数据，然后，经数字滤波、图象增强、图象二值化的处理，去除干扰和噪声，形成二值化的图象数据块；通过计算机算出每幅图象的绒体个数和每个绒体面积、周长、长宽比、中孔面积这些与绒体沉积速度有关的参数；根据所述参数，算出绒体的平均等效直径，并用此数值与设定的数值进行比较，其差值经PID运算后，得到所需的加注率，再乘上水流量，得到加注量；再经PID转换，输出电流信号来控制加注泵的加注量。

通过图象采集卡与软件可以将活动图象实时显示在显示屏上。

根据最终目标参数沉淀水浊度与要求值的偏差，考虑一定的时滞后，自动改变等效直径的设定值。

混凝剂加注自动控制的方法所使用的系统的结构为：一个进水泵进口接通泵水而出口接通一个混合反应池，混合反应池出口连通一个沉淀池进口；混合反应池中安装一个水中絮凝绒体图象采集传感器，该传感器的输出经图象接口连接计算机；一个混凝剂池出口经一个加注泵接通混合反应池的进口，计算机的一个输出经输入输出接口接通加注泵的控制电路；进水泵连通混合反应池的管路上连接一个流量计，沉淀池出口管路上连接浊度计，流量计和浊度计的输出均经输入输出接口连接计算机；计算机连接一个显示屏。

附图说明：

图1是根据本发明提出的一种通过在线分析絮凝绒体特征来实现混凝剂加注自动控制的方法和系统的示意图。

具体实施方式：

下面结合图1详细说明依据本发明提出的具体实施方法和系统及其工作情况。

本发明是原水经进水泵3后，其流量经计量计4、输入输出口5后，数据进入计算计6；其水进入混合反应池13，在混合反应池13的水下，安装一个水中絮凝绒体图象采集传感器12(专利申请号为：98223102.4)，使混合反应池13流速较快的水，进入絮凝绒体图象采集传感器12后会缓慢下降，以确保绒体布碎。缓慢下降的原水经过取样窗口，由工业摄像机摄下流动的水中的绒体的图象，该图象的视频信号，经图象接口8送达计算机6，通过图象采集卡与软件将活动图象实时显示在显示屏上。因此在显示屏上可看到水中绒体的大小、形状和流动的图象。计算机6软件设计成每5秒采集一幅图象的数据，然后，经数字滤波、图象增强、图象二值化的处理，去除干扰和噪声，形成二值化的图象数据块，再算出每幅图象的绒体个数和每个绒体面积、周长、长宽比、中孔面积这些与绒体沉积速度有关的参数；综合以上参数，算出绒体的平均等效直径，并用此数值与设定的数值进行比较，其差值经PID运算后，得到所需的加注率，再乘上水流量，得到加注量；再经D/A转换，光隔离、放大的处理，通过输入输出接口5输出标准电流信号，去控制加注泵2的加注量。加注混凝剂后的水经混合反应池13和沉淀池11送出。且经过浊度计10把浊度信号经输入输出接口5回送到计算机6。混凝剂池1的混凝剂经加注泵2进入反应池13。所有输入参数与输出参数，都在屏幕上实时显示。为了适应不同的水质，不同的水厂实际生产工艺、设备的情况，PID运算中的P(比例)、I(积分)、D(微分)参数，初始加注量，图象的对比度、亮度以及等效直径的设定值，都可在屏幕上用下拉式菜单自行设置。另外每5分钟计算机自动将水质的各参数如进水流量、加注量、设定的等效直径、实测的等效直径、沉淀水浊度以及日期、时间存入硬盘，作为数据库，以备以后调用。电源经漏电保护器9送到各个用电环节。

实践表明：在固定的生产工艺条件和水温变化不大的情况下、等效直径设定后能较长时间有效地进行控制，但当换了另一工厂或工艺参数变化或水温变化较大时，等效直径需重新设定。为了减少设定的麻烦，本系统又设计了一个自动设定功能，即根据最终目标参数沉淀水浊度与要求值的偏差，考虑一定的时滞后，自动改变等效直径设定值。这样设备不论安装在何处，经过一定时间适应后，即能自动完成设置工作。水温变化时也能自行修正设定值。

混凝剂加注自动控制的方法所使用的系统的结构为：一个进水泵3进口接通泵水而出口接通一个混合反应池13，混合反应池13出口连通一个沉淀池11进口；混合反应池中安装一个水中絮凝绒体图象采集传感器12，该传感器12的输出经图象接口8连接计算机6；一个混凝剂池1出口经一个加注泵2接通混合反应池13的进口，计算机6的一个输出经输入输出接口5接通加注泵2的控制电路；进水泵3连通混合反应池13的管路上连接一个流量计4，沉淀池11出口管路上连接浊度计10，流量计4和浊度计10的输出均经输入输出接口5连接计算机6；计算机6连接一个显示屏7。

Claims (4)

1.一种通过在线分析絮凝绒体特征来实现混凝剂加注自动控制的方法，其特征在于：原水进入混合反应池(13)，在混合反应池(13)的水下通过絮凝绒体采集传感器(12)实时采集经缓慢减速后的絮凝绒体的图象；计算机(6)软件设计成每5秒采集一幅图象的数据，然后，经数字滤波、图象增强、图象二值化的处理，去除干扰和噪声，形成二值化的图象数据块；通过计算机(6)算出每幅图象的绒体个数和每个绒体面积、周长、长宽比、中孔面积这些与绒体沉积速度有关的参数；根据所述参数，算出绒体的平均等效直径，并用此数值与设定的数值进行比较，其差值经PID运算后，得到所需的加注率，再乘上水流量，得到加注量；再经PID转换，输出电流信号来控制加注泵(2)的加注量。

2.根据权利要求1所述的混凝剂加注自动控制的方法，其特征在于：通过图象采集卡与软件将活动图象实时显示在显示屏(7)上。

3.根据权利要求1所述的混凝剂加注自动控制的方法，其特征在于：根据最终目标参数沉淀水浊度与要求值的偏差，考虑一定的时滞后，自动改变等效直径的设定值。

4.根据权利要求1所述的混凝剂加注自动控制的方法用的系统，其特征在于：系统的结构为：一个进水泵(3)进口接通泵水而出口接通一个混合反应池(13)，混合反应池(13)出口连通一个沉淀池(11)进口；混合反应池(13)中安装一个水中絮凝绒体图象采集传感器(12)，该传感器(12)的输出经图象接口(8)连接计算机(6)；一个混凝剂池(1)出口经一个加注泵接通混合反应池(13)的进口，计算机(6)的一个输出经输入输出接口(5)接通加注泵(2)的控制电路；进水泵(3)连通混合反应池(13)的管路上连接一个流量计(4)，沉淀池(11)出口管路上连接浊度计(10)，流量计(4)和浊度计(10)的输出均经输入输出接口(5)连接计算机(6)；计算机(6)连接一个显示屏(7)。

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