CN111847549A - 一种水质治理控制系统及水质治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水质治理控制系统及水质治理方法，包括控制终端、电源模块、传感器模块、外接大功率设备组和显示控制分析模块；其中，控制终端包括显示控制接口、通讯模块、继电器模块和MCU处理器，传感器模块连接并传输信号至通讯模块，通讯模块连接并传输信号至MCU处理器，显示控制分析模块连接显示控制接口，电源模块连接控制终端，外接大功率设备组连接继电器模块并受控制终端控制。其中本发明的有益效果是：在测量系统中采用独立的电源单独供电避免系统相互之间的干扰，采用高精度PH、溶解、氨氮等传感器通过MCU进行采集数据传送到网路上利用大数据分析装置给出合理建议。提高水质处理效果。

Description

一种水质治理控制系统及水质治理方法

技术领域

本发明涉及水质治理领域，特别涉及一种水质治理控制系统及水质治理方法。

背景技术

影响水质的最主要指标是pH值(酸碱度)、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢五项指标。对于这些指标必须实时严格的不间断的监控。其中溶解氧是指溶解于水中的氧。以每升水所含氧的毫克数表示。没有受到污染的水中，溶解氧呈饱和状态。适量的氧是鱼类和好氧菌生存和繁殖的基本条件。在—个大气压、温度为0度的淡水中，溶解氧呈饱和状态时的含量为10mg/L。在溶解氧低于4mg/L时，鱼类就难以生存。水被有机物污染后，由于好氧菌作用使其氧化，消耗掉溶解氧。如果得不到空气中氧的及时补充，那么水的活解氧就减少，最终导致水体变质。所以把溶解氧作为水质污染程度的一项指标。溶解氧越少，表明污染程度越严重。

水质处理按采用的方法手段分类，可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法四种。生物法是利用废水中的微生物的代谢作用分解水中可降解的有机物的一种方法，因为具有处理量大，投资省，经济可靠的特点，它是当今世界普遍的一种水处理方法。生物处理法根据参与作用的微生物的需氧情况，可分为好氧法和厌氧法两大类。一般情况，好氧法比较适用于较低浓度水质，如乙烯厂水质而厌氧法较适用于处理污泥和较高浓度的水质。好氧生物处理法可分为活性污泥法和生物膜法两大类。活性污泥法是水体自净的人工强化方法，是一种依靠活性污泥工作主体的去除水质中有机物的方法。存在于活性污泥中的好氧微生物必须在有氧气存在的条件下才能起作用。在水质处理生化系统的曝气池中，充氧效率与好氧微生物生长量成正相关性。水质增氧机溶解氧的供给量要根据好氧微生物的数量、生理特性、基质性质及浓度来综合考虑。这样，活性污泥才能处在良好的降解有机物的状态。根据试验表明，曝气池若供氧不足，活性污泥性能差，导致废水处理效果下降。为保证有充足的供氧，必须依靠一种设备来完成，例如曝气器。

水质处理需要监控溶解氧的含量，过低则立刻打开溶氧设备进行补氧，在水中的溶解氧值达标时候再关闭溶氧机。在一天当中，溶氧值是不断变化的，尤其是夜晚经常会出现溶氧值偏低的现象，经常会出现人为误判、管理不便的情况。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种水质治理控制系统及水质治理方法，本发明的技术方案是这样实施的：

一种水质治理控制系统，包括控制终端、电源模块、传感器模块、外接大功率设备组和显示控制分析模块；其中，所述控制终端包括显示控制接口、通讯模块、继电器模块和MCU处理器，所述传感器模块连接并传输信号至所述通讯模块，所述通讯模块连接并传输信号至MCU处理器，所述显示控制分析模块连接所述显示控制接口，所述电源模块连接所述控制终端，所述外接大功率设备组连接所述继电器模块并受所述控制终端控制。所述传感器模块包括亚硝酸盐传感器、氨氮传感器、PH传感器、硫化氢传感器和温度传感器，所述外接大功率设备组包括溶氧机。

优选地，所述电源模块包括电压转换模块、压敏电阻、放电管、隔离二极管和安规电容。

优选地，所述继电器模块包括隔离继电器和交流接触器。

优选地，所述控制终端还包括报警器。

优选地，所述控制终端还包括气压传感器和温湿度传感器。

优选地，所述显示控制分析模块包括网络云端储存模块和网络云端分析模块。

优选地，所述控制终端还包括GPRS模块。

优选地，所述控制终端还包括电压表模块，所述显示控制分析模块还包括指针电压表；所述电压表模块连接所述指针电压表。

优选地，所述传感器模块还包括传感器自动清洁装置。

一种水质处理方法，采用如权利要求1-9任意所述的一种水质治理控制系统，包括如下步骤：

S1：打开控制终端和显示控制分析模块，设置pH值(酸碱度)、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢5项指标的上下限；

S2：传感器模块采集水质的pH值(酸碱度)、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢5项指标并传输信息至控制终端；

S3：控制终端判断指标是否正常：当水质中溶氧值小于下限，则控制增氧机增氧，如溶氧值大于上限，则控制增氧机停止加氧；

S4：一段时间后回到S2步骤，采集水质中的pH值(酸碱度)、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢5项指标并传输信息至控制终端。

实施本发明的技术方案可解决现有技术中水质控制治理人工成本过高、效果不佳的技术问题；实施本发明的技术方案，通过水质智能治理控制系统，可实现24小时监控水体，提高水质控制效果，减少人工成本，预防水质恶化的技术效果。

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种实施例，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他的附图。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例1的实现电路图。

在上述附图中，各图号标记分别表示：

1，控制终端

1-1显示控制接口，1-2通讯模块，1-3继电器模块，1-4MCU处理器，

1-5报警器，1-6气压传感器，1-7温湿度传感器，1-8GPRS模块，

1-9电压表模块

2，电源模块

2-1电压转换模块，2-2压敏电阻，2-3放电管，2-4隔离二极管，

2-5安规电容

3，传感器模块

3-1亚硝酸盐传感器，3-2氨氮传感器，3-3PH传感器，3-4硫化氢传感器，

3-5温度传感器，3-6自动清洁装置

4，外接大功率设备组

5，显示控制分析模块

5-1电压表

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。

实施例1

在一种具体的实施例中，如图1和图2所示，一种水质治理控制系统，包括控制终端1、电源模块2、传感器模块3、外接大功率设备组4和显示控制分析模块5；

其中，控制终端1包括显示控制接口1-1、通讯模块1-2、继电器模块1-3和MCU处理器1-4，传感器模块3连接并传输信号至所述通讯模块1-2，通讯模块1-2连接并传输信号至MCU处理器1-4，显示控制分析模块5连接显示控制接口1-1，电源模块2连接控制终端1，外接大功率设备组4连接继电器模块1-3并受所述控制终端1控制；

传感器模块3包括亚硝酸盐传感器3-1、氨氮传感器3-2、PH传感器3-3、硫化氢传感器3-4和温度传感器3-5，外接大功率设备组4包括溶氧机、投料机、涌浪机、搅拌机和照明设备。

电源模块2包括2-1电压转换模块、2-2压敏电阻、2-3放电管、2-4隔离二极管和2-5安规电容；电压转换模块包括市电220V转15V模块、15V转5V模块和5V转3.3V模块。

在该实施例中，该系统主要应用于污水水体的监测，通过对水体中的中亚硝酸盐、氨氮、PH值、硫化氢和温度的监测，保证污水的水体能够达到相应的排放标准。首先在控制终端1上设定有关水质的指标的上下限，传感器模块3通过对水体的5项指标的实时监测，并将收集到的相关数据和信号即时传输中至通信模块1-2，通信模块1-2再将接收到的水质信号传输至MCU处理器1-4，MCU处理器1-4将收集到的相关的水质信息依据系统中相关水质信息数据的预设值进行相应的处理，同时将收集的数据结合当时环境运用大数据进行分析处理，当水体中的某一项指标出现异常时，MCU处理器1-4就会指令外接大功率设备组4针对异常的指标做出相应的操作，例如当水体中的PH值超过设定的上下限时，大功率外接设备组4会驱动加料机和搅拌机，调整水体的PH值使其达到预设的上下限的范围内，同时传感器模块3始终保持监测水体的各项指标，当传感器模块3监测到的PH值达到预设的上下限的范围时，通信模块1-2将会把相应的信息数据传输至MCU处理器1-4，MCU处理器1-4依据新的数据做出相应的指令操作，使外接大功率设备组4停止工作。

在该实施例中，通讯模块1-2通讯接口起到与传感器模块3的通讯作用，同时带过流、防雷等保护，保证能够持续稳定的工作。继电器模块1-3加强了强弱电分离隔离信号，防止干扰，保护系统稳定工作。MCU处理器1-4实时监控并处理收集各种信息。

在该实施例中，电源模块2包含的压敏电阻2-2和放电管2-3用来防止线路中的电压过大或者在遭遇雷击等恶劣情况下设备仍能够稳定的工作，使得该系统能够有效在任何时间下对水质的相关数据进行及时有效的处理和监测，保证水质能够始终满足标准要求。

在该实施例中，传感器模块3包含亚硝酸盐传感器3-1、氨氮传感器3-2、PH传感器3-3、硫化氢传感器3-4和温度传感器3-5。这五项指标意味着污水的水质是否达到净化标准，传感器模块3通过对水质的监测将相关的数据传输到控制终端1进行相应的记录和传输。

在该实施例中，显示控制分析模块5包含着终端触屏控制、手机电脑端显示控制、以及云端的存储和分析。显示控制分析模块5通过大数据的应用对收集的水质的相关指标的数据进行及时的存储记录和分析处理，使得系统能够及时有效的对相应的指标异常进行有效的分析处理，避免了人工操作存在的误差和大量的人力和物力的损耗，实现了高效的处理和监测的目的。

在一种优选的实施方式中，继电器模块1-3包括隔离继电器和交流接触器。

隔离继电器为了强弱电分离隔离信号，防止干扰，保护系统稳定工作，交流接触器的作用在于远距离隔离控制外接大功率设备4时能够更有效的保护继电器模块1-3。这样就使得在远程的手机移动端和电脑端就能够有效的控制系统，同时能够避免对系统造成损害。

在一种优选的实施方式中，控制终端1还包括报警器1-5。

当系统检测到水质的溶氧过低、水温异常、PH异常，或者传感器脱落时，报警器1-5就会发出警报。

在一种优选的实施方式中，控制终端1还包括气压传感器1-6和温湿度传感器1-7。

本实施方式可使系统感知周围环境的的情况包括环境的气压、温度和湿度，能够有效的结合当时的环境条件，结合水质的相关数据的情况下利用大数据做出有效的处理。

在一种优选的实施方式中，显示控制分析模块5包括网络云端储存模块和网络云端分析模块。

网络云端存储模块和网络云端分析模块利用大数据的对水质的溶氧过低、水温异常、PH值以及环境数据的相关数值进行储存和处理，使得显示控制分析模块5能够及时存储相关的水质和环境的数据并对相关的数据进行高效的处理，时刻保证水质符合相应的标准。

在一种优选的实施方式中，控制终端1还包括GPRS模块1-8。

GPRS模块1-8实现了通过移动电话访问移动网络实现无线服务技术用于数据互传与网络控制等服务，使得可以实现在远程的移动端就可以实现实时的接收水质的相关数据，并同时可以进行相应的远程操控。

在一种优选的实施方式中，控制终端1还包括电压表模块1-9，显示控制分析模块5还包括电压表5-1；电压表模块1-9连接所述电压表5-1。

电压表5-1可以显示电路中的电压数值，防止电路中的电压数值过大对线路和系统造成损害，使系统无论户在内还是户外恶劣的环境设备都能安全的运行。

在一种优选的实施方式中，传感器模块3还包括传感器自动清洁装置3-6。

自动清洁装置3-6作用于亚硝酸盐传感器3-1、氨氮传感器3-2、PH传感器3-3、硫化氢传感器3-4、温度传感器3-5，为了更好的让其长期稳定高精度的工作增加了可能。

在该具体的实施例中，如图2所示，电压转换模块2-1，15V电源模块为15V带保护的隔离电源模块为系统供电，转5V模块单独给各个模块提供充足的动力。

安规电容2-5为后面电路提供良好的电磁兼容效果。

隔离二极管2-4为各个模块提供更稳定的工作环境避免相互干扰。

继电器模块1-3作用体现为强弱电分离隔离信号，防止干扰，保护系统稳定工作。

实施例2

在一种优选的实施例中，一种水质处理方法，采用如权利要求1-9任意所述的一种水质治理控制系统，包括如下步骤：

S1：打开控制终端1和显示控制分析模块5，设置pH值(酸碱度)、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢5项指标的上下限；

S2：传感器模块3采集水质的pH值(酸碱度)、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢5项指标并传输信息至控制终端1；

S3：控制终端1判断指标是否正常：当水质中溶氧值小于下限，则控制增氧机增氧，如溶氧值大于上限，则控制溶氧机停止加氧；

S4：一段时间后回到S2步骤，采集水质中的pH值(酸碱度)、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢5项指标并传输信息至控制终端1。

本系统可以24小时不间断的对水质的pH值(酸碱度)、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢5项指标进行全天候的检测，节省了大量的人力，以及避免人力对数据监测的误差，实现对污水水质不间断的精准监测。

当控制终端1判断某个指标存在异常，对于水温、酸碱度等都能自动调节，通过外接大功率设备组4可以实现自动化(自动、手动、定时、远程等)，大大减少了水质监测和处理中的人工成本。

在设定好系统中溶氧值上下限后，系统实时监测当前溶氧值，当溶氧值低于设定值后自动打开溶氧机，在水中的溶氧值达到预设的溶氧值上限时自动关闭溶氧机，这样不但减少人为误经验的判断几率，而且更省电量、人工。

该系统能够24h实时全天候对相关的指标进行相应的监测，当检测到某项指标出现异常并作出调节之后，仍依照之前设定的限值对相应的指标进行实时监测，当某项指标出现异常时，控制终端1就会依据监测出的异常结果做出相应的操作，直至异常的指标达到预设的上下限范围之内。

需要指出的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (10)

1.一种水质治理控制系统及水质治理方法，其特征在于：包括控制终端、电源模块、传感器模块、外接大功率设备组和显示控制分析模块；其中，所述控制终端包括显示控制接口、通讯模块、继电器模块和MCU处理器，所述传感器模块连接并传输信号至所述通讯模块，所述通讯模块连接并传输信号至MCU处理器，所述显示控制分析模块连接所述显示控制接口，所述电源模块连接所述控制终端，所述外接大功率设备组连接所述继电器模块并受所述控制终端控制；所述传感器模块包括亚硝酸盐传感器、氨氮传感器、PH传感器、硫化氢传感器和温度传感器，所述外接大功率设备组包括溶氧机、投料机、涌浪机、搅拌机和照明设备。

2.根据权利要求1所述的一种水质治理控制系统，其特征在于：所述电源模块包括电压转换模块、压敏电阻、放电管、隔离二极管和安规电容；所述电压转换模块包括市电220V转15V模块、15V转5V模块和5V转3.3V模块。

3.根据权利要求2所述的一种水质治理控制系统，其特征在于：所述继电器模块包括隔离继电器和交流接触器。

4.根据权利要求1所述的一种水质治理控制系统，其特征在于：所述控制终端还包括报警器。

5.根据权利要求1所述的一种水质治理控制系统，其特征在于：所述控制终端还包括气压传感器和温湿度传感器。

6.根据权利要求4所述的一种水质治理控制系统，其特征在于：所述显示控制分析模块包括网络云端储存模块和网络云端分析模块。

7.根据权利要求4所述的一种水质治理控制系统，其特征在于：所述控制终端还包括GPRS模块。

8.根据权利要求1所述的一种水质治理控制系统，其特征在于：所述控制终端还包括电压表模块，所述显示控制分析模块还包括指针电压表；所述电压表模块连接所述指针电压表。

9.根据权利要求1所述的一种水质治理控制系统，其特征在于：所述传感器模块还包括传感器自动清洁装置。

10.一种水质处理方法，其特征在于：采用如权利要求1-9任意所述的一种水质治理控制系统，包括如下步骤：

S1：打开控制终端和显示控制分析模块，设置pH值(酸碱度)、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢5项指标的上下限；

S2：传感器模块采集水质的pH值(酸碱度)、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢5项指标并传输信息至控制终端；

S3：控制终端判断指标是否正常：当水质中溶氧值小于下限，则控制增氧机增氧，如溶氧值大于上限，则控制增氧机停止加氧；

S4：一段时间后回到S2步骤，采集水质中的pH值(酸碱度)、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢5项指标并传输信息至控制终端。

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