CN112000061B - 一种基于plc的船舶油污水监测排放系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于PLC的船舶油污水监测排放系统，所述系统包括：上位机，PLC控制器，也称为电控箱，和船舶舱底油污水分离器，所述上位机通过与所述PLC控制器相连接，所述上位机用于监控PLC控制器的工作状态及向所述PLC控制器发布控制程序；所述PLC控制器与所述船舶舱底油污水分离器相连接，所述PLC控制器监测到所述船舶舱底油污水分离器分离后的污水满足排放标准时，所述PLC控制器控制所述船舶舱底油污水分离器将污水排出船外。本发明通过设置具体结构的船舶舱底油污水分离器使得油污水分离效率大大提高，特别设计了斜板组件，并采用上位机实时监测PLC控制器的工作状态，当判断其异常时，发出声光报警信号，并使其停止工作，确保了系统的安全性。

Description

一种基于PLC的船舶油污水监测排放系统
技术领域
本发明涉及计算机控制技术领域，特别是一种基于PLC的船舶油污水监测排放系统。
背景技术
船舶污水总体可分为生活污水和含油污水两大类：生活污水包括黑水和灰水(厨房灰水、洗涤灰水)，含油污水包括舱底油污水、油舱压载水、洗舱水。随着世界各国对海洋环境越来越重视，目前船舶污水的排放面临着以下几个方面的挑战：(1)法规要求越来越严格；(2)水力负荷越来越高及有机污染越来越严重；(3)特殊海域的零排放要求。
目前实船上所采用的传统继电接触式油水分离控制系统，由于电机及其控制设备长期在潮湿，盐雾和灰尘环境中工作，加之继电器接触器本身的结构特点，其寿命也受到一定的限制，维护保养工作也随维护人员的变动而有所不同，不能保证维护保养的质量和要求。
海洋环境保护已引起各级政府高度重视和社会各界的普遍关注。随着我国履行有关国际防污公约和落实国内相关法规力度的不断加大，随着经济发展带来的航运业的蓬勃发展，船舶数量迅猛增长，船舶污染水域防治工作显得越来越重要而紧迫。而船舶油污水防治作为船舶污染水域防治工作的重要组成部分，因其流动、分散的特殊性，使得监管工作很难落实到位，特别是人工检测和排放存在很大的随意性可能。如果对油污水的分离浓度检测、排放区域、排放量实施电脑程序化控制和记录，必将大幅提升主管部门的监管效率和质量，减少船舶人工检测和排放的随意性，实现源头防治船舶油污水污染水域。
此外，现有技术中，由于船舶舱底油污水分离器的结构设置不合理，导致油水分离效率低，影响了油水分离效率，导致油污水可能需要多次循环处理才能将污水处理到排放标准。
现有技术中，由于船舶的环境较为潮湿，PLC控制器的可能随时损坏，导致不能正常工作，影响油污水的处理和排放。
发明内容
本发明针对上述现有技术中的一个或多个缺陷，提出了如下技术方案。
一种基于PLC的船舶油污水监测排放系统，所述系统包括：上位机，PLC控制器和船舶舱底油污水分离器，
所述上位机通过与所述PLC控制器相连接，所述上位机用于监控PLC控制器的工作状态及向所述PLC控制器发布控制程序；
所述PLC控制器与所述船舶舱底油污水分离器相连接，所述PLC控制器监测到所述船舶舱底油污水分离器分离后的污水满足排放标准时，所述PLC控制器控制所述船舶舱底油污水分离器将污水排出船外。
更进一步地，所述船舶舱底油污水分离器包括：油污水仓、压力泵、双层粗过滤组件、精过滤组件及污油箱；所述压力泵与所述PLC控制器相连接，根据所述PLC控制器的控制信号启停所述压力泵；所述油污水仓通过管道连接过滤器后再通过管道连接到所述压力泵，所述压力泵通过管道与所述双层粗过滤组件相连接，以向所述双层粗过滤组件输送油污水，所述双层粗过滤组件设置有第一、二、三污油位传感器及第一、二、三电磁阀，当所述油污水输送到双层粗过滤组件后，污油位于其上层，所述PLC控制器检测到第一污油位传感器的采集的污油位达到第一位置时，所述PLC控制器控制第一电磁阀打开以向所述污油箱排放污油；油污水经过第一层粗过滤组件后，所述PLC控制器检测到第二污油位传感器的采集的污油位达到第二位置时，所述PLC控制器控制第二电磁阀打开以向所述污油箱排放污油；油污水经过第一层粗过滤组件后流向第二层粗过滤组件，油污水经过第二层粗过滤组件后，所述PLC控制器检测到第三污油位传感器的采集的污油位达到第三位置时，所述PLC控制器控制第三电磁阀打开以向所述污油箱排放污油；经过第二层粗过滤组件过滤的油污水如果满足排放标准，通过PLC控制的三通阀将其排出船外，如果不满足排放标准，则通过PLC控制的三通阀将其通过管道流向精过滤组件，经过所述精过滤组件过滤后污水如果达到排放标准，所述PLC控制器控制所述船舶舱底油污水分离器将污水排出船外，如果达不到排放标准，将经过所述精过滤组件过滤后污水通过管道输送至油污水仓再进行处理。
更进一步地，所述船舶舱底油污水分离器还具有油分浓度计，所述采集油分浓度计采集经过所述精过滤组件过滤后污水中油分浓度，并将所述油分浓度发送至所述PLC控制器，如果所述油分浓度满足排放标准，则所述PLC控制器控制所述油分浓度计向第四电磁阀发出打开信号，以将满足排放标准的污水排出船外，如果所述油分浓度不满足排放标准，则所述PLC控制器控制所述油分浓度计向第五电磁阀发出打开信号，以将不满足排放标准的污水输送至油污水仓再进行处理。
更进一步地，所述双层粗过滤组件上安装有第一压力表，所述精过滤组件安装有第二压力表，以实时监测双层粗过滤组件及精过滤组件内的压力。
更进一步地，所述双层粗过滤组件上安装有泄压阀，当所述双层粗过滤组件内的压力达到一阈值时，所述泄压阀自动打开进行泄压。
更进一步地，所述双层粗过滤组件设置有斜板组件，以将含有小颗粒油的舱底水进入所述斜板组件时，在斜板组件内进行聚集分离，形成较大的油滴浮至所述双层粗过滤组件的顶部。
更进一步地，所述排放标准为油分浓度≤15PPM。
更进一步地，所述油分浓度计连续记录所述船舶舱底油污水分离器处理水中的油分浓度，并在处理水超过排放标准时通过自动报警器报警，并将不符合排放标准的污水自动泄放返回舱底。
更进一步地，所述上位机用于监控PLC控制器的工作状态是指实时采集所述PLC控制器的温度、输入输出电压、环境湿度、油分浓度以及电磁阀开闭控制信号。
更进一步地，所述上位机基于采集的温度、输入输出电压、环境湿度、油分浓度以及电磁阀开闭控制信号判断所述PLC控制器是否正常，如果否，则发出警报，并向所述PLC控制器发出休眠指令使其进入休眠状态，如果是，所述PLC控制器通过控制信号控制相关设备的运行、停止和调速控制。
本发明的技术效果为：本发明提出了一种基于PLC的船舶油污水监测排放系统，所述系统包括：上位机，PLC控制器，也称为电控箱，和船舶舱底油污水分离器，所述上位机通过与所述PLC控制器相连接，所述上位机用于监控PLC控制器的工作状态及向所述PLC控制器发布控制程序；所述PLC控制器与所述船舶舱底油污水分离器相连接，所述PLC控制器监测到所述船舶舱底油污水分离器分离后的污水满足排放标准时，所述PLC控制器控制所述船舶舱底油污水分离器将污水排出船外。本发明通过设置具体结构的船舶舱底油污水分离器使得油污水分离效率大大提高，特别设计了斜板组件，更是提高了油水分离效率，且不耗水不耗电，节约能源，还设置了所述油分浓度计，方便实时监测油污水的处理效果，使得油污水的处理效率大大提高，且确保排出船外的污水是达标的污水，有利于环保，并采用上位机实时监测PLC控制器的工作状态，当判断其异常时，发出声光报警信号，并使其停止工作，如，发出休眠指令让其休眠，确保了系统的安全性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是根据本发明的实施例之一的一种基于PLC的船舶油污水监测排放系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1示出了本发明的一种基于PLC的船舶油污水监测排放系统，所述系统包括：上位机(未示出)，PLC控制器，也称为电控箱，和船舶舱底油污水分离器，所述上位机通过与所述PLC控制器相连接，所述上位机用于监控PLC控制器的工作状态及向所述PLC控制器发布控制程序；所述PLC控制器与所述船舶舱底油污水分离器相连接，所述PLC控制器监测到所述船舶舱底油污水分离器分离后的污水满足排放标准时，所述PLC控制器控制所述船舶舱底油污水分离器将污水排出船外。
本发明设计上位机、PLC控制器和船舶舱底油污水分离器三级组成的船舶油污水监测排放系统，可以实时地监测油污水处理情况，并将处理后达到排放标准的污水排出船舱外，其运行效率高，并可以记录污水处理情况，这是本发明的重要发明点之一。
在一个实施例中，针对现有的油污水分离设备的不足，设计了本发明的所述船舶舱底油污水分离器具体结构，其包括：油污水仓、压力泵、双层粗过滤组件、精过滤组件及污油箱；所述压力泵与所述PLC控制器相连接，根据所述PLC控制器的控制信号启停所述压力泵；所述油污水仓通过管道连接过滤器后再通过管道连接到所述压力泵，所述压力泵通过管道与所述双层粗过滤组件相连接，以向所述双层粗过滤组件输送油污水，所述双层粗过滤组件设置有第一、二、三污油位传感器及第一、二、三电磁阀，当所述油污水输送到双层粗过滤组件后，污油位于其上层，所述PLC控制器检测到第一污油位传感器的采集的污油位达到第一位置时，所述PLC控制器控制第一电磁阀打开以向所述污油箱排放污油；油污水经过第一层粗过滤组件后，所述PLC控制器检测到第二污油位传感器的采集的污油位达到第二位置时，所述PLC控制器控制第二电磁阀打开以向所述污油箱排放污油；油污水经过第一层粗过滤组件后流向第二层粗过滤组件，油污水经过第二层粗过滤组件后，所述PLC控制器检测到第三污油位传感器的采集的污油位达到第三位置时，所述PLC控制器控制第三电磁阀打开以向所述污油箱排放污油；经过第二层粗过滤组件过滤的油污水如果满足排放标准，通过PLC控制的三通阀将其排出船外，如果不满足排放标准，则通过PLC控制的三通阀将其通过管道流向精过滤组件，经过所述精过滤组件过滤后污水如果达到排放标准，所述PLC控制器控制所述船舶舱底油污水分离器将污水排出船外，如果达不到排放标准，将经过所述精过滤组件过滤后污水通过管道输送至油污水仓再进行处理。
在一个实施例中，所述双层粗过滤组件上安装有第一压力表，所述精过滤组件安装有第二压力表，以实时监测双层粗过滤组件及精过滤组件内的压力。
在一个实施例中，所述双层粗过滤组件上安装有泄压阀，当所述双层粗过滤组件内的压力达到一阈值时，所述泄压阀自动打开进行泄压。
在一个实施例中，所述双层粗过滤组件设置有斜板组件，以将含有小颗粒油的舱底水进入所述斜板组件时，在斜板组件内进行聚集分离，形成较大的油滴浮至所述双层粗过滤组件的顶部。
本发明中，在所述双层粗过滤组件的上腔体(即第一层粗过滤组件)进行舱底水的粗分离，由于油水比重不同，大油滴逐渐的浮上设备顶部；含有小颗粒油的舱底水向下进入特制的斜板组，在斜板组内进行聚集分离，形成较大的油滴浮至上腔体的顶部；含有细小颗粒油滴的舱底水继续向下经过精过滤器，除去水中的颗粒物，然后进入下腔体的滤芯(即第二层粗过滤组件)，使油污水中得小颗粒油滴和乳化油滴形成大油滴，浮至上部，实现分离，通过滤芯处理的水，含油浓度较低的处理水(含油量≤15PPM)可以直接排出舷外，当经过滤芯处理后上的水含油浓度超标时(含油量>15PPM)设备可以自动转入精过滤组件，处理后合格的水(含油量≤15PPM)可以直接排出舷外，经过精过过滤组件处理后不合格的水(含油量>15PPM)，返回舱底。上腔体分离出来的油聚集在上腔体顶部，当油位达到油面检测器的检测位置时，油位电极发出信号，传递给电控系统，通过电控系统打开排油电磁阀，在设定的时间进行排油。下腔体极少量的油分离出来后聚集在下腔体顶部，通过观察管中液位满油时，手动打开排油截止阀排除油后关闭截止阀。本发明通过设置具体结构的船舶舱底油污水分离器使得油污水分离效率大大提高，特别设计了斜板组件，更是提高了油水分离效率，且不耗水不耗电，节约能源，这是本发明的重要发明点之一。
在一个实施例中，所述船舶舱底油污水分离器还具有油分浓度计，所述采集油分浓度计采集经过所述精过滤组件过滤后污水中油分浓度，并将所述油分浓度发送至所述PLC控制器，如果所述油分浓度满足排放标准，则所述PLC控制器控制所述油分浓度计向第四电磁阀发出打开信号，以将满足排放标准的污水排出船外，如果所述油分浓度不满足排放标准，则所述PLC控制器控制所述油分浓度计向第五电磁阀发出打开信号，以将不满足排放标准的污水输送至油污水仓再进行处理。所述油分浓度计连续记录所述船舶舱底油污水分离器处理水中的油分浓度，并在处理水超过排放标准时通过自动报警器报警，并将不符合排放标准的污水自动泄放返回舱底。
本发明设置了所述油分浓度计，方便实时监测油污水的处理效果，使得油污水的处理效率大大提高，且确保排出船外的污水是达标的污水，有利于环保，这是本发明的另一重要发明点。
在一个实施例中，所述上位机用于监控PLC控制器的工作状态是指实时采集所述PLC控制器的温度、输入输出电压、环境湿度、油分浓度以及电磁阀开闭控制信号，所述上位机基于采集的温度、输入输出电压、环境湿度、油分浓度以及电磁阀开闭控制信号判断所述PLC控制器是否正常，如果否，则发出警报，并向所述PLC控制器发出休眠指令使其进入休眠状态，如果是，所述PLC控制器通过控制信号控制相关设备的运行、停止和调速控制。由于所述PLC控制器所处的工作环境较为恶劣，本发明中采用上位机实时监测PLC控制器的工作状态，当判断其异常时，发出声光报警信号，并使其停止工作，如，发出休眠指令让其休眠，确保了系统的安全性，这是本发明的另一重要发明点。
最后所应说明的是：以上实施例仅以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种基于PLC的船舶油污水监测排放系统，其特征在于，所述系统包括：上位机，PLC控制器和船舶舱底油污水分离器；
所述上位机通过与所述PLC控制器相连接，所述上位机用于监控PLC控制器的工作状态及向所述PLC控制器发布控制程序；
所述PLC控制器与所述船舶舱底油污水分离器相连接，所述PLC控制器监测到所述船舶舱底油污水分离器分离后的污水满足排放标准时，所述PLC控制器控制所述船舶舱底油污水分离器将污水排出船外；
所述船舶舱底油污水分离器包括：油污水仓、压力泵、双层粗过滤组件、精过滤组件及污油箱；所述压力泵与所述PLC控制器相连接，根据所述PLC控制器的控制信号启停所述压力泵；所述油污水仓通过管道连接过滤器后再通过管道连接到所述压力泵，所述压力泵通过管道与所述双层粗过滤组件相连接，以向所述双层粗过滤组件输送油污水，所述双层粗过滤组件设置有第一、二、三污油位传感器及第一、二、三电磁阀，当所述油污水输送到双层粗过滤组件后，污油位于其上层，所述PLC控制器检测到第一污油位传感器的采集的污油位达到第一位置时，所述PLC控制器控制第一电磁阀打开以向所述污油箱排放污油；油污水经过第一层粗过滤组件后，所述PLC控制器检测到第二污油位传感器的采集的污油位达到第二位置时，所述PLC控制器控制第二电磁阀打开以向所述污油箱排放污油；油污水经过第一层粗过滤组件后流向第二层粗过滤组件，油污水经过第二层粗过滤组件 后，所述PLC控制器检测到第三污油位传感器的采集的污油位达到第三位置时，所述PLC控制器控制第三电磁阀打开以向所述污油箱排放污油；经过第二层粗过滤组件过滤的油污水如果满足排放标准，通过PLC控制的三通阀将其排出船外，如果不满足排放标准，则通过PLC控制的三通阀将其通过管道流向精过滤组件，经过所述精过滤组件过滤后污水如果达到排放标准，所述PLC控制器控制所述船舶舱底油污水分离器将污水排出船外，如果达不到排放标准，将经过所述精过滤组件过滤后污水通过管道输送至油污水仓再进行处理；所述船舶舱底油污水分离器还具有油分浓度计，所述油分浓度计采集经过所述精过滤组件过滤后污水中油分浓度，并将所述油分浓度发送至所述PLC控制器，如果所述油分浓度满足排放标准，则所述PLC控制器控制所述油分浓度计向第四电磁阀发出打开信号，以将满足排放标准的污水排出船外，如果所述油分浓度不满足排放标准，则所述PLC控制器控制所述油分浓度计向第五电磁阀发出打开信号，以将不满足排放标准的污水输送至油污水仓再进行处理；
所述双层粗过滤组件上安装有第一压力表，所述精过滤组件安装有第二压力表，以实时监测双层粗过滤组件及精过滤组件内的压力；
所述双层粗过滤组件上安装有泄压阀，当所述双层粗过滤组件内的压力达到一阈值时，所述泄压阀自动打开进行泄压；
所述双层粗过滤组件设置有斜板组件，以将含有小颗粒油的舱底水进入所述斜板组件时，在斜板组件内进行聚集分离，形成较大的油滴浮至所述双层粗过滤组件的顶部；
所述油分浓度计连续记录所述船舶舱底油污水分离器处理水中的油分浓度，并在处理水超过排放标准时通过自动报警器报警，并将不符合排放标准的污水自动泄放返回舱底；所述上位机用于监控PLC控制器的工作状态是指实时采集所述PLC控制器的温度、输入输出电压、环境湿度、油分浓度以及电磁阀开闭控制信号；所述上位机基于采集的温度、输入输出电压、环境湿度、油分浓度以及电磁阀开闭控制信号判断所述PLC控制器是否正常，如果否，则发出警报，并向所述PLC控制器发出休眠指令使其进入休眠状态，如果是，所述PLC控制器通过控制信号控制相关设备的运行、停止和调速控制。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述排放标准为油分浓度≤15PPM。
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