CN113149243A - 用于污水处理的深度反馈曝气系统、控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于污水处理的深度反馈曝气系统、控制系统及方法，用于污水处理的深度反馈曝气系统包括处理池，处理池底部均匀设置若干曝气喷口，若干曝气喷口的上部设置多层溶氧传感器盘，每一层溶氧传感器盘上均设置若干个溶氧传感器，溶氧传感器均设置在曝气喷口的非上方位置，所述的溶氧传感器用于测量其所在单位区域的氧浓度并且将测量信号发送给传感器信号处理电路，由传感器信号处理电路进行并行处理后上载到上位机，由上位机在获取每一层溶氧传感器盘上溶氧传感器的单位区域的氧浓度之后还原处理池内立体污水处理空间任一位置的氧浓度，然后由上位机通过处理池内立体污水处理空间任一位置的氧浓度对污水处理的曝气进行深度反馈。

Description

用于污水处理的深度反馈曝气系统、控制系统及方法
技术领域
本发明涉及污水处理的领域，尤其是一种用于污水处理的深度反馈曝气系统、控制系统及方法。
背景技术
在污水处理的反馈曝气相关的技术中，比较接近的现有技术有如，现有技术公开一种生化污水处理池的曝气系统，在该技术中，生化污水处理池的曝气系统包括有一生化曝气池，设置在生化曝气池底部的搅拌装置，以及在生化曝气池的内壁上对称设置有若干片曝气器总成，或在生化曝气池的内壁上设置有若干排列均匀的曝气器总成，一鼓风机组，其通过管道系统与曝气器总成连接，所述鼓风机组至少包括一组鼓风装置，所述鼓风装置通过电动二分阀连接管道与曝气器总成连接，所述电动二分阀还连接有管道，所述管道经过电磁阀和增压泵与曝气器总成连接，所述曝气器总成包括曝气预压管，设置在曝气预压管上的若干个排列均匀的曝气器以及设置在曝气预压管上的若干个溶解氧测定仪，上位机，与搅拌装置、鼓风装置以及溶解氧测定仪分别连接，所述溶解氧测定仪用于实时测定生化曝气池内的溶解氧含量，并将测定的数值传递至上位机内设置的比较模块，并与比较模块内设置的阈值进行比较，若测定的值小于设定的阈值时，发送反馈信号至控制模块，控制模块驱动执行模块对鼓风装置的变频器进行控制动作，以增大鼓风流量，或同时驱动增压泵向曝气预压管增压，以增大鼓风流量；若测定的值大于设定的阈值时，发送反馈信号至控制模块，控制模块驱动执行模块对鼓风装置的变频器进行控制动作，以减少鼓风流量，或同时控制伺服电机动作，加速搅拌装置的转动，增快氧溶解，该技术中采用了反馈调整的曝气控制方法，但是实际类似的现有技术采用的这类方法反馈的深度不够，主要是单一通过一个或多个溶解氧测定仪所测定的溶氧数据不能完全体现污水的空间水体各个区域的溶氧情况，所以相应的上位机也做不到高级的数据处理功能，控制的精度也达不到一些预期之目的，尤其是很多污水处理池的曝气系统在应用中对水体的溶氧均匀度与精度要求较高时，现有技术不能满足这种需求。
发明内容
为了克服现有的技术存在的不足,本发明提供一种用于污水处理的深度反馈曝气系统、控制系统及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于污水处理的深度反馈曝气系统，包括处理池，所述的处理池底部均匀设置若干曝气喷口，所述的若干曝气喷口的上部设置多层溶氧传感器盘，每一层溶氧传感器盘上均设置若干个溶氧传感器，溶氧传感器均设置在曝气喷口的非上方位置，所述的溶氧传感器用于测量其所在单位区域的氧浓度并且将测量信号发送给传感器信号处理电路，由传感器信号处理电路进行并行处理后上载到上位机，由上位机在获取每一层溶氧传感器盘上溶氧传感器的单位区域的氧浓度之后还原处理池内立体污水处理空间任一位置的氧浓度，然后由上位机通过处理池内立体污水处理空间任一位置的氧浓度对污水处理的曝气进行深度反馈。
其特征在于：还包括用于固定曝气喷口的曝气管集成板，还包括曝气管和曝气泵机，所述的曝气管集成板设置在处理池的底部，每一个曝气喷口均通过一个支管连通曝气泵机，若干支管共同集成在曝气管集成板内，若干支管的在传输线共同集成在曝气管内，每一个曝气喷口所连通的支管上均设置一个电控阀，通过调整曝气泵机的功率以及电控阀的开闭程度可以动态调整一个或多个曝气喷口的曝气速率。
其特征在于：所述的溶氧传感器盘包括设置在中部的中间盘以及设置在中间盘外围的外环盘，所述的中间盘与外环盘之间通过固定连接条固定连接，所述的中间盘上均匀分布设置若干溶氧传感器，所述的外环盘上均匀分布设置若干溶氧传感器。
一种用于污水处理的深度反馈曝气系统还包括搅拌设备，所述的搅拌设备包括设置在处理池顶部的搅拌电机，所述的搅拌电机向下连接搅拌轴，所述的搅拌轴穿过的溶氧传感器盘中部均设置圆形孔，所述的搅拌轴向两侧延伸设置搅拌轮，所述的搅拌轮向下延伸设置搅拌棒，所述的搅拌棒随搅拌轮旋转时其轨迹经过的溶氧传感器盘上设置空环，且中间盘与外环盘之间没有用于连接的固定连接条，每一个所述的搅拌棒上设置多个搅拌叶，所述的搅拌轮的中部还设置一个向下延伸的盘固定轴，所述的盘固定轴穿过其下部的中间盘中部设置的中间盘轴座，位于盘固定轴上的中间盘轴座上下两侧均设置限位环，所述的中间盘采用可悬浮的材质。
进一步，在处理池的上下空间不同层溶氧传感器盘上的溶氧传感器分布设置的密度不同。
一种用于污水处理的深度反馈曝气系统的控制系统，包括上位机，所述的上位机配置传感器信号处理电路，传感器信号处理电路与每一个溶氧传感器均电连接，传感器信号处理电路用于并行处理每一个溶氧传感器的信号后上载到上位机，由上位机在获取每一层溶氧传感器盘上溶氧传感器的单位区域的氧浓度之后还原处理池内立体污水处理空间任一位置的氧浓度，然后由上位机通过处理池内立体污水处理空间任一位置的氧浓度对污水处理的曝气进行深度反馈。
进一步所述的上位机与搅拌电机的控制电路、曝气泵机的控制电路、电控阀的控制电路均电连接，用于支持“上位机的控制参数形成控制信号并传输给每一个电控阀的控制电路、曝气泵机的控制电路、搅拌电机的控制电路，由每一个电控阀和曝气泵机和搅拌电机共同支持反馈调整”。
所述的上位机包括以下相连接的模块：
控制模块，用于一次或顺序打开曝气喷口，然后获取所有的溶氧传感器的信号后上载到上位机；
函数拟合模块，用于依据初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数；还用于依据初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数，还用于建立该函数的参数随周期变化的曲线；
数据还原模块，用于还原处理池内立体污水处理空间任一位置的初始氧浓度；
验证模块，用于使用三重积分计算对应的函数参数与空间坐标积分后的总体溶氧量是否与输出量相当以检验对应的函数参数，还用于调整对应的函数参数；
数据模型管理模块，用于将拟合的的函数与其参数随周期变化的曲线共同组成空间控制模型，还用于在反馈控制中使用成熟的空间控制模型生成控制参数；
反馈执行模块，用于利用控制参数形成控制信号并传输给每一个电控阀的控制电路、曝气泵机的控制电路、搅拌电机的控制电路，由每一个电控阀和曝气泵机和搅拌电机共同支持反馈调整。
上述的控制系统的控制方法，包括反馈控制步骤，所述的反馈控制包括若干不对等的控制周期：首先打开一个曝气喷口，然后获取所有的溶氧传感器的信号后上载到上位机，上位机还原处理池内立体污水处理空间任一位置的初始氧浓度；顺序打开多个曝气喷口然后获取所有的溶氧传感器的信号后上载到上位机，上位机还原处理池内立体污水处理空间任一位置的中间状态的所有氧浓度；上位机还原过程中依据初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数，并且使用三重积分计算对应的函数参数与空间坐标积分后的总体溶氧量是否与输出量相当以检验对应的函数参数，如果计算结果偏差大于阈值则调整对应的函数参数；进一步，依据初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数，之后，建立该函数的参数随周期变化的曲线，将上述的函数与其参数随周期变化的曲线共同组成空间控制模型；所有的曝气喷口均打开之后获取成熟的空间控制模型，在反馈控制中使用成熟的空间控制模型生成控制参数，利用控制参数形成控制信号并传输给每一个电控阀的控制电路、曝气泵机的控制电路、搅拌电机的控制电路，由每一个电控阀和曝气泵机和搅拌电机共同支持反馈调整。本发明的有益效果是，在本申请中的溶氧传感器或溶解氧测定仪所测定的溶氧数据就能完全体现污水的空间水体各个区域的溶氧情况，控制的精度也可以相应的极大提高；进一步的，本申请控制方法获得的空间控制模型并且尤其是成熟的空间控制模型是基于“初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数”构建的，而且经过了三重积分计算的检验，实际上利用了积分的运算优势能完全体现污水的空间水体各个区域的溶氧情况，所以控制的精度也能够极大提高，能够同时满足水体的溶氧控制的均匀度与精度要求。
附图说明
图1是本申请用于污水处理的深度反馈曝气系统实施例的一个整体结构示意图。
图2是本申请用于污水处理的深度反馈曝气系统实施例的一个整体结构示意图。
图3是本申请用于污水处理的深度反馈曝气系统溶氧传感器盘实施例的结构示意图。图4是本申请用于污水处理的深度反馈曝气系统溶氧传感器盘实施例的结构示意图。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
在具体实施中，本申请的用于污水处理的深度反馈曝气系统实施例，如图1所示的，包括处理池101，所述的处理池101底部均匀设置若干曝气喷口300，所述的若干曝气喷口300的上部设置多层溶氧传感器盘200，每一层溶氧传感器盘200上均设置若干个溶氧传感器201，溶氧传感器201均设置在曝气喷口300的非上方位置，所述的溶氧传感器201用于测量其所在单位区域的氧浓度并且将测量信号发送给传感器信号处理电路，由传感器信号处理电路进行并行处理后上载到上位机，由上位机在获取每一层溶氧传感器盘200上溶氧传感器201的单位区域的氧浓度之后还原处理池101内立体污水处理空间任一位置的氧浓度，然后由上位机通过处理池101内立体污水处理空间任一位置的氧浓度对污水处理的曝气进行深度反馈；在实施中，本申请的溶氧传感器201测量其所在单位区域的氧浓度并且将测量信号发送给传感器信号处理电路，由传感器信号处理电路进行并行处理后上载到上位机，由上位机在获取每一层溶氧传感器盘200上溶氧传感器201的单位区域的氧浓度之后还原处理池101内立体污水处理空间任一位置的氧浓度，然后由上位机通过处理池101内立体污水处理空间任一位置的氧浓度对污水处理的曝气进行深度反馈；实施中，所述的溶氧传感器201可以采用溶氧测定仪，则在本申请中多个溶解氧测定仪所测定的溶氧数据就能完全体现污水的空间水体各个区域的溶氧情况，控制的精度也可以相应的极大提高。
更加优选的实施中，本申请的用于污水处理的深度反馈曝气系统实施例还包括用于固定曝气喷口300的曝气管集成板301，还包括曝气管400和曝气泵机500，所述的曝气管集成板301设置在处理池101的底部，每一个曝气喷口300均通过一个支管连通曝气泵机500，若干支管共同集成在曝气管集成板301内，若干支管的在传输线共同集成在曝气管400内，每一个曝气喷口300所连通的支管上均设置一个电控阀，通过调整曝气泵机500的功率以及电控阀的开闭程度可以动态调整一个或多个曝气喷口300的曝气速率。
本申请的用于污水处理的深度反馈曝气系统实施例，如图4所示的，所述的溶氧传感器盘200包括设置在中部的中间盘202以及设置在中间盘202外围的外环盘203，所述的中间盘202与外环盘203之间通过固定连接条206固定连接，所述的中间盘202上均匀分布设置若干溶氧传感器201，所述的外环盘203上均匀分布设置若干溶氧传感器201。
本申请的用于污水处理的深度反馈曝气系统实施例，如图2-3所示的还包括搅拌设备，所述的搅拌设备包括设置在处理池101顶部的搅拌电机701，所述的搅拌电机701向下连接搅拌轴700，所述的搅拌轴700穿过的溶氧传感器盘200中部均设置圆形孔，所述的搅拌轴700向两侧延伸设置搅拌轮702，所述的搅拌轮702向下延伸设置搅拌棒704，所述的搅拌棒704随搅拌轮702旋转时其轨迹经过的溶氧传感器盘200上设置空环204，且中间盘202与外环盘203之间没有用于连接的固定连接条206，每一个所述的搅拌棒704上设置多个搅拌叶706，所述的搅拌轮702的中部还设置一个向下延伸的盘固定轴705，所述的盘固定轴705穿过其下部的中间盘202中部设置的中间盘轴座205，位于盘固定轴705上的中间盘轴座205上下两侧均设置限位环709，所述的中间盘202采用可悬浮的材质；在实施中所述的搅拌设备的搅拌电机701输出轴带动搅拌轴700转动，搅拌轴700带动搅拌轮702转动，搅拌轴700/搅拌轮702的转动均绕搅拌电机701的输出轴，搅拌轴700设置在搅拌轮702的中部，所以搅拌棒704均绕搅拌轮702的中部做圆周轨迹移动，所以中间盘202与外环盘203之间没有用于连接的固定连接条206而是留有空环204用于搅拌棒704均绕搅拌轮702的中部做圆周轨迹移动，为了使得中间盘202的位置相对固定，所述的盘固定轴705穿过其下部的中间盘202中部设置的中间盘轴座205，位于盘固定轴705上的中间盘轴座205上下两侧均设置限位环709，另外所述的中间盘202采用可悬浮的材质可以减少中间盘轴座205与其下部限位环709的摩擦。
本申请的用于污水处理的深度反馈曝气系统实施例，在优选的实施中，在处理池101的上下空间不同层溶氧传感器盘200上的溶氧传感器201分布设置的密度不同，实施中，因为曝气喷口300设置在底部，所以处理池101内上部空间的溶氧浓度随着高度会越来越均匀，所以实施中可以在处理池101的上部空间溶氧传感器盘200上的溶氧传感器201分布密度设置的较下部的低一些，这样可以节省比较多的溶氧传感器201。本申请的用于污水处理的深度反馈曝气系统的控制系统实施例包括上位机600，所述的上位机600配置传感器信号处理电路，传感器信号处理电路与每一个溶氧传感器201均电连接，传感器信号处理电路用于并行处理每一个溶氧传感器201的信号后上载到上位机，由上位机在获取每一层溶氧传感器盘200上溶氧传感器201的单位区域的氧浓度之后还原处理池101内立体污水处理空间任一位置的氧浓度，然后由上位机通过处理池101内立体污水处理空间任一位置的氧浓度对污水处理的曝气进行深度反馈；
实施中，传感器信号处理电路并行处理每一个溶氧传感器201的信号后上载到上位机，由上位机在获取每一层溶氧传感器盘200上溶氧传感器201的单位区域的氧浓度之后还原处理池101内立体污水处理空间任一位置的氧浓度，然后由上位机通过处理池101内立体污水处理空间任一位置的氧浓度对污水处理的曝气进行深度反馈，更具体的所述的上位机600与搅拌电机701的控制电路、曝气泵机500的控制电路、电控阀的控制电路均电连接，用于支持“上位机600的控制参数形成控制信号并传输给每一个电控阀的控制电路、曝气泵机500的控制电路、搅拌电机701的控制电路，由每一个电控阀和曝气泵机500和搅拌电机701共同支持反馈调整”。
在更具体的实施中，所述的上位机600包括以下相连接的模块：控制模块，用于一次或顺序打开曝气喷口300，然后获取所有的溶氧传感器201的信号后上载到上位机；函数拟合模块，用于依据初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池101内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数；还用于依据初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池101内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数，还用于建立该函数的参数随周期变化的曲线；数据还原模块，用于还原处理池101内立体污水处理空间任一位置的初始氧浓度；验证模块，用于使用三重积分计算对应的函数参数与空间坐标积分后的总体溶氧量是否与输出量相当以检验对应的函数参数，还用于调整对应的函数参数；
数据模型管理模块，用于将拟合的的函数与其参数随周期变化的曲线共同组成空间控制模型，还用于在反馈控制中使用成熟的空间控制模型生成控制参数；
反馈执行模块，用于利用控制参数形成控制信号并传输给每一个电控阀的控制电路、曝气泵机500的控制电路、搅拌电机701的控制电路，由每一个电控阀和曝气泵机500和搅拌电机701共同支持反馈调整。
在实施中，首先打开一个曝气喷口300，然后获取所有的溶氧传感器201的信号后上载到上位机，上位机还原处理池101内立体污水处理空间任一位置的初始氧浓度；顺序打开多个曝气喷口300然后获取所有的溶氧传感器201的信号后上载到上位机，上位机还原处理池101内立体污水处理空间任一位置的中间状态的所有氧浓度；上位机还原过程中依据初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池101内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数，并且使用三重积分计算对应的函数参数与空间坐标积分后的总体溶氧量是否与输出量相当以检验对应的函数参数，如果计算结果偏差大于阈值则调整对应的函数参数；进一步，依据初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池101内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数，之后，建立该函数的参数随周期变化的曲线，将上述的函数与其参数随周期变化的曲线共同组成空间控制模型；
所有的曝气喷口300均打开之后获取成熟的空间控制模型，在反馈控制中使用成熟的空间控制模型生成控制参数，利用控制参数形成控制信号并传输给每一个电控阀的控制电路、曝气泵机500的控制电路、搅拌电机701的控制电路，由每一个电控阀和曝气泵机500和搅拌电机701共同支持反馈调整。
所以本申请上述控制系统对应的控制方法的实施例包括步骤，包括反馈控制，所述的反馈控制包括若干不对等的控制周期：首先打开一个曝气喷口300，然后获取所有的溶氧传感器201的信号后上载到上位机，上位机还原处理池101内立体污水处理空间任一位置的初始氧浓度；顺序打开多个曝气喷口300然后获取所有的溶氧传感器201的信号后上载到上位机，上位机还原处理池101内立体污水处理空间任一位置的中间状态的所有氧浓度；上位机还原过程中依据初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池101内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数，并且使用三重积分计算对应的函数参数与空间坐标积分后的总体溶氧量是否与输出量相当以检验对应的函数参数，如果计算结果偏差大于阈值则调整对应的函数参数；进一步，依据初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池101内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数，之后，建立该函数的参数随周期变化的曲线，将上述的函数与其参数随周期变化的曲线共同组成空间控制模型；
所有的曝气喷口300均打开之后获取成熟的空间控制模型，在反馈控制中使用成熟的空间控制模型生成控制参数，利用控制参数形成控制信号并传输给每一个电控阀的控制电路、曝气泵机500的控制电路、搅拌电机701的控制电路，由每一个电控阀和曝
气泵机500和搅拌电机701共同支持反馈调整；
实施中，所述的溶氧传感器201可以采用溶解氧测定仪，通过上述方法获得的空间控制模型并且尤其是成熟的空间控制模型是基于“初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池101内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数”构建的，而且经过了三重积分计算的检验，实际上利用了积分的运算优势能完全体现污水的空间水体各个区域的溶氧情况，所以控制的精度也能够极大提高，能够同时满足水体的溶氧控制的均匀度与精度要求。

Claims (9)

1.一种用于污水处理的深度反馈曝气系统，其特征在于，包括处理池，所述的处理池底部均匀设置若干曝气喷口，所述的若干曝气喷口的上部设置多层溶氧传感器盘，每一层溶氧传感器盘上均设置若干个溶氧传感器，溶氧传感器均设置在曝气喷口的非上方位置，所述的溶氧传感器用于测量其所在单位区域的氧浓度并且将测量信号发送给传感器信号处理电路，由传感器信号处理电路进行并行处理后上载到上位机，由上位机在获取每一层溶氧传感器盘上溶氧传感器的单位区域的氧浓度之后还原处理池内立体污水处理空间任一位置的氧浓度，然后由上位机通过处理池内立体污水处理空间任一位置的氧浓度对污水处理的曝气进行深度反馈。
2.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的深度反馈曝气系统，其特征在于：还包括用于固定曝气喷口的曝气管集成板，还包括曝气管和曝气泵机，所述的曝气管集成板设置在处理池的底部，每一个曝气喷口均通过一个支管连通曝气泵机，若干支管共同集成在曝气管集成板内，若干支管的在传输线共同集成在曝气管内，每一个曝气喷口所连通的支管上均设置一个电控阀，通过调整曝气泵机的功率以及电控阀的开闭程度可以动态调整一个或多个曝气喷口的曝气速率。
3.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的深度反馈曝气系统，其特征在于：所述的溶氧传感器盘包括设置在中部的中间盘以及设置在中间盘外围的外环盘，所述的中间盘与外环盘之间通过固定连接条固定连接，所述的中间盘上均匀分布设置若干溶氧传感器，所述的外环盘上均匀分布设置若干溶氧传感器。
4.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的深度反馈曝气系统，其特征在于：还包括搅拌设备，所述的搅拌设备包括设置在处理池顶部的搅拌电机，所述的搅拌电机向下连接搅拌轴，所述的搅拌轴穿过的溶氧传感器盘中部均设置圆形孔，所述的搅拌轴向两侧延伸设置搅拌轮，所述的搅拌轮向下延伸设置搅拌棒，所述的搅拌棒随搅拌轮旋转时其轨迹经过的溶氧传感器盘上设置空环，且中间盘与外环盘之间没有用于连接的固定连接条，每一个所述的搅拌棒上设置多个搅拌叶，所述的搅拌轮的中部还设置一个向下延伸的盘固定轴，所述的盘固定轴穿过其下部的中间盘中部设置的中间盘轴座，位于盘固定轴上的中间盘轴座上下两侧均设置限位环，所述的中间盘采用可悬浮的材质。
5.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的深度反馈曝气系统，其特征在于：在处理池的上下空间不同层溶氧传感器盘上的溶氧传感器分布设置的密度不同。
6.一种用于污水处理的深度反馈曝气系统的控制系统，其特征在于：包括上位机，所述的上位机配置传感器信号处理电路，传感器信号处理电路与每一个溶氧传感器均电连接，传感器信号处理电路用于并行处理每一个溶氧传感器的信号后上载到上位机，由上位机在获取每一层溶氧传感器盘上溶氧传感器的单位区域的氧浓度之后还原处理池内立体污水处理空间任一位置的氧浓度，然后由上位机通过处理池内立体污水处理空间任一位置的氧浓度对污水处理的曝气进行深度反馈。
7.根据权利要求6所述的一种用于污水处理的深度反馈曝气系统的控制系统，其特征在于：所述的上位机与搅拌电机的控制电路、曝气泵机的控制电路、电控阀的控制电路均电连接，用于支持“上位机的控制参数形成控制信号并传输给每一个电控阀的控制电路、曝气泵机的控制电路、搅拌电机的控制电路，由每一个电控阀和曝气泵机和搅拌电机共同支持反馈调整”。
8.根据权利要求7所述的一种用于污水处理的深度反馈曝气系统的控制系统，其特征在于：
所述的上位机包括以下相连接的模块：
控制模块，用于一次或顺序打开曝气喷口，然后获取所有的溶氧传感器的信号后上载到上位机；
函数拟合模块，用于依据初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数；还用于依据初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数，还用于建立该函数的参数随周期变化的曲线；
数据还原模块，用于还原处理池内立体污水处理空间任一位置的初始氧浓度；
验证模块，用于使用三重积分计算对应的函数参数与空间坐标积分后的总体溶氧量是否与输出量相当以检验对应的函数参数，还用于调整对应的函数参数；
数据模型管理模块，用于将拟合的的函数与其参数随周期变化的曲线共同组成空间控制模型，还用于在反馈控制中使用成熟的空间控制模型生成控制参数；
反馈执行模块，用于利用控制参数形成控制信号并传输给每一个电控阀的控制电路、曝气泵机的控制电路、搅拌电机的控制电路，由每一个电控阀和曝气泵机和搅拌电机共同支持反馈调整。
9.权利要求6所述的控制系统的控制方法，其特征在于：包括反馈控制的步骤，所述的反馈控制包括若干不对等的控制周期：首先打开一个曝气喷口，然后获取所有的溶氧传感器的信号后上载到上位机，上位机还原处理池内立体污水处理空间任一位置的初始氧浓度；顺序打开多个曝气喷口然后获取所有的溶氧传感器的信号后上载到上位机，上位机还原处理池内立体污水处理空间任一位置的中间状态的所有氧浓度；上位机还原过程中依据初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数，并且使用三重积分计算对应的函数参数与空间坐标积分后的总体溶氧量是否与输出量相当以检验对应的函数参数，如果计算结果偏差大于阈值则调整对应的函数参数；进一步，依据初始氧浓度和中间状态的所有氧浓度数据拟合在某个确定控制周期时处理池内立体污水处理空间任一位置的位置坐标与氧浓度对应的函数，之后，建立该函数的参数随周期变化的曲线，将上述的函数与其参数随周期变化的曲线共同组成空间控制模型；所有的曝气喷口均打开之后获取成熟的空间控制模型，在反馈控制中使用成熟的空间控制模型生成控制参数，利用控制参数形成控制信号并传输给每一个电控阀的控制电路、曝气泵机的控制电路、搅拌电机的控制电路，由每一个电控阀和曝气泵机和搅拌电机共同支持反馈调整。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114940568A (zh) * 2022-07-02 2022-08-26 山东净慈环保科技有限公司 一种智慧型节能精准智能曝气系统

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103693738A (zh) * 2013-12-10 2014-04-02 辽宁省机械研究院有限公司 一种复合式半硝化-厌氧氨氧化自养脱氮装置和运行方法
CN105152463A (zh) * 2015-07-22 2015-12-16 济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司 一种多段曝气生物滤池
CN106430662A (zh) * 2016-11-30 2017-02-22 尚川（北京）水务有限公司 一种曝气控制系统及方法
CN107265625A (zh) * 2017-08-22 2017-10-20 河海大学 一种高原地区曝气系统及曝气方法
CN107867754A (zh) * 2018-01-11 2018-04-03 鲁东大学 一种节能型曝气池装置
CN108128891A (zh) * 2018-01-11 2018-06-08 鲁东大学 一种新式节能型曝气池装置
CN109354156A (zh) * 2018-12-12 2019-02-19 辽宁科技学院 一种生化污水处理池的曝气系统
KR101958231B1 (ko) * 2018-04-17 2019-03-19 환경시설관리 주식회사 하폐수 회분식처리 시스템
CN109879410A (zh) * 2019-03-27 2019-06-14 上海西派埃智能化系统有限公司 一种污水处理曝气控制系统
CN210855457U (zh) * 2019-09-29 2020-06-26 徐州市市政设计院有限公司 一种曝气控制系统
CN212246415U (zh) * 2020-04-20 2020-12-29 中麒赋能水务科技股份有限公司 Ednr极限脱氮反应器
CN112520947A (zh) * 2020-12-04 2021-03-19 王恒 一种用于高浓度污水处理的污水处理系统及污水处理工艺

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103693738A (zh) * 2013-12-10 2014-04-02 辽宁省机械研究院有限公司 一种复合式半硝化-厌氧氨氧化自养脱氮装置和运行方法
CN105152463A (zh) * 2015-07-22 2015-12-16 济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司 一种多段曝气生物滤池
CN106430662A (zh) * 2016-11-30 2017-02-22 尚川（北京）水务有限公司 一种曝气控制系统及方法
CN107265625A (zh) * 2017-08-22 2017-10-20 河海大学 一种高原地区曝气系统及曝气方法
CN107867754A (zh) * 2018-01-11 2018-04-03 鲁东大学 一种节能型曝气池装置
CN108128891A (zh) * 2018-01-11 2018-06-08 鲁东大学 一种新式节能型曝气池装置
KR101958231B1 (ko) * 2018-04-17 2019-03-19 환경시설관리 주식회사 하폐수 회분식처리 시스템
CN109354156A (zh) * 2018-12-12 2019-02-19 辽宁科技学院 一种生化污水处理池的曝气系统
CN109879410A (zh) * 2019-03-27 2019-06-14 上海西派埃智能化系统有限公司 一种污水处理曝气控制系统
CN210855457U (zh) * 2019-09-29 2020-06-26 徐州市市政设计院有限公司 一种曝气控制系统
CN212246415U (zh) * 2020-04-20 2020-12-29 中麒赋能水务科技股份有限公司 Ednr极限脱氮反应器
CN112520947A (zh) * 2020-12-04 2021-03-19 王恒 一种用于高浓度污水处理的污水处理系统及污水处理工艺

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114940568A (zh) * 2022-07-02 2022-08-26 山东净慈环保科技有限公司 一种智慧型节能精准智能曝气系统

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