專利名稱：無人值守遠(yuǎn)程遙控分布污水處理控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是污水處理系統(tǒng)中的一種自控系統(tǒng)，主要涉及污水參數(shù)及布水狀態(tài)的自動(dòng)配置、調(diào)整、維護(hù)及遠(yuǎn)程遙控等。屬污水處理類(C02F)、布水或配水裝置類(E03B)、控制調(diào)節(jié)類(G05B)、通訊信息傳輸類(H04L)。
背景技術(shù)：
:現(xiàn)有的污水處理系統(tǒng)中污水水質(zhì)及處理工藝參數(shù)的控制方式多采用人工進(jìn)行:例如:①污水化學(xué)需氧量COD值、污水酸堿度PH值等污水參數(shù)值采用人工取樣、人工分析計(jì)算，然后按計(jì)算分析結(jié)果手工調(diào)整工藝參數(shù)。②鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)量也常用手動(dòng)微調(diào)。這些人工測量調(diào)整需要大量的技術(shù)人員值班，需在現(xiàn)場設(shè)化驗(yàn)室，其工作效率低，運(yùn)行管理成本高?，F(xiàn)有的污水處理系統(tǒng)中污水及布水各參數(shù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)一般采用一個(gè)控制器和多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成控制，常用的控制器是采用可編程邏輯控制器(PLC)。這種一個(gè)控制器的自控系統(tǒng)存在如下問題:I)若控制器出現(xiàn)損壞或故障，則整個(gè)系統(tǒng)必須停止運(yùn)行進(jìn)行檢修。2)若要保持不長時(shí)間停運(yùn)，必須設(shè)置一套完整控制和設(shè)備備用系統(tǒng)，而常期設(shè)置的備用設(shè)備不使用，易損壞，例如:控制箱內(nèi)控制器及各種輔助電器、水泵等。由此，浪費(fèi)資源，污水處理廠投資和維護(hù)成本高。中國發(fā)明專利《用于污水處理系統(tǒng)的可控布水分水器》(Π2011100067563)公開的《可控布水分水器》實(shí)現(xiàn)了污水布水的定位、定量和定時(shí)，可按工藝要求，對污水進(jìn)行控制輸送，水泵裝機(jī)容量下降，且布水均勻、使用便利和耐用。若采用一個(gè)主控制器的自控系統(tǒng)，也難以選用上述優(yōu)化布水的《用于污水處理系統(tǒng)的可控布水分水器》。上述現(xiàn)有自控系統(tǒng)中采用的PLC處理數(shù)據(jù)的能力有限，若用PLC搭建一套可遠(yuǎn)程遙控的無人值守且分布控制的系統(tǒng)，成本極高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的無人值守遠(yuǎn)程遙控分布污水處理控制系統(tǒng)，目的之一是解決污水處理廠常年值班技術(shù)人員較多、工作效率低、污水處理廠運(yùn)行管理成本高的問題。目的之二是解決現(xiàn)有污水自控系統(tǒng)的故障停機(jī)維修時(shí)間長，備用品易損壞，污水處理廠投資維護(hù)成本高的問題。目的之三就是解決現(xiàn)有的自控系統(tǒng)，不能滿足優(yōu)化布水機(jī)構(gòu)的自動(dòng)控制需求的問題。技術(shù)方案如下:無人值守遠(yuǎn)程遙控分布污水處理控制系統(tǒng)，其特征是I)設(shè)一臺(tái)主控制器和一臺(tái)以上的分控制器，主控制器和每臺(tái)分控制器均采用嵌入式系統(tǒng)，或者工控機(jī)加控制卡；嵌入式系統(tǒng)包括嵌入式系統(tǒng)芯片、輸入電路和輸出電路；主控制器和各分控制器間用通訊鏈連接；2)設(shè)置與主控制器連接的網(wǎng)絡(luò)遙控系統(tǒng)，包括:順次通訊連接的通訊模塊、互聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)端的聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器、遠(yuǎn)端的聯(lián)網(wǎng)手機(jī)或/和聯(lián)網(wǎng)電腦；3)與主控制器輸入電路連接的主傳感器中至少設(shè)有液位傳感器；與主控制器輸出電路連接的主執(zhí)行設(shè)備為可間斷運(yùn)行工藝輔助設(shè)備:工藝輔助設(shè)備為間斷運(yùn)行的設(shè)備，短期不運(yùn)行不影響污水被正常處理。4)與每臺(tái)分控制器輸出電路連接的分執(zhí)行機(jī)構(gòu)為污水處理的不可間斷運(yùn)行的主工藝設(shè)備:主工藝設(shè)備為必須連續(xù)運(yùn)行的處理工藝主體設(shè)備。上述主工藝設(shè)備可采用如下兩種之一:①設(shè)包括順次傳動(dòng)連接的步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)、減速箱、可控轉(zhuǎn)子、定位探頭的一臺(tái)可控布水分水器和進(jìn)水總管上裝一臺(tái)水泵，可控布水分水器出水口通過多路管道與多臺(tái)污水處理裝置或單元連通；控制可控布水分水器的分控制器內(nèi)需設(shè)有轉(zhuǎn)子停留時(shí)間計(jì)時(shí)單元。②設(shè)一臺(tái)水泵和多臺(tái)電磁閥，水泵裝在進(jìn)水總管上，電磁閥裝在與每臺(tái)污水處理裝置或單元連通的進(jìn)水支管上。上述主工藝設(shè)備可根據(jù)需要增設(shè)鼓風(fēng)機(jī)2B3，通過氣管向污水處理單元中的水供氧。上述工藝輔助設(shè)備可包括:污泥泵、清洗泵和格柵提升裝置。上述遠(yuǎn)端的聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器內(nèi)可設(shè)運(yùn)行存儲(chǔ)污水處理狀態(tài)和參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，以及能夠支撐數(shù)據(jù)庫長期在線值守的包括硬盤陣列、不間斷電源的計(jì)算機(jī)設(shè)備；或者購買或租賃能夠支撐數(shù)據(jù)庫長期在線值守的云端數(shù)據(jù)處理服務(wù)模塊。上述主傳感器可根據(jù)需要增設(shè)溫度傳感器、PH傳感器、COD在線監(jiān)控儀、DO在線監(jiān)控儀、ORP在線監(jiān)控儀、流量傳感器和電表的任意組合配置。上述與每臺(tái)分控制器輸入電路連接的液位傳感器2仏可采用超聲波液位計(jì)或浮球。上述通訊鏈連接可采用工業(yè)總線連接。上述主控制器和每臺(tái)分控制器布置可在同一組控制柜或機(jī)架內(nèi)，也可布置于不同的地點(diǎn)不同的控制柜或機(jī)架內(nèi)。上述通訊模塊和互聯(lián)網(wǎng)間可設(shè)路由器。本發(fā)明有益效果:I)本發(fā)明主控制器和各 分控制器間或各分控制器相互間形成互為備用。由于本發(fā)明主控制器功能設(shè)定為:①控制和計(jì)算水質(zhì)參數(shù)和工藝參數(shù)的最佳數(shù)值，并將參數(shù)保留、傳輸?shù)椒挚刂破饕约鞍l(fā)射到遠(yuǎn)處。②控制工藝輔助設(shè)備的運(yùn)行，主控制器不直接控制必須連續(xù)運(yùn)行的污水處理及布水機(jī)構(gòu)的主工藝設(shè)備。同時(shí)設(shè)置了一臺(tái)以上的分布分控制器，其功能為直接控制含污水處理及布水機(jī)構(gòu)的主工藝設(shè)備，由此實(shí)現(xiàn)了主控制器和各分控制器間或各分控制器相互間形成互為備用。例如:當(dāng)遭雷擊，主控制器損壞，各分布分控制器照常進(jìn)行水處理工藝，保證污水處理的照常運(yùn)行，不用馬上全部停運(yùn)檢修。如果當(dāng)遭雷擊，某一臺(tái)或幾臺(tái)分控制器損壞，其余的分控制器和污水處理單元照常運(yùn)行，只是污水處理量由100%下降一定比例，設(shè)計(jì)上一般有一定的冗余量，平時(shí)各自非滿負(fù)荷運(yùn)行，自動(dòng)控制負(fù)載均衡，不會(huì)造成處理能力浪費(fèi)。當(dāng)上述損壞情況發(fā)生時(shí)，剩下的系統(tǒng)可以滿負(fù)荷運(yùn)行，處理水量相差并不是太大。2)由于設(shè)置網(wǎng)絡(luò)遙控系統(tǒng)，可利用遠(yuǎn)程的聯(lián)網(wǎng)手機(jī)或電腦查看由主控制器整理發(fā)出的各個(gè)設(shè)備狀態(tài)及參數(shù)，修改工藝條件及參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；同時(shí)服務(wù)器上設(shè)置門檻算法，警告提示等手段，了解系統(tǒng)和設(shè)備損壞狀態(tài)，酌情安排檢修。當(dāng)遠(yuǎn)處的管理人員從聯(lián)網(wǎng)手機(jī)或電腦上不能收到任何站點(diǎn)信息，便可通過服務(wù)器程序或者人工判斷是否主控制器損壞或通訊故障，可安排一定時(shí)間內(nèi)檢修，而不必立即停機(jī)檢修，因污水處理照常在運(yùn)行。由此污水處理廠可實(shí)現(xiàn)無人值守和遠(yuǎn)程遙控，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)約管理成本。污水處理廠只有清潔工、保安和花匠，實(shí)現(xiàn)《無技術(shù)人員污水處理廠》。3)采用可控布水分水器和多路開關(guān)電磁閥，實(shí)現(xiàn)污水按工藝要求定位、定量和定時(shí)控制輸送；裝機(jī)容量下降、布水均勻、使用便利、耐用和不浪費(fèi)。4)設(shè)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫，當(dāng)污水廠受損，有備用數(shù)據(jù)，便于工況及運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)恢復(fù)。5) —般嵌入式系統(tǒng)或工控機(jī)加控制卡處理能力超過一般的PLC，較為容易的在低成本下處理復(fù)雜的控制功能，如主、分控制器的互為備用的自控以及遠(yuǎn)程遙控等功能。6)本系統(tǒng)特別適宜于中大型污水處理廠(場)，即每天污水處理量為100噸以上。

圖1本發(fā)明總電路方框圖，也稱為系統(tǒng)原理框圖。其中畫出了三臺(tái)分控制器。圖2每臺(tái)分控制器系統(tǒng)電路方框圖和對應(yīng)的可控布水分水器4的驅(qū)動(dòng)自控系統(tǒng)圖。圖3采用一臺(tái)水泵和可控布水分水器4的布水系統(tǒng)示意圖。圖4采用一臺(tái)水泵和多臺(tái)電磁閥的布水系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:無人值守遠(yuǎn)程遙控分布污水處理控制系統(tǒng)，如下組成:I)見圖1，某2000噸/日村鎮(zhèn)污水處理場，整個(gè)污水處理廠控制系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)主控制器I和五臺(tái)相同的分控制器2。(圖1中只畫出了三臺(tái)分控制器2)。主控制器I和每臺(tái)分控制器2均采用嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)包括嵌入式系統(tǒng)芯片、輸入電路和輸出電路。主控制器和每臺(tái)分控制器布置于同一控制柜內(nèi)用工業(yè)總線連接。2)見圖1，設(shè)置與主控制器I連接的網(wǎng)絡(luò)遙控系統(tǒng)3，包括:順次通訊連接的通訊模塊S1、路由器32、互聯(lián)網(wǎng)33，遠(yuǎn)端的聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器34、遠(yuǎn)端的聯(lián)網(wǎng)手機(jī)35和遠(yuǎn)端的聯(lián)網(wǎng)電腦36。遠(yuǎn)端的聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器34內(nèi)設(shè)有運(yùn)行存儲(chǔ)污水處理狀態(tài)和參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，以及能夠支撐數(shù)據(jù)庫長期在線值守的包括硬盤陣列、不間斷電源的計(jì)算機(jī)設(shè)備；或者購買或租賃能夠支撐數(shù)據(jù)庫長期在線值守的云端數(shù)據(jù)處理服務(wù)模塊。3)見圖1，與主控制器輸入電路連接的主傳感器IA中設(shè)有液位傳感器IA1,液位傳感器可采用超聲波液位計(jì)或浮球。污水處理廠還可按需要任意選擇增設(shè)溫度傳感器1A2、PH傳感器1A3、COD在線監(jiān)控儀1A4、DO在線監(jiān)控儀1A5、ORP在線監(jiān)控儀IA6、流量傳感器1A7、電表IA8等。與主控制器I輸出電路連接的工藝輔助設(shè)備IB包括:污泥泵IBp清洗泵IB2和格柵提升裝置IB3。4)見圖1、圖2，與每臺(tái)分控制器輸出電路連接的分執(zhí)行機(jī)構(gòu)2B為污水處理的主工藝設(shè)備2B ;本實(shí)施例主工藝設(shè)備采用如下系統(tǒng):設(shè)包括順次傳動(dòng)連接的步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)1、減速箱42、可控轉(zhuǎn)子43、定位探頭44的一臺(tái)可控布水分水器4?？刂瓶煽夭妓炙?br> 4的分控制器2內(nèi)需設(shè)有轉(zhuǎn)子停留時(shí)間計(jì)時(shí)單元2.1。定位探頭44也可以認(rèn)為是分傳感器2A中的轉(zhuǎn)子方位測位儀2A2。同時(shí)見圖3，可控布水分水器4進(jìn)水總管上裝一臺(tái)水泵2B1;出水口通過多路管道與六臺(tái)污水處理單元5連通。整個(gè)污水處理廠設(shè)五臺(tái)相同的分控制器2，所控制的全部污水處理單元5均放在一個(gè)污水工藝池中。本實(shí)施例未設(shè)鼓風(fēng)機(jī)2B3。上述可控布水分水器4的結(jié)構(gòu)詳細(xì)見中國發(fā)明專利《用于污水處理系統(tǒng)的可控布水分水器》(Z12011100067563)。這里結(jié)構(gòu)簡述如下:圓柱體主體中心開一個(gè)與外部的一臺(tái)水泵2Bi連通的不動(dòng)進(jìn)水孔，側(cè)面周向開設(shè)多個(gè)不動(dòng)出水口 ；主體內(nèi)腔裝可控轉(zhuǎn)子43，其下面開轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)水口并插入不動(dòng)進(jìn)水孔之中；可控轉(zhuǎn)子周向開一個(gè)徑向通路的可變位出水口。轉(zhuǎn)子上方支座上設(shè)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)、減速箱、定位盤、定位探頭等。工作過程:見圖2、圖3，當(dāng)污水由水泵2Bi通過固定和轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)水口壓入轉(zhuǎn)子內(nèi)腔后，轉(zhuǎn)子受伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)I和減速箱42驅(qū)動(dòng)變速而轉(zhuǎn)動(dòng)，通過分控制器2控制伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)后定位，此時(shí)定位盤將停留位置由定位探頭44送出信號返饋到分控制器2，再通過轉(zhuǎn)子停留時(shí)間計(jì)時(shí)單元2.1控制伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，用以控制停留時(shí)間，即布水時(shí)間。實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量自動(dòng)布水。可控布水分水器4 一般用于出水口管徑較大的管路，其范圍在 Φ80mm_Φ200mm。實(shí)施例2:本實(shí)施例2除以下特征外，其于與實(shí)施例1相同:見圖2、圖4，分執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用的主工藝設(shè)備2B為:進(jìn)水總管6上裝一臺(tái)水泵2B1;與每臺(tái)污水處理單元5連通的每根進(jìn)水支管7上裝一臺(tái)電磁閥2B2。當(dāng)污水由水泵2Bi送入布水總管6然后流入各布水支管7，通過分控制器2自動(dòng)控制電磁閥2B2，進(jìn)而控制進(jìn)入每臺(tái)污水處理單元5的污水流量。多路電磁閥開關(guān)一般用于出水口管徑Φ ( IOOmm的場合。
權(quán)利要求
1.無人值守遠(yuǎn)程遙控分布污水處理控制系統(tǒng)，其特征是 1)設(shè)一臺(tái)主控制器(I)和一臺(tái)以上的分控制器(2)，主控制器和每臺(tái)分控制器均采用嵌入式系統(tǒng)，或者工控機(jī)加控制卡；嵌入式系統(tǒng)包括嵌入式系統(tǒng)芯片、輸入電路和輸出電路；主控制器和各分控制器間用通訊鏈連接； 2)設(shè)置與主控制器連接的網(wǎng)絡(luò)遙控系統(tǒng)(3)，包括:順次通訊連接的通訊模塊、互聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)端的聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器、遠(yuǎn)端的聯(lián)網(wǎng)手機(jī)或/和聯(lián)網(wǎng)電腦； 3)與主控制器輸入電路連接的主傳感器中至少設(shè)有液位傳感器；與主控制器輸出電路連接的主執(zhí)行設(shè)備為可間斷運(yùn)行的工藝輔助設(shè)備(IB)； 4)與每臺(tái)分控制器輸出電路連接的分執(zhí)行機(jī)構(gòu)為污水處理的不可間斷運(yùn)行的主工藝設(shè)備(2B)。
2.按權(quán)利要求1所述污水處理控制系統(tǒng)，其特征是所述主工藝設(shè)備采用如下兩種之一:①設(shè)包括順次傳動(dòng)連接的步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)、減速箱、可控轉(zhuǎn)子、定位探頭的一臺(tái)可控布水分水器(4)和進(jìn)水總管上裝一臺(tái)水泵，可控布水分水器出水口通過多路管道與多臺(tái)污水處理裝置或單元(5)連通；控制可控布水分水器的分控制器內(nèi)需設(shè)有轉(zhuǎn)子停留時(shí)間計(jì)時(shí)單元；②設(shè)一臺(tái)水泵和多臺(tái)電磁閥，水泵裝在進(jìn)水總管上，電磁閥裝在與每臺(tái)污水處理裝置或單元連通的進(jìn)水支管上。
3.按權(quán)利要求2所述污水處理控制系統(tǒng)，其特征是所述主工藝設(shè)備增設(shè)鼓風(fēng)機(jī)。
4.按權(quán)利要求1所述污水處理控制系統(tǒng)，其特征是工藝輔助設(shè)備包括:污泥泵、清洗泵和格柵提升裝置。
5.按權(quán)利要求1所述污水處理控制系統(tǒng)，其特征是遠(yuǎn)端的聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器內(nèi)設(shè)運(yùn)行存儲(chǔ)污水處理狀態(tài)和參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，以及能夠支撐數(shù)據(jù)庫長期在線值守的包括硬盤陣列、不間斷電源的計(jì)算機(jī)設(shè)備；或者購買或租賃能夠支撐數(shù)據(jù)庫長期在線值守的云端數(shù)據(jù)處理服務(wù)模塊。
6.按權(quán)利要求1所述污水處理控制系統(tǒng)，其特征是主傳感器增設(shè)溫度傳感器、PH傳感器、COD在線監(jiān)控儀、DO在線監(jiān)控儀、ORP在線監(jiān)控儀、流量傳感器和電表的任意組合配置。
7.按權(quán)利要求1所述污水處理控制系統(tǒng)，其特征是與每臺(tái)分控制器輸入電路連接的液位傳感器采用超聲波液位計(jì)或浮球。
8.按權(quán)利要求1所述污水處理控制系統(tǒng)，其特征是所述通訊鏈連接為工業(yè)總線連接。
9.按權(quán)利要求1所述污水處理控制系統(tǒng)，其特征是所述通訊模塊和互聯(lián)網(wǎng)間設(shè)路由器。
全文摘要
無人值守遠(yuǎn)程遙控分布污水處理控制系統(tǒng)，設(shè)控制工藝輔助設(shè)備的一臺(tái)主控制器和控制主工藝設(shè)備的一臺(tái)以上分布分控制器，均用嵌入式系統(tǒng)或工控機(jī)加控制卡。并設(shè)與主控制器連接的網(wǎng)絡(luò)遙控系統(tǒng)，可與遠(yuǎn)端的手機(jī)或電腦通訊，并設(shè)污水處理狀態(tài)和參數(shù)數(shù)據(jù)庫的聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。主工藝設(shè)備為水泵和一臺(tái)可控布水分水器，或者水泵和多臺(tái)電磁閥。實(shí)現(xiàn)各控制器間互為備用，不因某一臺(tái)控制器故障，而全部停運(yùn)。不造成專用備品浪費(fèi)?？煽胤炙鲗?shí)現(xiàn)布水定位、定量和定時(shí)控制。管理者可用手機(jī)或電腦對污水處理進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程遙控和事故處理?？稍O(shè)按需配置的水質(zhì)傳感器，優(yōu)化處理工藝參數(shù)，避免技術(shù)人員常年值班。實(shí)現(xiàn)《無技術(shù)人員污水處理廠》。適宜日處理100噸以上廠采用。
文檔編號G05B19/418GK103116342SQ20131003613
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者丁樹久, 丁曉亮, 丁樹濤 申請人:丁樹濤