本發(fā)明涉及污水處理技術領域，具體地，特別涉及一種污水處理提升泵運行系統(tǒng)。

背景技術：

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和城鎮(zhèn)化的推進，對城市污水處理的需求日益增加。當前我國雖然在城市污水處理廠的建設方面取得了較大進展，但是大部分污水處理廠都存在自動化水平低、輕視過程管理、能耗高、運維成本高等問題。污水處理系統(tǒng)中提升泵是第二大能耗設備，對提升泵的運行系統(tǒng)進行研究，對實現(xiàn)污水處理廠的降低能耗、無人值守、降低運維成本有重要意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種污水處理提升泵運行系統(tǒng)，以便實現(xiàn)污水處理廠提升泵的高效低耗運行，保障無人值守的運行模式，降低人工成本和運維成本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明使用以下技術方案：

本發(fā)明所述污水處理提升泵運行系統(tǒng)，包括：

液位測量裝置，位于污水池入口處，用于采集液位數(shù)據(jù)，并將液位數(shù)據(jù)傳至控制單元；

控制單元，與所述液位測量裝置連接，用于接收所述液位測量裝置采集的液位數(shù)據(jù)，并將液位數(shù)據(jù)傳至處理單元；

處理單元，通過無線網(wǎng)絡與所述控制單元連接，包括計算模塊，用于接收所述控制單元傳輸?shù)囊何粩?shù)據(jù)，并將液位數(shù)據(jù)進行優(yōu)化調(diào)度計算處理，且將處理結(jié)果傳至所述控制單元，通過所述控制單元控制提升泵的開啟和關閉。

優(yōu)選的，處理單元根據(jù)城市變電價收費政策，分為08:00-22:00和22:01-07:59兩個時段對提升泵的運行進行優(yōu)化調(diào)度。

優(yōu)選的，處理單元還包括統(tǒng)計模塊，用于統(tǒng)計提升泵的運行記錄。

進一步地，優(yōu)選的，控制單元根據(jù)提升泵的運行記錄，控制提升泵的開啟或者關閉。

優(yōu)選的，處理單元還包括通信模塊，用于發(fā)送預警消息。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果：

一、本發(fā)明所述污水處理提升泵運行系統(tǒng)中，處理單元對液位數(shù)據(jù)進行優(yōu)化調(diào)度處理，以確定最優(yōu)的污水處理提升泵運行方案，達到提升泵穩(wěn)定、高效、低耗的運行目的。

二、本發(fā)明通過控制單元控制提升泵的開啟或者關閉，通過處理單元發(fā)出預警消息，實現(xiàn)污水處理廠的智能管控，節(jié)能降本，保障無人值守的運行模式。

附圖說明

圖1是污水處理提升泵運行系統(tǒng)圖；

圖2是控制單元智能管控污水處理提升泵啟停優(yōu)選實施例的控制流程圖。

具體實施方式

結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進一步的說明。

圖1是污水處理提升泵運行系統(tǒng)圖，如圖1所示，本發(fā)明所述污水處理提升泵運行系統(tǒng)，包括：

液位測量裝置1，位于污水池入口處，用于采集液位數(shù)據(jù)，并將液位數(shù)據(jù)傳至控制單元2；

控制單元2，與所述液位測量裝置1連接，用于接收所述液位測量裝置1采集的液位數(shù)據(jù)，并將液位數(shù)據(jù)傳至處理單元3；

處理單元3，通過無線網(wǎng)絡與所述控制單元2連接，包括計算模塊，用于接收所述控制單元2傳輸?shù)囊何粩?shù)據(jù)，并將液位數(shù)據(jù)進行優(yōu)化調(diào)度計算處理，且將處理結(jié)果傳至所述控制單元2，通過所述控制單元2控制提升泵的開啟和關閉。

其中，處理單元3中還包括統(tǒng)計模塊，用于統(tǒng)計提升泵的運行記錄，例如，提升泵的運行時間、休息時間、維修時間以及購買時間等，便于根據(jù)提升泵的運行記錄控制提升泵輪換工作，降低運維成本。

處理單元3還包括通信模塊，用于發(fā)送預警消息，以保障無人值守的運行模式。

圖2是控制單元智能管控污水處理提升泵啟停優(yōu)選實施例的控制流程圖。如圖2所示，首先，確定提升泵的期望運行時長為2小時，以及污水處理廠中實際安裝的大功率提升泵和小功率提升泵的數(shù)量M、N，輸入至處理單元；其次，控制單元接收處理單元的啟停指令，得到需要開啟的大功率提升泵和小功率提升泵的數(shù)量m、n；再由控制單元對m與M的關系，n與N的關系進行判斷，并進行相應操作如下：

當m<M時，判斷m與實際已經(jīng)處于運行狀態(tài)的大功率提升泵數(shù)量K的關系，當m<K時，在已經(jīng)運行的K個大泵中找到最先到達2小時運行時長的停掉，直到m＝K；當m>＝K時，在剩余未運行的大泵中找到最先停機的啟動運行，直到m＝K；

當m<M，且n>＝N時，若n-N個小泵的流量大于至少1個大泵的流量，則至少增開1個最早停機的大泵，即當小泵數(shù)量不足時，一方面用現(xiàn)有的大泵來代替小泵，另一方面根據(jù)降低能耗的原則，在所需小泵的總流量大于大泵流量的情況下增開大泵，大泵無法處理的流量則進入下一循環(huán)累積，例如，圖2中顯示，當n-N個小泵的流量大于1個大泵的流量時，則增開1個最早停機的大泵；

當n<N時，判斷n與實際已經(jīng)處于運行狀態(tài)的小功率提升泵數(shù)量L的關系，當n<L時，在已經(jīng)運行的L個小泵中找到最先到達2小時運行時長的停掉，直到n＝L；當n>＝L時，在剩余未運行的小泵中找到最先停機的啟動運行，直到n＝L；

當n<N，且m>＝M時，若N-n個小泵的流量大于m-M個大泵的流量，則增開N-n個小泵；

當m>＝M，且n>＝N時，表示污水處理廠中所有提升泵已經(jīng)處于滿負荷運行狀態(tài)；

最后，將控制結(jié)果返回至處理單元。

工作時，在污水處理廠布置處理單元，在污水池污水入口處安裝液位傳感器，用于采集污水池的液位數(shù)據(jù)，且液位傳感器與控制單元的控制器相連接，控制器通過無線網(wǎng)絡與處理單元連接，向處理單元反饋控制結(jié)果，以便處理單元進行相應操作，完成污水處理提升泵的優(yōu)化調(diào)度及智能管控。

首先，需要在處理單元中錄入以下數(shù)據(jù)：

污水池允許的最大水位為12米，最小水位為1米；期望的提升泵的運行時長為2小時；大功率提升泵的額定排水量ΔQ_大和小功率提升泵的額定排水量ΔQ_小；污水處理廠中實際安裝的大功率提升泵和小功率提升泵的數(shù)量M、N；污水處理系統(tǒng)中最少處于運行的大功率提升泵和小功率提升泵的數(shù)量。

在處理單元中錄入上述已知數(shù)據(jù)之后，污水處理系統(tǒng)開始工作。由液位傳感器采集污水池的液位數(shù)據(jù)且設定每分鐘采集一次數(shù)據(jù)，并將液位數(shù)據(jù)傳至控制單元，由控制單元的控制器將液位數(shù)據(jù)傳至處理單元；處理單元根據(jù)以下優(yōu)化調(diào)度算法對液位數(shù)據(jù)進行計算處理：

計算k時刻污水池的流量

式中，h(k)為k時刻的液位數(shù)據(jù)，單位為米，Δt(k)為時間間隔，單位為分鐘，ΔQ(k)為k時刻的污水流量，單位為米/分鐘，為k時刻污水池的流量，單位為米/分鐘；

其中，由于污水池入場污水不是恒定的，而是高度非線性實時變化的。例如，在24小時內(nèi)，污水入場在中午11:00-13:00以及晚上18:00-20:00為高峰期，會出現(xiàn)污水入場量瞬間增大的現(xiàn)象。因此，對流量的計算進行去噪處理，以過濾突變的數(shù)據(jù)，防止污水處理提升泵的頻繁啟停。

Δq₁＝ΔQ(k)-ΔQ(k-1) (1-7)

Δq₂＝ΔQ(k-1)-ΔQ(k-2) (1-8)

式中，Δq₁為k時刻與k-1時刻的流量變化，單位為米/分鐘，Δq₂為k-1時刻與k-2時刻的流量變化，單位為米/分鐘，

當Δq₁或者Δq₂大于0.5米/分鐘時，即一分鐘內(nèi)流量變化大于0.5米時，放棄該組采樣數(shù)據(jù)。

根據(jù)實際生產(chǎn)中，城市用電的變電價收費政策，分為兩個時段考慮：

峰段08:00—22:00，調(diào)度方法為：

谷段22:01—07:59，調(diào)度方法為：

式中，

ΔQ_大為大功率提升泵的額定排水量，單位為米/分鐘，

ΔQ_小為小功率提升泵的額定排水量，單位為米/分鐘，

H_max為允許的污水池最大水位，單位為米，

h為污水池的當前水位，單位為米，

H_min為允許的污水池最低水位，單位為米，

m，n為整數(shù)，m表示開啟的大功率提升泵數(shù)量，n表示開啟的小功率提升泵數(shù)量，取m，n的最小值，即為k時刻需要開啟的大功率提升泵和小功率提升泵的數(shù)量。

處理單元根據(jù)上述優(yōu)化調(diào)度算法得出當前時刻需要開啟的大功率提升泵和小功率提升泵的數(shù)量m、n，將結(jié)果傳至控制單元，由控制單元根據(jù)當前提升泵的開啟情況來判斷是否需要切換提升泵，若不需要切換提升泵，則由液位傳感器采集下一時刻的液位數(shù)據(jù)，并由處理單元進行提升泵優(yōu)化調(diào)度算法計算。

若需要切換提升泵，則控制單元接收提升泵啟停指令之后，根據(jù)以下的控制流程，并結(jié)合處理單元中統(tǒng)計模塊所統(tǒng)計的提升泵的運行記錄，確定并控制需要開啟和關閉的提升泵：

判斷m與M的關系，n與N的關系，并進行相應操作如下：

當m<M時，判斷m與實際已經(jīng)處于運行狀態(tài)的大功率提升泵數(shù)量K的關系，當m<K時，在已經(jīng)運行的K個大泵中找到最先到達2小時運行時長的停掉，直到m＝K；當m>＝K時，在剩余未運行的大泵中找到最先停機的啟動運行，直到m＝K；

當m<M，且n>＝N時，若n-N個小泵的流量大于1個大泵的流量，則增開一個最早停機的大泵；

當n<N時，判斷n與實際已經(jīng)處于運行狀態(tài)的小功率提升泵數(shù)量L的關系，當n<L時，在已經(jīng)運行的L個小泵中找到最先到達2小時運行時長的停掉，直到n＝L；當n>＝L時，在剩余未運行的小泵中找到最先停機的啟動運行，直到n＝L；

當n<N，且m>＝M時，若N-n個小泵的流量大于m-M個大泵的流量，則增開N-n個小泵；

當m>＝M，且n>＝N時，表示污水處理廠中所有提升泵已經(jīng)處于滿負荷運行狀態(tài)；

根據(jù)提升泵的運行時長和休息時長，控制提升泵的開啟或者關閉，使提升泵輪換工作，實現(xiàn)所有提升泵的均衡磨損，降低運維成本；

最后，將控制結(jié)果返回至處理單元，由處理單元進行下一時刻的提升泵優(yōu)化調(diào)度計算，形成污水處理廠系統(tǒng)的循環(huán)運作。

通過控制單元智能控制提升泵的啟停，實現(xiàn)污水處理提升泵的無人值守，降低人工成本；且控制單元根據(jù)提升泵的運行時長，智能控制提升泵輪換工作，實現(xiàn)所有提升泵的均衡磨損，降低運維成本。

此外，當控制單元向處理單元傳遞所有提升泵已經(jīng)處于滿負荷運行狀態(tài)時，處理單元中的通信模塊向相關人員發(fā)送預警消息。

在提升泵的運行過程中，出現(xiàn)提升泵過熱、連續(xù)運行時間過長或者需要開啟或關閉的提升泵出現(xiàn)故障而無法正常啟動或關閉等問題時，控制單元會自動切換提升泵且將信息傳至處理單元，由處理單元中的通信模塊及時向工作人員發(fā)送預警消息，保障無人值守的情況下，污水處理廠的正常運行，降低人工成本。