專利名稱：無人值守遠程遙控分布污水處理控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
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)的自動配置、調(diào)整、維護及遠程遙控等。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：
:現(xiàn)有的污水處理系統(tǒng)中污水水質及處理工藝參數(shù)的控制方式多采用人工進行:例如:①污水化學需氧量COD值、污水酸堿度PH值等污水參數(shù)值采用人工取樣、人工分析計算，然后按計算分析結果手工調(diào)整工藝參數(shù)。②鼓風機通風量也常用手動微調(diào)。這些人工測量調(diào)整需要大量的技術人員值班，需在現(xiàn)場設化驗室，其工作效率低，運行管理成本高?，F(xiàn)有的污水處理系統(tǒng)中污水及布水各參數(shù)的自動控制系統(tǒng)一般采用一個控制器和多個執(zhí)行機構完成控制，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，則整個系統(tǒng)必須停止運行進行檢修。2)若要保持不長時間停運，必須設置一套完整控制和設備備用系統(tǒng)，而常期設置的備用設備不使用，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，浪費資源，污水處理廠投資和維護成本高。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》實現(xiàn)了污水布水的定位、定量和定時，可按工藝要求，對污水進行控制輸送，水泵裝機容量下降，且布水均勻、使用便利和耐用。若采用一個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人員較多、工作效率低、污水處理廠運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)的故障停機維修時間長，備用品易損壞，污水處理廠投資維護成本高的問題。目的之三就是解決現(xiàn)有的自控系統(tǒng)，不能滿足優(yōu)化布水機構的自動控制需求的問題。技術方案如下:無人值守遠程遙控分布污水處理控制系統(tǒng)，其特征是I)設一臺主控制器和一臺以上的分控制器，主控制器和每臺分控制器均采用嵌入式系統(tǒng)，或者工控機加控制卡；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)設置與主控制器連接的網(wǎng)絡遙控系統(tǒng)，包括:順次通訊連接的通訊模塊、互聯(lián)網(wǎng)，遠端的聯(lián)網(wǎng)服務器、遠端的聯(lián)網(wǎng)手機或/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有液位傳感器；與主控制器輸出電路連接的主執(zhí)行設備為可間斷運行工藝輔助設備:工藝輔助設備為間斷運行的設備，短期不運行不影響污水被正常處理。4)與每臺分控制器輸出電路連接的分執(zhí)行機構為污水處理的不可間斷運行的主工藝設備:主工藝設備為必須連續(xù)運行的處理工藝主體設備。上述主工藝設備可采用如下兩種之一:①設包括順次傳動連接的步進電機或伺服電機、減速箱、可控轉子、定位探頭的一臺可控布水分水器和進水總管上裝一臺水泵，可控布水分水器出水口通過多路管道與多臺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)需設有轉子停留時間計時單元。②設一臺水泵和多臺電磁閥，水泵裝在進水總管上，電磁閥裝在與每臺污水處理裝置或單元連通的進水支管上。上述主工藝設備可根據(jù)需要增設鼓風機2B3，通過氣管向污水處理單元中的水供氧。上述工藝輔助設備可包括:污泥泵、清洗泵和格柵提升裝置。上述遠端的聯(lián)網(wǎng)服務器內(nèi)可設運行存儲污水處理狀態(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、不間斷電源的計算機設備；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)處理服務模塊。上述主傳感器可根據(jù)需要增設溫度傳感器、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分控制器布置可在同一組控制柜或機架內(nèi)，也可布置于不同的地點不同的控制柜或機架內(nèi)。上述通訊模塊和互聯(lián)網(wǎng)間可設路由器。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)明主控制器功能設定為:①控制和計算水質參數(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)射到遠處。②控制工藝輔助設備的運行，主控制器不直接控制必須連續(xù)運行的污水處理及布水機構的主工藝設備。同時設置了一臺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構的主工藝設備，由此實現(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:當遭雷擊，主控制器損壞，各分布分控制器照常進行水處理工藝，保證污水處理的照常運行，不用馬上全部停運檢修。如果當遭雷擊，某一臺或幾臺分控制器損壞，其余的分控制器和污水處理單元照常運行，只是污水處理量由100%下降一定比例，設計上一般有一定的冗余量，平時各自非滿負荷運行，自動控制負載均衡，不會造成處理能力浪費。當上述損壞情況發(fā)生時，剩下的系統(tǒng)可以滿負荷運行，處理水量相差并不是太大。2)由于設置網(wǎng)絡遙控系統(tǒng)，可利用遠程的聯(lián)網(wǎng)手機或電腦查看由主控制器整理發(fā)出的各個設備狀態(tài)及參數(shù)，修改工藝條件及參數(shù)，實現(xiàn)遠程控制；同時服務器上設置門檻算法，警告提示等手段，了解系統(tǒng)和設備損壞狀態(tài)，酌情安排檢修。當遠處的管理人員從聯(lián)網(wǎng)手機或電腦上不能收到任何站點信息，便可通過服務器程序或者人工判斷是否主控制器損壞或通訊故障，可安排一定時間內(nèi)檢修，而不必立即停機檢修，因污水處理照常在運行。由此污水處理廠可實現(xiàn)無人值守和遠程遙控，降低勞動強度和節(jié)約管理成本。污水處理廠只有清潔工、保安和花匠，實現(xiàn)《無技術人員污水處理廠》。3)采用可控布水分水器和多路開關電磁閥，實現(xiàn)污水按工藝要求定位、定量和定時控制輸送；裝機容量下降、布水均勻、使用便利、耐用和不浪費。4)設聯(lián)網(wǎng)服務器和數(shù)據(jù)庫，當污水廠受損，有備用數(shù)據(jù)，便于工況及運行參數(shù)數(shù)據(jù)恢復。5) —般嵌入式系統(tǒng)或工控機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雜的控制功能，如主、分控制器的互為備用的自控以及遠程遙控等功能。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。其中畫出了三臺分控制器。圖2每臺分控制器系統(tǒng)電路方框圖和對應的可控布水分水器4的驅動自控系統(tǒng)圖。圖3采用一臺水泵和可控布水分水器4的布水系統(tǒng)示意圖。圖4采用一臺水泵和多臺電磁閥的布水系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式實施例1:無人值守遠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，整個污水處理廠控制系統(tǒng)設置了一個主控制器I和五臺相同的分控制器2。(圖1中只畫出了三臺分控制器2)。主控制器I和每臺分控制器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，設置與主控制器I連接的網(wǎng)絡遙控系統(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，遠端的聯(lián)網(wǎng)服務器34、遠端的聯(lián)網(wǎng)手機35和遠端的聯(lián)網(wǎng)電腦36。遠端的聯(lián)網(wǎng)服務器34內(nèi)設有運行存儲污水處理狀態(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、不間斷電源的計算機設備；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中設有液位傳感器IA1,液位傳感器可采用超聲波液位計或浮球。污水處理廠還可按需要任意選擇增設溫度傳感器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，與每臺分控制器輸出電路連接的分執(zhí)行機構2B為污水處理的主工藝設備2B ;本實施例主工藝設備采用如下系統(tǒng):設包括順次傳動連接的步進電機或伺服電機1、減速箱42、可控轉子43、定位探頭44的一臺可控布水分水器4。控制可控布水分水器
4的分控制器2內(nèi)需設有轉子停留時間計時單元2.1。定位探頭44也可以認為是分傳感器2A中的轉子方位測位儀2A2。同時見圖3，可控布水分水器4進水總管上裝一臺水泵2B1;出水口通過多路管道與六臺污水處理單元5連通。整個污水處理廠設五臺相同的分控制器2，所控制的全部污水處理單元5均放在一個污水工藝池中。本實施例未設鼓風機2B3。上述可控布水分水器4的結構詳細見中國發(fā)明專利《用于污水處理系統(tǒng)的可控布水分水器》(Z12011100067563)。這里結構簡述如下:圓柱體主體中心開一個與外部的一臺水泵2Bi連通的不動進水孔，側面周向開設多個不動出水口 ；主體內(nèi)腔裝可控轉子43，其下面開轉動進水口并插入不動進水孔之中；可控轉子周向開一個徑向通路的可變位出水口。轉子上方支座上設步進電機或伺服電機、減速箱、定位盤、定位探頭等。工作過程:見圖2、圖3，當污水由水泵2Bi通過固定和轉動進水口壓入轉子內(nèi)腔后，轉子受伺服電機或步進電機I和減速箱42驅動變速而轉動，通過分控制器2控制伺服電機或步進電機，使轉子轉動后定位，此時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，再通過轉子停留時間計時單元2.1控制伺服電機或步進電機，用以控制停留時間，即布水時間。實現(xiàn)定時定量自動布水?？煽夭妓炙? 一般用于出水口管徑較大的管路，其范圍在 Φ80mm_Φ200mm。實施例2:本實施例2除以下特征外，其于與實施例1相同:見圖2、圖4，分執(zhí)行機構采用的主工藝設備2B為:進水總管6上裝一臺水泵2B1;與每臺污水處理單元5連通的每根進水支管7上裝一臺電磁閥2B2。當污水由水泵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自動控制電磁閥2B2，進而控制進入每臺污水處理單元5的污水流量。多路電磁閥開關一般用于出水口管徑Φ ( IOOmm的場合。
權利要求
1.無人值守遠程遙控分布污水處理控制系統(tǒng)，其特征是 1)設一臺主控制器(I)和一臺以上的分控制器(2)，主控制器和每臺分控制器均采用嵌入式系統(tǒng)，或者工控機加控制卡；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)設置與主控制器連接的網(wǎng)絡遙控系統(tǒng)(3)，包括:順次通訊連接的通訊模塊、互聯(lián)網(wǎng)，遠端的聯(lián)網(wǎng)服務器、遠端的聯(lián)網(wǎng)手機或/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有液位傳感器；與主控制器輸出電路連接的主執(zhí)行設備為可間斷運行的工藝輔助設備(IB)； 4)與每臺分控制器輸出電路連接的分執(zhí)行機構為污水處理的不可間斷運行的主工藝設備(2B)。
2.按權利要求1所述污水處理控制系統(tǒng)，其特征是所述主工藝設備采用如下兩種之一:①設包括順次傳動連接的步進電機或伺服電機、減速箱、可控轉子、定位探頭的一臺可控布水分水器(4)和進水總管上裝一臺水泵，可控布水分水器出水口通過多路管道與多臺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)需設有轉子停留時間計時單元；②設一臺水泵和多臺電磁閥，水泵裝在進水總管上，電磁閥裝在與每臺污水處理裝置或單元連通的進水支管上。
3.按權利要求2所述污水處理控制系統(tǒng)，其特征是所述主工藝設備增設鼓風機。
4.按權利要求1所述污水處理控制系統(tǒng)，其特征是工藝輔助設備包括:污泥泵、清洗泵和格柵提升裝置。
5.按權利要求1所述污水處理控制系統(tǒng)，其特征是遠端的聯(lián)網(wǎng)服務器內(nèi)設運行存儲污水處理狀態(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、不間斷電源的計算機設備；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)處理服務模塊。
6.按權利要求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.按權利要求1所述污水處理控制系統(tǒng)，其特征是與每臺分控制器輸入電路連接的液位傳感器采用超聲波液位計或浮球。
8.按權利要求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)間設路由器。
全文摘要
無人值守遠程遙控分布污水處理控制系統(tǒng)，設控制工藝輔助設備的一臺主控制器和控制主工藝設備的一臺以上分布分控制器，均用嵌入式系統(tǒng)或工控機加控制卡。并設與主控制器連接的網(wǎng)絡遙控系統(tǒng)，可與遠端的手機或電腦通訊，并設污水處理狀態(tài)和參數(shù)數(shù)據(jù)庫的聯(lián)網(wǎng)服務器。主工藝設備為水泵和一臺可控布水分水器，或者水泵和多臺電磁閥。實現(xiàn)各控制器間互為備用，不因某一臺控制器故障，而全部停運。不造成專用備品浪費?？煽胤炙鲗崿F(xiàn)布水定位、定量和定時控制。管理者可用手機或電腦對污水處理進行實時遠程遙控和事故處理。可設按需配置的水質傳感器，優(yōu)化處理工藝參數(shù)，避免技術人員常年值班。實現(xiàn)《無技術人員污水處理廠》。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