專利名稱：混凝劑加注自動控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種通過在線分析絮凝絨體特征來實現(xiàn)混凝劑加注自動控制的方法和系統(tǒng)。屬于給水工程領(lǐng)域。
在國內(nèi)外的自來水生產(chǎn)過程中，都有根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和出水要求適量投放混凝劑的問題。混凝劑投放過少會使沉淀水達(dá)不到要求的指標(biāo)，過多則浪費混凝劑，且反而使沉淀水指標(biāo)下降。長期以來混凝劑加注量的確定是靠燒杯試驗，或是觀察反應(yīng)泄絮凝情況憑經(jīng)驗確定。這需耗費大量人力，速度慢，且不能實現(xiàn)在線自動控制。目前，國內(nèi)外混凝劑加注的自動控制方法，主要有前饋、中饋和后饋三種。前饋控制就是根據(jù)原水中影響混凝的各種因素的效值確定加注量。由于系統(tǒng)龐大，投資大，很難全面選擇參數(shù)，且有些參數(shù)不易實現(xiàn)在線檢測。所以前饋控制一直沒有推廣應(yīng)用。后饋控制由于其滯后時間實在太長1～3小時。所以控制效果差，也未推廣應(yīng)用。中饋控制目前常用流動電流法和絮凝絨體檢測法。流動電流法因有些干擾物質(zhì)，破壞探頭表面的正常吸附和脫附，有時效果不理想。而目前絮凝絨體檢測法都是通過間接方法推算出絨體的直徑，而且它還與濁度等其它因素有關(guān)。另外，實際絨體形態(tài)各異，并非球體，僅用直徑不能全面表示它的沉淀特性，因此效果也不很理想。
本發(fā)明的日的是提供一種通過在線分析絮凝絨體特征來實現(xiàn)自動控制的方法和系統(tǒng)。即就是要更準(zhǔn)確的測量絨體，包括它的大小、形狀、緊密程度這些和絨體沉淀速度有關(guān)的特性，以便與最終控制目標(biāo)沉淀水濁度有更好的相關(guān)性，并用它來控制加注量，以達(dá)到更好的控制效果。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的使用了在水下實時采集絨體圖象，然后再由計算機(jī)進(jìn)行實時圖象處理，根據(jù)絨體的小大、形狀、緊密程度這些與沉淀速度有關(guān)的參數(shù)，算出其“等效直徑”，等效直徑越大，沉淀速度越快，因此它與沉淀水濁度有更好的相關(guān)性，并用它來控制混凝劑的加注量。
本發(fā)明的目體實施方法和系統(tǒng)由以下實施例及其附圖給出。


圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的一種通過在線分析絮凝絨體特征來實現(xiàn)混凝劑加注自動控制方法和系統(tǒng)的示意圖。
下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明依據(jù)本發(fā)明提出的具體實施方法和系統(tǒng)及其工作情況。
本發(fā)明是原水經(jīng)進(jìn)水泵3后，其流量經(jīng)流量計4、輸入輸出接口5后，數(shù)據(jù)中進(jìn)入計算機(jī)6；其水進(jìn)混合反應(yīng)池13。在混合反應(yīng)池13的水中，安裝一個水中絮凝絨體圖象采集傳感器12(專利申請?zhí)枮?8223102.4)，使混和反應(yīng)池13流速較快的水，進(jìn)入絮凝絨體圖象采集傳感器12后會緩慢下降，以確保絨體不碎。緩慢下降的原水經(jīng)過取樣窗口，由工業(yè)攝象機(jī)攝下流動的水中的絨體的圖象，該圖象的視頻信號，經(jīng)圖象接口8送到計算機(jī)6，通過圖象采集卡與軟件將活動圖象實時顯示在顯示屏7上。因此在顯示屏上可看到水中絨體的大小、形狀和流動的圖象。計算機(jī)6軟件設(shè)計每5秒采集一幅圖象的數(shù)據(jù)，然后經(jīng)數(shù)字濾波、圖象增強、圖象二值化的處理，去除干擾與噪聲，形成二值化的圖象數(shù)據(jù)塊，再算出每幅圖的絨體個數(shù)和每個絨體的面積、周長、長寬比，中孔面積與絨體沉淀速度有關(guān)的參數(shù)。綜合以上因素，算出絨體的平均等效值徑，并用此數(shù)值與設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，其差值經(jīng)數(shù)字PID運算后，得到所需的加注率，再乘上水流量，得到加注量。經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換，光隔離，放大的處理，通過輸入輸出接口5輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號，去控制加注泵2的加注量。加注混凝劑后的水經(jīng)混合反應(yīng)池13和沉淀池11送出，且經(jīng)過濁度計10把濁度信號經(jīng)輸入輸出接口5回送到計算機(jī)6。混凝劑池1的混凝劑經(jīng)加注泵2進(jìn)入反應(yīng)池18。所有輸入?yún)?shù)與輸出參數(shù)，都在屏幕上實時顯示。為了適應(yīng)不同的水質(zhì)，不同的水廠實際生產(chǎn)工藝、設(shè)備的情況，PID運算中的P(比例)、I(積分)、D(微分)參數(shù)，初始加注量，圖象的對比度、亮度以及等效直徑的設(shè)定值，都可在屏幕上用下拉式菜單自行設(shè)置。另外每5分鐘計算機(jī)自動將水質(zhì)的各參數(shù)如進(jìn)水流量、加注量、設(shè)定的等效直徑、實測的等效直徑、沉淀水濁度以及日期、時間存入硬盤，作為數(shù)據(jù)庫，以備以后調(diào)用。電源經(jīng)漏電保護(hù)器9送到各個用電環(huán)節(jié)。
實踐表明在固定的生產(chǎn)工藝條件和水溫變化不大的情況下，等效直徑設(shè)定后能較長時間有效地進(jìn)行控制，但當(dāng)換了另一工廠或工藝參數(shù)變化或水溫變化較大時，等效直徑值需重新設(shè)定。為了減少設(shè)定的麻煩，本系統(tǒng)又設(shè)計了一個自動設(shè)定功能，即根據(jù)最終目標(biāo)參數(shù)(沉淀水濁度)與要求值的偏差，考慮一定的時滯后，自動改變等效值直徑設(shè)定值。這樣設(shè)備不論安裝在何處，經(jīng)過一定時間適應(yīng)后，即能自動完成設(shè)置工作。水溫變化時也能自行修正設(shè)定值。
權(quán)利要求
1．一種通過在線分析絮凝絨體特征來實現(xiàn)混凝劑加注自動控制的方法和系統(tǒng)，其特征在于在水下通過絮凝絨體采集傳感器13實時采集絮凝絨體的圖象。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的混凝劑加注自動控制的方法和系統(tǒng)，其特征是通過圖象采集卡與軟件將活動圖象實時顯示在顯示屏7上。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的混凝劑加注自動控制的方法和系統(tǒng)其特征是計算機(jī)6軟件設(shè)計成每5秒采集一幅圖象的數(shù)據(jù)。然后，經(jīng)數(shù)字濾波、圖象增強、圖象二值化的處理，去除干擾與噪聲，形成二值化的圖象數(shù)據(jù)塊。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的混凝劑加注自動控制的方法和系統(tǒng)其特征是通過計算機(jī)6算出每幅圖象的絨體個數(shù)和每個絨體面積、周長、長寬比、中孔面積這些與絨體沉淀速度有關(guān)的參數(shù)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的混凝劑加注自動控制的方法和系統(tǒng)，其特征是算出絨體的平均等效直徑，并用此數(shù)值與設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，其差值經(jīng)PID運算后，得到所需的加注率，再乘上水流量，得到加注量。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的混凝劑加注自動控制的方法和系統(tǒng)，其待征是根據(jù)最終目標(biāo)參數(shù)(沉淀水濁度)與要求值的偏差，考慮一定的時滯后，自動改變等效直徑的設(shè)定值。
全文摘要
本發(fā)明使用了在水下通過絮凝絨體采集傳感器13進(jìn)行實時采集絨體圖象,然后再由計算機(jī)6進(jìn)行實時圖象處理,根據(jù)絨體的小大、形狀、緊密程度這些與沉淀速度有關(guān)的參數(shù),算出其“等效直徑”,因此它與沉淀水濁度有更好的相關(guān)性,并用它與設(shè)定值的偏差來控制混凝劑的加注量。設(shè)定值根據(jù)沉淀水濁度要求由計算機(jī)6自動調(diào)整。
文檔編號B01D21/01GK1223968SQ9811062
公開日1999年7月28日 申請日期1998年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月20日
發(fā)明者宋啟敏, 陸明剛 申請人:上海大學(xué)