一種污水曝氣控制裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種污水曝氣控制裝置，包括：至少一個現場控制裝置：現場控制裝置包括流量計算單元和流量控制單元，流量計算單元用于接收和處理傳感器傳送回來的測量信號，并將計算結果傳遞給流量控制單元，流量控制單元根據設定值向執行裝置發出控制信號；至少一個執行裝置：用于調整氣體流量，并受流量控制單元控制；至少一個流量傳感器，用于檢測流量參數，并實時傳送給現場控制裝置。采用本技術方案的有益效果是：該系統以氣體質量流量信號作為主要的控制信號，根據實際的氣體流量值對原始設定值進行動態調整，采用現場實時控制方法，精確控制曝氣池中溶解氧濃度。
【專利說明】一種污水曝氣控制裝置
【技術領域】
[0001]本發明污水處理領域，特別涉及一種污水曝氣控制裝置。
【背景技術】
[0002]傳統的污水處理中對曝氣量的控制常常采用溶解氧濃度(DO)控制，即以溶解氧濃度信號為控制信號、以蝶閥為執行元件的方式進行控制，但對于這種傳統的控制方式，存在以下問題:
溶解氧濃度控制的嚴重滯后，導致溶解氧濃度振蕩大，同時推流式工藝好氧池中前后段溶解氧濃度相差很大，而溶解氧濃度控制的不當，直接影響出水水質，不能達標排放。
【發明內容】
[0003]為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種能精確控制活性氣體的供給量的污水曝氣控制裝置。
[0004]為達到上述目的，本發明的技術方案是:一種污水曝氣控制裝置，包括:
至少一個現場控制裝置:現場控制裝置包括流量計算單元和流量控制單元，流量計算單元用于接收和處理傳感器傳送回來的測量信號，并將計算結果傳遞給流量控制單元，流量控制單元根據設定值向執行裝置發出控制信號；
至少一個執行裝置:用于調整氣體流量，并受流量控制單元控制；
至少一個流量傳感器，用于檢測流量參數，并實時傳送給現場控制裝置。
[0005]優選的，所述污水曝氣控制裝置還包括溶解氧傳感器和/或氨氮傳感器，所述溶解氧傳感器和/或氨氮傳感器與所述現場控制裝置信號連接。
[0006]優選的，所述污水曝氣控制裝置還包括:
壓力控制單元:用于接收并綜合實際流量信號和執行裝置的閥位信號，確定新的最低壓力值，并發送給鼓風機控制裝置；
鼓風機和控制鼓風機的轉速和/或進口導葉的鼓風機控制裝置。
[0007]優選的，所述污水曝氣控制裝置還包括:遠程控制中心，所述遠程控制中心與所述現場控制器有線或無線信號連接。
[0008]優選的,所述氣體流量傳感器為熱效應氣體質量流量計。
[0009]優選的，所述執行裝置包括菱形調節閥和檢測菱形調節閥的閥位并能控制其閥位的閥位控制/傳感器，所述閥位控制/傳感器分別與菱形調節閥和流量計算單元電連接和信號連接。
[0010]優選的，所述污水曝氣控制裝置還包括:遠程控制中心，所述遠程控制中心包括計算機系統、內置的交互軟件控制系統、信號處理電路和有線信號接口或無線信號接收和發射裝置，所述現場控制裝置設有信號處理電路以及與所述有線信號接口或無線信號接收和發射裝置匹配的有線信號接口或無線信號接收和發射裝置。
[0011]優選的，所述污水曝氣控制裝置還包括:模糊控制裝置，所述模糊控制裝置包括集成有模糊控制程序的模糊控制模塊，所述模糊控制程序包括以下兩個步驟:
1)利用Matlab的模糊邏輯工具箱即MatlabFuzzy Tools建立一個模糊控制系統，并將該系統存為擴展名為.fis的數據文件；并使用Matlab定義的隸屬度函數和邏輯操作函數；
2)在C語言應用程序中實現Matlab中定義的模糊推理系統功能；
(1)從Matlab建立的模糊推理系統數據文件(*.fis)中讀取系統參數信息，并以矩陣形式調人內存空間，其利用fis.C中的returnFism -atrix()函數；
(2)利用前一步得到的系統參數矩陣建立C平臺下的模糊推理系統，即用fisBuildFisNode O函數建立一個FIS結構體，并進行FIS結構參數檢查；
(3)在控制過程中，根據控制系統的狀態確定適當的模糊系統輸入向量，向量長度與模糊推理系統的輸入節點數相同，并注意向量中各輸入元素的位置應與相應模糊推理系統的輸入節點對應；
(4)根據當前輸人向量，運用上述步驟⑵建立的模糊推理系統并利用getFisOutputO函數計算模糊控制輸出，得到與系統輸出節點數相對應的輸出向量；
(5)經過編譯使之成為例行程序，供控制機構調用使用；
所述模糊控制裝置的輸入端信號連接所述傳感器，所述傳感器包括流量傳感器、溶解氧傳感器、氨氮傳感器中的一種或數種，其輸出端輸出所述污水曝氣控制裝置設有的鼓風機的操作壓力控制信號。
[0012]采用本技術方案的有益效果是:該系統以氣體質量流量信號作為主要的控制信號，根據實際的氣體流量值對原始設定值進行動態調整，采用現場實時控制方法，精確控制曝氣池中溶解氧濃度。
[0013]另外，氣體流量控制系統通過精確控制曝氣池中DO濃度，以提高污水處理效率，在保證出水達標的基礎上可大大降低溶解氧濃度設定值來降低能耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明一種污水曝氣控制裝置實施例1的示意圖。
[0015]圖2為本發明一種污水曝氣控制裝置實施例2的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面就【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0017]實施例1，
如圖1所示，一種污水曝氣控制裝置，其最基本的單元構成包括:
一個現場控制裝置:現場控制裝置包括流量計算單元和流量控制單元，流量計算單元用于接收和處理傳感器傳送回來的測量信號，并將計算結果傳遞給流量控制單元，流量控制單元根據設定值向執行裝置發出控制信號；
本實施例設置了 I個流量控制單元，對應設置了 I個執行裝置:用于調整氣體流量，并受流量控制單元控制；
I個流量傳感器(圖中的FQ1/X3)，用于檢測流量參數，并實時傳送給現場控制裝置。另夕卜，根據需要，在本實施例中，還設置了氨氮濃度信號的氨氮濃度傳感器(圖中為QR1/X2 )和一個檢測溶解氧濃度的溶解氧濃度傳感器(圖中為QR1/X1)，還設有一個檢測閥位信號并能根據流量控制單元的指令控制閥位的閥位傳感器(圖中為FC)。
[0018]假如進水水質、水量相對比較穩定，當系統受到外界因素的影響使鼓風機的出口壓力或流量發生了變化，或由于其它就地控制回路的調節作用使該回路的曝氣量發生了變化，平衡狀態被打破。此時流量傳感器立即測量到了這個變化，將該變化信號傳送給流量計算單元，流量計算單元將該變化量與原設定值進行比較計算，然后計算出新的調整量，并及時的反應到流量控制單元的輸入端，流量控制單元很快對這個變化作出判斷，迅速向控制裝置發出控制指令，控制裝置改變該回路中高精度調節閥的開度(閥位的位置)以保持曝氣量不變。這樣，經過流量控制裝置的控制，在干擾還未波及到溶解氧之前就已經被克服，即便是干擾較大，其大部分影響已經被流量控制單元所克服，波及到溶解氧時，干擾已經很小，再通過流量計算單元進一步調節，徹底消除干擾影響，使溶解氧恢復到給定值。
[0019]假如供氣系統穩定，而進入曝氣池的水質、水量等發生了變化，使溶解氧發生了波動，破壞了原來的平衡。
[0020]當干擾發生時，流量傳感器將實際測得的氣體流量反應到流量計算單元，溶解氧濃度的設定值、溶解氧濃度實際測量值、溶解氧變化趨勢以及氨氮濃度信號等也同時反應到流量計算單元，結合系統的歷史數據，系統會根據實際需要重新給定一個氣體流量設定值，反應給流量控制裝置，及時調節現場回路的曝氣量，干擾被克服，很快使溶解氧恢復到給定值。
[0021]本實施例的進一步優化方案如下，即加入一個模糊控制裝置，當干擾發生時，流量傳感器將實際測得的氣體流量反應到流量計算單元，溶解氧濃度的設定值、溶解氧濃度實際測量值、溶解氧變化趨勢以及氨氮濃度信號等也同時反應到流量計算單元，結合系統的歷史數據，通過系統內的模糊控制裝置，系統會根據實際需要重新給定一個氣體流量設定值，反應給流量控制裝置，及時調節現場回路的曝氣量，干擾被克服，很快使溶解氧恢復到給定值。
[0022]所述模糊控制裝置包括集成有模糊控制程序的模糊控制模塊，所述模糊控制程序包括以下兩個步驟:
1)利用Matlab的模糊邏輯工具箱即MatlabFuzzy Tools建立一個模糊控制系統，并將該系統存為擴展名為.fis的數據文件；并使用Matlab定義的隸屬度函數和邏輯操作函數；
2)在C語言應用程序中實現Matlab中定義的模糊推理系統功能；
(1)從Matlab建立的模糊推理系統數據文件(*.fis)中讀取系統參數信息，并以矩陣形式調人內存空間，其利用fis.C中的returnFism -atrix()函數；
(2)利用前一步得到的系統參數矩陣建立C平臺下的模糊推理系統，即用fisBuildFisNode O函數建立一個FIS結構體，并進行FIS結構參數檢查；
(3)在控制過程中，根據控制系統的狀態確定適當的模糊系統輸入向量，向量長度與模糊推理系統的輸入節點數相同，并注意向量中各輸入元素的位置應與相應模糊推理系統的輸入節點對應；
(4)根據當前輸人向量，運用上述步驟⑵建立的模糊推理系統并利用getFisOutputO函數計算模糊控制輸出，得到與系統輸出節點數相對應的輸出向量；(5)經過編譯使之成為例行程序，供控制機構調用使用；
所述模糊控制裝置的輸入端信號連接所述傳感器，所述傳感器包括流量傳感器、溶解氧傳感器、氨氮傳感器中的一種或數種，其輸出端輸出所述污水曝氣控制裝置設有的鼓風機的操作壓力控制信號。
[0023]本實施例中模糊控制系統設計的實現:
將由熱效應氣體質量流量傳感器、溶解氧傳感器、氨氮傳感器等檢測到的數據作為系統輸入，將鼓風機的操作壓力(現場回路的曝氣量與之相關)為系統輸出，并將它們轉化為模糊控制器的兩個輸入E、 EC分別由控制誤差e和誤差變化率ec量化得來和U。e，ee為輸入語言變量，u為輸出語言變量。各輸入輸出語言變量的基本論域均為[一 1，I]。輸入變量e和ee都取三個語言值，記為{N，Z，P}，其意義是:N-負，Z-零，P-正，輸出變量U取5個語言值，記為{N, NZ, Z，PZ, P}。NZ-非零，PZ-正零。
[0024]各語言值的隸屬函數及其參數為:
a.輸入變量E和EC (見表1)。
[0025]b.輸出變量U(見表2)。
[0026]表1輸入變量E和EC
【權利要求】
1.一種污水曝氣控制裝置，其特征在于，包括: 至少一個現場控制裝置:現場控制裝置包括流量計算單元和流量控制單元，流量計算單元用于接收和處理傳感器傳送回來的測量信號，并將計算結果傳遞給流量控制單元，流量控制單元根據設定值向執行裝置發出控制信號； 至少一個執行裝置:用于調整氣體流量，并受流量控制單元控制； 傳感器，包括至少一個流量傳感器，用于檢測流量參數，并實時傳送給現場控制裝置。
2.根據權利要求1所述的污水曝氣控制裝置，其特征在于，所述污水曝氣控制裝置還包括溶解氧傳感器和/或氨氮傳感器，所述溶解氧傳感器和/或氨氮傳感器與所述現場控制裝置信號連接。
3.根據權利要求1所述的污水曝氣控制裝置，其特征在于，所述污水曝氣控制裝置還包括: 壓力控制單元:用于接收并綜合實際流量信號和執行裝置的閥位信號，確定新的最低壓力值，并發送給鼓風機控制裝置； 鼓風機和控制鼓風機的轉速和/或進口導葉的鼓風機控制裝置。
4.根據權利要求1所述的污水曝氣控制裝置，其特征在于，所述氣體流量傳感器為熱效應氣體質量流量計 。
5.根據權利要求1所述的污水曝氣控制裝置，其特征在于，所述執行裝置包括菱形調節閥和檢測菱形調節閥的閥位并能控制其閥位的閥位控制/傳感器，所述閥位控制/傳感器分別與菱形調節閥和流量計算單元電連接和信號連接。
6.根據權利要求1所述的污水曝氣控制裝置，其特征在于，所述污水曝氣控制裝置還包括:遠程控制中心，所述遠程控制中心包括計算機系統、內置的交互軟件控制系統、信號處理電路和有線信號接口或無線信號接收和發射裝置，所述現場控制裝置設有信號處理電路以及與所述有線信號接口或無線信號接收和發射裝置匹配的有線信號接口或無線信號接收和發射裝置。
7.根據權利要求1到6任一所述的污水曝氣控制裝置，其特征在于，所述污水曝氣控制裝置還包括:模糊控制裝置，所述模糊控制裝置包括集成有模糊控制程序的模糊控制模塊，所述模糊控制程序包括以下兩個步驟: 1)利用Matlab的模糊邏輯工具箱即MatlabFuzzy Tools建立一個模糊控制系統，并將該系統存為擴展名為.fis的數據文件；并使用Matlab定義的隸屬度函數和邏輯操作函數； 2)在C語言應用程序中實現Matlab中定義的模糊推理系統功能； (1)從Matlab建立的模糊推理系統數據文件(*.fis)中讀取系統參數信息，并以矩陣形式調人內存空間，其利用fis.C中的returnFism -atrix()函數； (2)利用前一步得到的系統參數矩陣建立C平臺下的模糊推理系統，即用fisBuildFisNode O函數建立一個FIS結構體，并進行FIS結構參數檢查； (3)在控制過程中，根據控制系統的狀態確定適當的模糊系統輸入向量，向量長度與模糊推理系統的輸入節點數相同，并注意向量中各輸入元素的位置應與相應模糊推理系統的輸入節點對應； (4)根據當前輸人向量，運用上述步驟⑵建立的模糊推理系統并利用getFisOutputO函數計算模糊控制輸出，得到與系統輸出節點數相對應的輸出向量； (5)經過編譯使之成為例行程序，供控制機構調用使用； 所述模糊控制裝置的輸入端信號連接所述傳感器，所述傳感器包括流量傳感器、溶解氧傳感器、氨氮傳感器中的一種或數種， 其輸出端輸出所述污水曝氣控制裝置設有的鼓風機的操作壓力控制信號。
【文檔編號】G05D7/06GK103676647SQ201210335316
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月12日 優先權日:2012年9月12日
【發明者】瞿國慶 申請人:南通中電能源科技有限公司