專利名稱：一種基于節能設計的污水處理過程監控系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種監控系統，特別涉及一種基于節能設計的污水處理過程監控系統。
背景技術：
隨著我國經濟社會的發展，資源匱乏、環境污染等問題日益突出，經濟發展與資源環境的矛盾日益尖銳，依靠大量消耗資源支撐的粗放型經濟增長模式使得資源約束矛盾更加突出，環境形勢十分嚴峻，嚴重影響可持續發展。轉變增長方式，做好節能減排，是實現經濟社會全面、和諧、可持續發展的迫切要求。自動控制監控系統其實從20世紀40年代就開始使用了，早期的現場基地式儀表和后期的繼電器構成了控制系統的前身。現在所說的自動控制系統，多指采用電腦或微處理器進行智能控制的系統，以PLC和DCS為代表，從70年代應用以來，在冶金、電力、石油、 化工、輕工等工業過程控制中獲得迅猛的發展。隨著科技水平的不斷發展和提高，采用計算機為核心建立一個對污水廠進行全面管理的自動化控制系統，不但切實可行，而且能夠全面提高企業的管理水平和生產效率，從而增加企業的生產效益
國內現有污水處理廠自動化設備投入較低，能耗高，而且系統大多在投產時沒能達到設計運行要求，或在運行一段時間后改為部分自動、部分手動的運行狀態。自動化系統成套引進國外產品和技術，以后雖然硬件系統在國內采購，控制技術并沒有被系統的吸收。國內污水處理行業的自動化專業力量較低，很多興建的污水處理工程的自動化系統是由冶金、化工、輕工等領域工程師設計、編程和調試的，對污水處理工藝了解較少，不能結合具體工藝進行控制策略設計，更加沒有考慮節能消耗的設計。因此，采用新興技術，對污水處理監控系統個子系統進行節能設計，從而為城市污水處理企業實施綠色生產、保護環境、節約能源具有重大的意義。
發明內容
本發明是針對現在污水處理沒有考慮能效的問題，提出了一種基于節能設計的污水處理過程監控系統，通過對供配電系統、照明系統、控制系統優化設計，并綜合利用智能控制技術、新能源技術輔以能源管控平臺構建一整套節能制動控制系統，得整個城市污水處理自動控制系統自身的能耗最低，達到優化設計、節能降耗的目標。本發明的技術方案為一種基于節能設計的污水處理過程監控系統，包括配電子系統、照明子系統、控制系統、能源管控平臺和污水處理過程監控平臺，無線數據采集子系統采集污水處理自動系統供電線路上溫度、電流送配電子系統，配電子系統通過無線網關實時采集變配電數據，配電子系統從能源管控平臺和污水處理過程監控平臺通過以太網發送或接受數據，污水處理自動系統中的生物反應池空間設置新能源子系統中的太陽能電池板，太陽能電池板產生電能接入照明子系統，照明子系統通過以太網與污水處理過程監控平臺互通信息，控制系統中的模糊控制器控制智能曝氣子系統，同時控制系統將智能曝氣子系統的實時數據通過以太網實時送到能源管控平臺和污水處理過程監控平臺。所述控制系統選擇低功耗的開關電源、磁保持繼電器、變頻器、控制柜的通風風扇，通風風扇的電源控制通過軟件編程來定時或間歇啟動。所述照明子系統選擇低功耗的LED燈作為光源。所述無線數據采集子系統采用電池供電。本發明的有益效果在于本發明基于節能設計的污水處理過程監控系統，通過對自控系統集成中不同子系統的優化為污水處理自控系統自身的能耗最低，達到優化設計、節能降耗的目標。從而為城市污水處理企業實施綠色生產、保護環境、節約能源具有重大的意義。
圖I為本發明基于節能設計的污水處理過程監控系統結構示意圖。
具體實施例方式如圖I所示基于節能設計的污水處理過程監控系統結構示意圖，通過對配電子系統、照明子系統、控制系統進行優化設計，并綜合利用智能控制技術、新能源技術輔以能源管控平臺構建一整套節能制動控制系統，得整個城市污水處理自動控制系統自身的能耗最低。配電子系統設計，關鍵在于合理選擇設備的供電電壓水平。工業電氣的特點與普通民用電氣的特點主要區別在于工業電氣用電負荷等級高、用電設備相對密集，供配電系統的環節不宜過多，盡量做到簡單可靠。過多的配電環節會造成額外的能量損耗。并合理選擇用電設備的供電電壓水平。同等情況下，電壓水平高，損耗相對較小。污水處理自動系統中的使用的壓縮機、潛水泵、循環水泵，采用IOkV供電，來降低了供電線路上的電流損耗。為了合理并有效節能的供電，變電所設計在用電負荷中心區域，使得用電設備的供電線路比較短，減小了電流的損耗。并選用無線數據采集子系統，無線數據采集子系統中無線信號終端采集母線溫度、電流送配電子系統，配電子系統通過無線網關實時監控變配電的情況并將數據通過以太網向能源管控平臺和污水處理過程監控平臺上報預警及報警信號，既防止斷電故障的發生，也可以在出現故障時實現報警，從而達到安全優化供配電。無線數據采集終端采用電池供電。照明子系統設計，選擇低功耗的LED燈作為光源，設計并構建一套智能照明系統控制，控制照明燈光。智能照明系統采用自動光感技術，及延時開關技術，實現按需照明的功能，達到節能目的。新能源子系統，關鍵在于利用生物反應池空間設置太陽能電池板，為系統提供電源。生物反應池一般占地面積較大，可以方便輻射太陽能電池板。通過敷設太陽能電池板產生電能接入照明子系統，為照明提供所需的電能。污水處理過程監控平臺通過以太網對照明子系統進行監控實時將各個照明回路的工作狀態，如回路電流、電壓、電能消耗、有功功率、無功功率、故障信號等上傳至監控平臺；當有緊急情況時通過以太網關接口與消防系統或保安系統等控制系統相連接聯動。監控平臺將智能調度命令通過以太網下達至照明子系統，實現照明模式的切換，不同時間段使用不同照明策略，如黃昏、晚間、深夜室內照明燈光的調整，自動打開所有照明，到下班后打開深夜模式，關閉部分室內照明，運行節電節能模式。控制系統優化設計，關鍵在于選擇低功耗的元器件包括開關電源、繼電器、變頻器、控制柜的通風風扇。控制系統控制柜開關電源的選擇根據控制系統所有用電設備進行計算得出的功率基礎上增加20%余量作為開關電源的功率來設計，并盡量使得開關電源工作在高效率區間，從而提升開關電源實際工作效率，達到節能降耗的目的；繼電器為控制盤柜中大量使用的元器件，要減小繼電器耗電，就需要減小維持吸合時間，因而選用磁保持繼電器，它吸合之后，不需要維持電壓從而減少了電能消耗；對于電機等大型用電設備，設計變頻控制器與之配套，從而達到節能目標；對控制柜中使用的通風風扇的電源控制引入到柜內控制器上，通過軟件編程來定時或間歇啟動，到達節能目的。基于智能控制系統的設計中采用模糊控制器實現精確鼓風曝氣的優化控制，從一些國內的污水處理廠耗電量來，曝氣占據了總耗電量的50-70%，所以智能曝氣子系統是整個污水廠節能降耗運行的關鍵環節，通過對鼓風曝氣的精確控制可以達到精確曝氣和節省能耗的目標。同時控制系統將智能曝氣子系統的實時數據通過以太網實時送到能源管控·平臺和污水處理過程監控平臺。能源管控平臺可實施監控污水處理過程中各個設備運行的能耗情況，為設備運行、維護提供相應的策略，從而合理分配各系統的電能消耗。通過針對以上各個系統節能設計，實現污水處理過程中監控系統的整體節能目標的實現。
權利要求
1.一種基于節能設計的污水處理過程監控系統，其特征在于，包括配電子系統、照明子系統、控制系統、能源管控平臺和污水處理過程監控平臺，無線數據采集子系統采集污水處理自動系統供電線路上溫度、電流送配電子系統，配電子系統通過無線網關實時采集變配電數據，配電子系統從能源管控平臺和污水處理過程監控平臺通過以太網發送或接受數據，污水處理自動系統中的生物反應池空間設置新能源子系統中的太陽能電池板，太陽能電池板產生電能接入照明子系統，照明子系統通過以太網與污水處理過程監控平臺互通信息，控制系統中的模糊控制器控制智能曝氣子系統，同時控制系統將智能曝氣子系統的實時數據通過以太網實時送到能源管控平臺和污水處理過程監控平臺。
2.根據權利要求I所述基于節能設計的污水處理過程監控系統，其特征在于，所述控制系統選擇低功耗的開關電源、磁保持繼電器、變頻器、控制柜的通風風扇，通風風扇的電源控制通過軟件編程來定時或間歇啟動。
3.根據權利要求I所述基于節能設計的污水處理過程監控系統，其特征在于，所述照 子系統選擇低功耗的LED燈作為光源。
4.根據權利要求I所述基于節能設計的污水處理過程監控系統，其特征在于，所述無線數據采集子系統采用電池供電。
全文摘要
本發明涉及一種基于節能設計的污水處理過程監控系統，無線數據采集子系統采集污水處理自動系統供電線路上溫度、電流送配電子系統，配電子系統通過無線網關實時采集變配電數據，配電子系統通過以太網將數據送到能源管控平臺和污水處理過程監控平臺，污水處理自動系統中的生物反應池空間設置新能源子系統中的太陽能電池板，太陽能電池板產生電能接入照明子系統，控制系統中的模糊控制器控制智能曝氣子系統，同時控制系統將智能曝氣子系統的實時數據通過以太網實時送到能源管控平臺和污水處理過程監控平臺。通過對系統中不同子系統的優化，并綜合利用智能控制、新能源技術輔以能源管控平臺構建節能制動控制系統，達到優化設計、節能降耗的目標。
文檔編號G05B19/418GK102945037SQ20121047571
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者周一軍, 涂煊, 蔣曄, 劉良柏, 施耀劍 申請人:上海工業自動化儀表研究院, 上海西派埃自動化技術工程有限公司