基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括圖像采集器、色差識別儀、第一變送器、控制器、第二變送器、繼電器以及上位機，圖像采集器采集離子交換樹脂的顏色圖像，把顏色圖像傳遞給色差識別儀，色差識別儀對傳輸過來的顏色圖像進行特征提取，所提取的特征值傳輸至控制器，控制器將接收到的特征值與設定的基準對比色特征進行比對分析，判斷結果通過變送器以輸出，最終在上位機上顯示樹脂是否需要再生，并通過繼電器控制閥門進行再生程序。本發(fā)明能夠克服由于人為原因?qū)е码x子交換樹脂出水監(jiān)測的滯后引起出水超標的問題，通過計算機識別離子交換樹脂的顏色變化進行自動飽和點判定，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。
【專利說明】基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及廢水處理的【技術領域】，特別涉及一種基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]在電鍍廢水處理技術中，離子交換樹脂法具有去除效率高、可濃縮回收有用物質(zhì)、設備較簡單、操作容易等優(yōu)點，使得該方法實際應用十分廣泛。然而由于離子交換樹脂法處理重金屬廢水時，由于檢測儀器的滯后性以及人工操作等原因常常導致出水水質(zhì)超標的情況，限制了離子交換樹脂法的普及與推廣。隨著國家環(huán)保標準的提高，尤其是重金屬污染排放標準的提高，持續(xù)穩(wěn)定達標排放對企業(yè)越來越重要。其中一個很關鍵的步驟就是如何判斷離子交換樹脂的飽和點，防止超標排放事件發(fā)生。
[0003]判斷樹脂飽和點的方法較少，大都是根據(jù)離子交換樹脂吸附飽和后的變化特征來實現(xiàn)的，通常的方法有以下三種:
[0004]方法一:通過分析經(jīng)離子交換樹脂進出水前后重金屬離子濃度的變化進行判斷離子交換樹脂的飽和點。判定依據(jù)是當進出水中的重金屬離子濃度大致相等時，說明樹脂已經(jīng)達到飽和。該方法判斷準確，但是分析設備昂貴，分析成本較高，而且分析時間較長。
[0005]方法二:應用pH測量技術判斷離子交換樹脂的飽和點。其方法是:在裝有離子交換樹脂的交換柱出水口安裝PH傳感器，監(jiān)測出水的pH值，當pH值達到設定的pH范圍中的某個值，并保持一定時間后，說明離子交換樹脂達到飽和點。但是出水PH值與出水重金屬濃度間沒有準確的線性關系，難以準確通過PH判斷樹脂飽和。
[0006]方法三:根據(jù)長期的生產(chǎn)運行經(jīng)驗，目測離子交換樹脂的顏色變化或者是進出水水質(zhì)顏色變化來判斷樹脂的飽和點。該方法簡單直觀，但是需要操作人員實時查看，人為原因造成的超標排放事件頻繁發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種基于離子交換法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于，提供一種基于離子交換法處理重金屬廢水的控制方法。
[0009]為了達到上述第一目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0010]基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)，包括圖像采集器、色差識別儀、第一變送器、控制器、第二變送器、繼電器以及上位機；所述圖像采集器、色差識別儀、第一變送器、控制器、第二變送器以及上位機順序連接，所述變送器還和繼電器連接，圖像采集器和色差識別儀通過光纜連接；
[0011]所述圖像采集器，用于按照設定的時間間隔采集離子交換樹脂的顏色圖像，并把采集到的顏色圖像通過光纜傳輸給色差識別儀；[0012]所述色差識別儀，用于對圖像采集器傳輸過來的顏色圖像進行特征提取，所提取的特征值傳輸至控制器；
[0013]所述控制器，用于將接收到的特征值與設定的基準對比色特征進行比對分析，判斷結果通過變送器以標準信號輸出；
[0014]所述上位機，用于顯示樹脂是否需要再生。
[0015]優(yōu)選的，所述圖像采集器為高清攝像頭，所述高清攝像頭實現(xiàn)圖像的自動拍攝，并且對拍攝到圖像信號進行實時傳輸。
[0016]優(yōu)選的，所述色差識別儀自動提取列方向上的圖像像素分量方差，當該方差值大于內(nèi)部設定基準時，向控制器發(fā)出圖像信息。
[0017]優(yōu)選的，所述控制器將色差識別儀的圖像像素分量方差與內(nèi)部設定基準比較，當該值大于設定基準時，即可認為樹脂已飽和，向控制器發(fā)出信號，進行閥門轉換及再生程序。
[0018]為了達到上述第二目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0019]基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)的方法，包括下述步驟:
[0020]S1、對離子交換樹脂吸附重金屬飽和后的顏色用圖像采集器進行圖像采集；
[0021]S2、根據(jù)離子 交換樹脂的出水與吸附重金屬的顏色帶長度繪制曲線；
[0022]S3、記錄樹脂的色差變化，進行圖像采集范圍的定位，根據(jù)圖像分析，進行色差設定;
[0023]S4、圖像采集器按照設定時間間隔采集離子交換樹脂的顏色圖像，把顏色圖像通過光纜傳遞給色差識別儀；
[0024]S5、色差識別儀對傳輸過來的顏色圖像進行列方向像素分量方差提取，所提取的特征值傳輸至控制器；
[0025]S6、控制器將接收到的特征值與設定的基準對比色特征進行比對分析；
[0026]S7、判斷結果通過變送器以標準信號輸出，最終在上位機上顯示樹脂是否需要再生。
[0027]優(yōu)選的，步驟SI中，當樹脂飽和時，其顏色會發(fā)生顯著變化，通過圖像采集器對圖像采集并將采集到的信息傳輸給色差識別儀。
[0028]優(yōu)選的，步驟S2中，當樹脂飽和后其顏色發(fā)生顯著變化時，通過測定出水重金屬含量確認列方向位點，繪制出水重金屬濃度與列方向位點曲線，設定基準位點及色差。
[0029]優(yōu)選的，步驟S4中，圖像采集器按設定時間采集列方向像素分量方差提取后發(fā)送給色差識別儀。
[0030]優(yōu)選的，步驟S5中，色差識別儀將列方向像素分量方差提取后，與設定基準色差進行對比分析，識別顏色特征判斷樹脂是否飽和。
[0031]優(yōu)選的，步驟S6中，控制器將列方向像素分量方差與設定基準色差對比分析，當分量方差大于設定基準色差時，即判斷樹脂已飽和，并發(fā)出指令進行再生程序。
[0032]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果:
[0033]1、本發(fā)明能夠克服由于人為原因?qū)е码x子交換樹脂出水監(jiān)測的滯后引起出水超標的問題，通過計算機識別離子交換樹脂的顏色變化進行自動飽和點判定，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。[0034]2、本發(fā)明精確可行的方法能夠?qū)崟r準確地了解離子交換樹脂的飽和程度，判斷離子交換樹脂的飽和點，自動控制閥門的轉換及樹脂再生程序，保證出水穩(wěn)定達標排放
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明自動控制系統(tǒng)的結構框圖；
[0036]圖2是本發(fā)明自動控制系統(tǒng)的反饋控制示意圖。
[0037]圖3是本發(fā)明控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0039]實施例
[0040]如圖1、圖2所示，一種離子交換法處理重金屬廢水的過程自動控制系統(tǒng)，圖像采集器、色差識別儀、第一變送器、控制器、第二變送器、繼電器以及上位機；所述圖像采集器、色差識別儀、第一變送器、控制器、第二變送器以及上位機順序連接，所述變送器還和繼電器連接，圖像采集器和色差識別儀通過光纜連接；
[0041]所述圖像采集器，用于按照設定的時間間隔采集離子交換樹脂的顏色圖像，并把采集到的顏色圖像通過 光纜傳輸給色差識別儀；
[0042]所述色差識別儀，用于對圖像采集器傳輸過來的顏色圖像進行特征提取，所提取的特征值傳輸至控制器；
[0043]所述控制器，用于將接收到的特征值與設定的基準對比色特征進行比對分析，判斷結果通過變送器以標準信號輸出；
[0044]所述上位機，用于顯示樹脂是否需要再生。
[0045]本實施例中，所述圖像采集器為高清攝像頭，所述高清攝像頭實現(xiàn)圖像的自動拍攝，并且對拍攝到圖像信號進行實時傳輸。
[0046]所述色差識別儀自動提取列方向上的圖像像素分量方差，當該方差值大于內(nèi)部設定基準時，向控制器發(fā)出圖像信息。
[0047]所述控制器將色差識別儀的圖像像素分量方差與內(nèi)部設定基準比較，當該值大于設定基準時，即可認為樹脂已飽和，向控制器發(fā)出信號，進行閥門轉換及再生程序。
[0048]如圖3所示，本實施例基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)的方法，包括下述步驟:
[0049]S1、對離子交換樹脂吸附重金屬飽和后的顏色用圖像采集器進行圖像采集；
[0050]S2、根據(jù)離子交換樹脂的出水與吸附重金屬的顏色帶長度繪制曲線；
[0051]S3、記錄樹脂的色差變化，進行圖像采集范圍的定位，根據(jù)圖像分析，進行色差設定;
[0052]S4、圖像采集器按照設定時間間隔采集離子交換樹脂的顏色圖像，把顏色圖像通過光纜傳遞給色差識別儀；
[0053]S5、色差識別儀對傳輸過來的顏色圖像進行列方向像素分量方差提取，所提取的特征值傳輸至控制器；[0054]S6、控制器將接收到的特征值與設定的基準對比色特征進行比對分析；
[0055]S7、判斷結果通過變送器以標準信號輸出，最終在上位機上顯示樹脂是否需要再生。
[0056]步驟SI中，當樹脂飽和時，其顏色會發(fā)生顯著變化，通過圖像采集器對圖像采集并將采集到的信息傳輸給色差識別儀。
[0057]步驟S2中，當樹脂飽和后其顏色發(fā)生顯著變化時，通過測定出水重金屬含量確認列方向位點，繪制出水重金屬濃度與列方向位點曲線，設定基準位點及色差。
[0058]步驟S4中，圖像采集器按設定時間采集列方向像素分量方差提取后發(fā)送給色差識別儀。
[0059]步驟S5中，色差識別儀將列方向像素分量方差提取后，與設定基準色差進行對比分析，識別顏色特征判斷樹脂是否飽和。
[0060]步驟S6中，控制器將列方向像素分量方差與設定基準色差對比分析，當分量方差大于設定基準色差時，即判斷樹脂已飽和，并發(fā)出指令進行再生程序。
[0061]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式， 都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)，其特征在于，包括圖像采集器、色差識別儀、第一變送器、控制器、第二變送器、繼電器以及上位機；所述圖像采集器、色差識別儀、第一變送器、控制器、第二變送器以及上位機順序連接，所述變送器還和繼電器連接，圖像采集器和色差識別儀通過光纜連接； 所述圖像采集器，用于按照設定的時間間隔采集離子交換樹脂的顏色圖像，并把采集到的顏色圖像通過光纜傳輸給色差識別儀； 所述色差識別儀，用于對圖像采集器傳輸過來的顏色圖像進行特征提取，所提取的特征值傳輸至控制器； 所述控制器，用于將接收到的特征值與設定的基準對比色特征進行比對分析，判斷結果通過變送器以標準信號輸出； 所述上位機，用于顯示樹脂是否需要再生。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集器為高清攝像頭，所述高清攝像頭實現(xiàn)圖像的自動拍攝，并且對拍攝到圖像信號進行實時傳輸。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述色差識別儀自動提取列方向上的圖像像素分量方差，當該方差值大于內(nèi)部設定基準時，向控制器發(fā)出圖像信息。
4.根據(jù)權利要求 1所述的基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器將色差識別儀的圖像像素分量方差與內(nèi)部設定基準比較，當該值大于設定基準時，即可認為樹脂已飽和，向控制器發(fā)出信號，進行閥門轉換及再生程序。
5.根據(jù)權利要求1所述基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括下述步驟: 51、對離子交換樹脂吸附重金屬飽和后的顏色用圖像采集器進行圖像采集； 52、根據(jù)離子交換樹脂的出水與吸附重金屬的顏色帶長度繪制曲線； 53、記錄樹脂的色差變化，進行圖像采集范圍的定位，根據(jù)圖像分析，進行色差設定； 54、圖像采集器按照設定時間間隔采集離子交換樹脂的顏色圖像，把顏色圖像通過光纜傳遞給色差識別儀； 55、色差識別儀對傳輸過來的顏色圖像進行列方向像素分量方差提取，所提取的特征值傳輸至控制器； 56、控制器將接收到的特征值與設定的基準對比色特征進行比對分析； 57、判斷結果通過變送器以標準信號輸出，最終在上位機上顯示樹脂是否需要再生。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)的方法，其特征在于，步驟SI中，當樹脂飽和時，其顏色會發(fā)生顯著變化，通過圖像采集器對圖像采集并將采集到的信息傳輸給色差識別儀。
7.根據(jù)權利要求5所述基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)的方法，其特征在于，步驟S2中，當樹脂飽和后其顏色發(fā)生顯著變化時，通過測定出水重金屬含量確認列方向位點，繪制出水重金屬濃度與列方向位點曲線，設定基準位點及色差。
8.根據(jù)權利要求5所述的基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)的方法，其特征在于，步驟S4中，圖像采集器按設定時間采集列方向像素分量方差提取后發(fā)送給色差識別儀。
9.根據(jù)權利要求5所述的基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)的方法，其特征在于，步驟S5中，色差識別儀將列方向像素分量方差提取后，與設定基準色差進行對比分析，識別顏色特征判斷樹脂是否飽和。
10.根據(jù)權利要求5所述的基于離子交換樹脂法處理重金屬廢水的自動控制系統(tǒng)的方法，其特征在于，步驟S6中，控制器將列方向像素分量方差與設定基準色差對比分析，當分量方差大于設定基準色差時，即判斷樹脂已飽和，并發(fā)出指令進行再生程序。
【文檔編號】C02F1/42GK103803678SQ201410088981
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權日:2014年3月11日
【發(fā)明者】郭高飛, 于廣平, 李振偉, 劉洪江 申請人:廣州中國科學院沈陽自動化研究所分所, 中國科學院沈陽自動化研究所