本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種全自動污水監(jiān)測反饋控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在人們的生產(chǎn)和生活活動中，每天都在使用和接觸著水。在這一過程中，水受到人類活動的影響，其物理、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，就變成了污染過的水，簡稱為污水。污水主要包括以下三種：

(1)生活污水：它是人們在日常生活中使用過的，并被生活廢料所污染過的水，包括廚房和衛(wèi)生間用水。成分：含有泥沙、油脂、皂液、果核、紙屑、食物屑、病菌、糞尿和雜物等，其中無機(jī)物占40％，有機(jī)物占60％，與工業(yè)廢水相比，污染物濃度較低。

(2)工業(yè)廢水：來自工廠車間和廠礦，是指在工礦企業(yè)生產(chǎn)活動中使用過的水。包括：生產(chǎn)污水：指在生產(chǎn)過程中形成，并已被廢料(生產(chǎn)原料、半成品或成品等)污染過的水，需進(jìn)行凈化處理。生產(chǎn)廢水：它也是在生產(chǎn)過程中形成，但并未直接參與生產(chǎn)工藝，未被廢料污染的水，因此不需凈化處理。與生活污水相比，工業(yè)廢水污染物濃度高，毒性大。不同企業(yè)，工業(yè)廢水的污染物濃度、種類不同，因此不能通過一種通用技術(shù)和工藝來治理，往往要求在排出工廠前，處理到符合排放標(biāo)準(zhǔn)才能排放。所以在工廠內(nèi)需建污水處理站。

(3)被污染的雨水：主要指初期雨水，指雨水流經(jīng)地表時受到的污染，也需凈化處理。

上述這三種污水在城市里最后都要匯集在一起，進(jìn)行處理，我們稱為城市污水。對于城市污水的處理一直是城市管理的重中之重，而水質(zhì)監(jiān)測作為污水處理的重要一環(huán)其作用性不言而喻，因此，亟需提出一種自動化程度高、監(jiān)測范圍廣、監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠性高、控制能力強(qiáng)的污水控制系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種全自動污水監(jiān)測反饋控制系統(tǒng)。

本發(fā)明具體是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種全自動污水監(jiān)測反饋控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括中央控制器、多個分控制器和多個流程部件，分控制器與流程部件一一對應(yīng)，一個分控制器控制其對應(yīng)的一個流程部件，各個分控制器均受控于所述中央控制器，所述系統(tǒng)沿污水流向依次包含下述流程部件：粗格柵、細(xì)格柵、隔油沉淀池、調(diào)節(jié)池、過濾池、二沉池和分離池。

進(jìn)一步地，所述粗格柵由粗格柵控制器控制，所述細(xì)格柵由細(xì)格柵控制器控制；

當(dāng)所述粗格柵中柵前和柵后的液位差達(dá)到第一閾值，所述粗格柵控制器開啟粗格柵入口，并啟動粗格柵中的除污機(jī)，完成一個運(yùn)行周期后，由粗格柵控制器控制第一輸送機(jī)，將柵渣輸送至第一螺旋壓榨機(jī)后外運(yùn)；

當(dāng)所述細(xì)格柵中柵前和柵后的液位差達(dá)到第二閾值，所述細(xì)格柵控制器開啟細(xì)格柵入口，并啟動細(xì)格柵中的除污機(jī)，完成一個運(yùn)行周期后，由細(xì)格柵控制器控制第二輸送機(jī)，將柵渣輸送至第二螺旋壓榨機(jī)后外運(yùn)。

進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)池由調(diào)節(jié)池控制器控制，所述調(diào)節(jié)池控制器通過控制所述調(diào)節(jié)池表曝機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到控制調(diào)節(jié)池溶解氧的目的；

當(dāng)溶解氧值達(dá)到下限時，調(diào)節(jié)池控制器控制表曝機(jī)由低速運(yùn)行轉(zhuǎn)入高速運(yùn)行；當(dāng)溶解氧值達(dá)到上限時，調(diào)節(jié)池控制器控制表曝機(jī)由高速運(yùn)行轉(zhuǎn)入低速運(yùn)行；當(dāng)溶解氧值達(dá)到上限時，調(diào)節(jié)池控制器控制表曝機(jī)停止運(yùn)行。

進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)池控制器還用于根據(jù)所述調(diào)節(jié)池中溶解氧含量對調(diào)節(jié)池堰板高度進(jìn)行控制；

當(dāng)溶解氧值達(dá)到下限時調(diào)節(jié)池控制器啟動可調(diào)節(jié)堰板使溝中水位提高；當(dāng)溶解氧值達(dá)到上限時調(diào)節(jié)池控制器啟動可調(diào)節(jié)堰板使溝中水位降低。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括多個傳感器網(wǎng)，所述多個傳感器網(wǎng)均與所述中央控制器通信連接；每個傳感器網(wǎng)只包括一種類型的傳感器，每個傳感器網(wǎng)只設(shè)置于一個流程部件之中；

所述傳感器網(wǎng)以流程部件對應(yīng)的編號和傳感器網(wǎng)中的傳感器類型命名。

進(jìn)一步地，每個傳感器網(wǎng)中均包括多個傳感器和一個傳感控制中樞，所述多個傳感器均與所述傳感控制中樞通信連接，所述傳感控制中樞與所述中央控制器通信連接。

本發(fā)明提供了一種全自動污水監(jiān)測反饋控制系統(tǒng)，具有如下有益效果：

(1)加入了能夠?qū)崿F(xiàn)全方位、廣監(jiān)測并且同時具備高監(jiān)測能力以及數(shù)據(jù)處理能力的傳感器網(wǎng)，所述傳感器網(wǎng)中的傳感器能夠進(jìn)行大范圍的監(jiān)測，所述傳感器中的傳感控制中樞能夠根據(jù)傳感器的布設(shè)條件、自身性能精確衡量傳感器對于最終的得到參考值的貢獻(xiàn)程度，綜合各個傳感器的測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確估計流程部件的物理量的狀態(tài)；

(2)通過各個分控制器對各個流程部件進(jìn)行精確的控制，中央控制器根據(jù)傳感器網(wǎng)反饋的信息驅(qū)動各個分控制器實(shí)現(xiàn)對于流程部件的反饋控制，精確度高，自動化程度高，顯著節(jié)省人力成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種全自動污水監(jiān)測反饋控制系統(tǒng)框圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的傳感控制中樞框圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種流程部件的某個物理量參考值的獲取方式

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的調(diào)節(jié)池控制器的控制環(huán)節(jié)框圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種全自動污水監(jiān)測反饋控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)如圖1所示，所述系統(tǒng)包括中央控制器、多個分控制器和多個流程部件，分控制器與流程部件一一對應(yīng)，一個分控制器控制其對應(yīng)的一個流程部件，各個分控制器均受控于所述中央控制器，所述系統(tǒng)沿污水流向依次包含下述流程部件：粗格柵、細(xì)格柵、隔油沉淀池、調(diào)節(jié)池、過濾池、二沉池和分離池；

污水由所述粗格柵入口進(jìn)入，流入細(xì)格柵，所述粗格柵和所述細(xì)格柵均用于濾除污水中體積較大的廢棄物；

流出細(xì)格柵的污水流入隔油沉淀池，所述隔油沉淀池用于濾除所述污水中的油污；

流出所述隔油沉淀池的污水流入調(diào)節(jié)池，所述調(diào)節(jié)池用于通過化學(xué)或生物反應(yīng)凈化污水；

流出所述調(diào)節(jié)池的污水流入過濾池，所述過濾池通過氣浮機(jī)過濾所述污水中的懸濁物；

流出所述過濾池的污水流經(jīng)所述二沉池以進(jìn)行二次沉淀；

流出所述二沉池的污水流經(jīng)所述分離池后被分離為中水和污垢，所述中水流入預(yù)設(shè)的消毒池進(jìn)行消毒并由所述消毒池排出；所述污垢被送入污泥池以便于外運(yùn)。

具體地，所述粗格柵由粗格柵控制器控制，所述細(xì)格柵由細(xì)格柵控制器控制；

當(dāng)所述粗格柵中柵前和柵后的液位差達(dá)到第一閾值，所述粗格柵控制器開啟粗格柵入口，并啟動粗格柵中的除污機(jī)，完成一個運(yùn)行周期后，由粗格柵控制器控制第一輸送機(jī)，將柵渣輸送至第一螺旋壓榨機(jī)后外運(yùn)；

當(dāng)所述細(xì)格柵中柵前和柵后的液位差達(dá)到第二閾值，所述細(xì)格柵控制器開啟細(xì)格柵入口，并啟動細(xì)格柵中的除污機(jī)，完成一個運(yùn)行周期后，由細(xì)格柵控制器控制第二輸送機(jī)，將柵渣輸送至第二螺旋壓榨機(jī)后外運(yùn)。

具體地，所述調(diào)節(jié)池由調(diào)節(jié)池控制器控制，所述調(diào)節(jié)池控制器通過控制所述調(diào)節(jié)池表曝機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到控制調(diào)節(jié)池溶解氧的目的；

當(dāng)溶解氧值達(dá)到下限時，調(diào)節(jié)池控制器控制表曝機(jī)由低速運(yùn)行轉(zhuǎn)入高速運(yùn)行；當(dāng)溶解氧值達(dá)到上限時，調(diào)節(jié)池控制器控制表曝機(jī)由高速運(yùn)行轉(zhuǎn)入低速運(yùn)行；當(dāng)溶解氧值達(dá)到上限時，調(diào)節(jié)池控制器控制表曝機(jī)停止運(yùn)行。

進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)池控制器還用于根據(jù)所述調(diào)節(jié)池中溶解氧含量對調(diào)節(jié)池堰板高度進(jìn)行控制；

當(dāng)溶解氧值達(dá)到下限時調(diào)節(jié)池控制器啟動可調(diào)節(jié)堰板使溝中水位提高；當(dāng)溶解氧值達(dá)到上限時調(diào)節(jié)池控制器啟動可調(diào)節(jié)堰板使溝中水位降低。

所述系統(tǒng)還包括多個傳感器網(wǎng)，所述多個傳感器網(wǎng)均與所述中央控制器通信連接；每個傳感器網(wǎng)只包括一種類型的傳感器，每個傳感器網(wǎng)只設(shè)置于一個流程部件之中；

所述傳感器網(wǎng)以流程部件對應(yīng)的編號和傳感器網(wǎng)中的傳感器類型命名。

具體地，所述傳感器網(wǎng)以流程部件對應(yīng)的編號和傳感器網(wǎng)中的傳感器類型命名。具體地，流程部件均被編號：粗格柵01、細(xì)格柵02、隔油沉淀池03、調(diào)節(jié)池04、過濾池05、二沉池06和分離池07。以編號為04的調(diào)節(jié)池為例，其中布設(shè)有用于測量溫度的溫度傳感器網(wǎng)04t、用于測量ph的ph傳感器網(wǎng)04ph，用于測量生化需氧量的bod5傳感器網(wǎng)04bod5，用于測量化學(xué)耗氧量的cod5傳感器網(wǎng)04cod5。

進(jìn)一步地，每個傳感器網(wǎng)中均包括多個傳感器和一個傳感控制中樞，所述多個傳感器均與所述傳感控制中樞通信連接，所述傳感控制中樞與所述中央控制器通信連接。由于傳感器網(wǎng)中各個傳感器的布放具有隨機(jī)性，各傳感器的檢測加過會出現(xiàn)不同程度的交疊而產(chǎn)生大量的無用信息。因此，使用傳感控制中樞對各個傳感器采集到的數(shù)據(jù)先進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最小化冗余信息以及最大化有效信息。進(jìn)一步地，傳感控制中樞對各個傳感器的采集結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)融合提高了其輸出結(jié)果的精度和可靠性，并且可以在處理過程中排除由于其他原因?qū)е履硞€傳感器測量的結(jié)果出現(xiàn)錯誤的情況，從而獲得更準(zhǔn)確的信息。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例中的傳感控制中樞包括：

坐標(biāo)記錄模塊，用于記錄有所述傳感器網(wǎng)中各個傳感器的定位坐標(biāo)。

區(qū)間劃分模塊，用于從所述中央控制器獲取所述傳感器網(wǎng)的區(qū)間劃分規(guī)則。

各個流程部件的區(qū)域劃分規(guī)則存儲于中央控制器，傳感控制中樞通過與所述中央控制器交互即可知所述傳感控制中樞對應(yīng)的傳感器網(wǎng)所在的流程部件的區(qū)域劃分規(guī)則。

具體地，以編號為04的調(diào)節(jié)池為例，其包括兩個重點(diǎn)監(jiān)測的大區(qū)域和兩個次重點(diǎn)監(jiān)測的小區(qū)域，其對應(yīng)的區(qū)域劃分規(guī)則包括這四個區(qū)域的坐標(biāo)。顯然，重點(diǎn)監(jiān)測的區(qū)域傳感器的布設(shè)密度高，而次重點(diǎn)監(jiān)測的區(qū)域傳感器的布設(shè)密度低。

分布密度計算模塊，用于根據(jù)所述區(qū)間劃分規(guī)則以及所述定位坐標(biāo)得到區(qū)間內(nèi)傳感器的分布密度。

固有參數(shù)記錄模塊，用于記錄所述傳感器網(wǎng)中各個傳感器的性能等級。

性能權(quán)值獲取模塊，用于根據(jù)公式得到各個區(qū)域的性能權(quán)值，其中αi表示某個區(qū)域的性能權(quán)值，∑ni表示某個區(qū)域中的各個傳感器的性能等級的和，∑nj表示所述傳感器節(jié)點(diǎn)所在傳感器網(wǎng)中全部傳感器的性能等級的和。

密度權(quán)值獲取模塊，用于根據(jù)公式得到各個區(qū)域的密度權(quán)值，其中βi表示某個區(qū)域的密度權(quán)值，∑ρj表示某個各個區(qū)域的密度和，ρi表示某個區(qū)域的密度。

數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取各個傳感器測量的監(jiān)測值。

數(shù)據(jù)處理模塊，用于綜合各個傳感器測量的監(jiān)測值、各個傳感器所在的區(qū)域的性能權(quán)值以及各個傳感器所在區(qū)域的密度權(quán)值得到所述傳感器網(wǎng)所在的流程部件的相應(yīng)物理量的參考值。

具體地，如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種流程部件的某個物理量參考值的獲取方式：

(1)依據(jù)得到區(qū)域的某個物理量的參考值^_s，其中si為區(qū)域中每個傳感器測得的值，σi為傳感器的均方差，di表示所述傳感器與所述區(qū)域中心的距離。

(2)根據(jù)各個區(qū)域的參考值根據(jù)公式得到流程部件的某個物理量的參考值，其中為某個區(qū)域的參考值，αi表示某個區(qū)域的性能權(quán)值，βi表示某個區(qū)域的密度權(quán)值。

進(jìn)一步地，所述傳感控制中樞將得到的參考值傳輸至所述中央控制器。所述中央控制器根據(jù)所述參考值控制各個分控制器，比如，根據(jù)粗格柵和細(xì)格柵的液位差驅(qū)動粗格柵控制器和細(xì)格柵控制器工作；再比如，根據(jù)調(diào)節(jié)池溶解氧驅(qū)動調(diào)節(jié)池控制器控制表曝機(jī)和可調(diào)節(jié)堰板。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明實(shí)施例中，還需要對調(diào)節(jié)池的出水量按照比例進(jìn)行加氯。該環(huán)節(jié)具有慣性大、純滯后及時間長等特點(diǎn)。若系統(tǒng)中有較大純時滯時，當(dāng)調(diào)節(jié)池控制器發(fā)出動作后，在一定時間范圍內(nèi)，被控參數(shù)可能還來不及響應(yīng)。若傳感器網(wǎng)的測量環(huán)節(jié)存在延時，也有可能降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了解決這一滯后環(huán)節(jié)給系統(tǒng)造成的影響，對系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)進(jìn)行了改進(jìn)，使用預(yù)估計器對測量環(huán)節(jié)的時滯進(jìn)行補(bǔ)償。通過預(yù)估計器進(jìn)行補(bǔ)償之后,調(diào)節(jié)池環(huán)節(jié)的反饋控制結(jié)構(gòu)如圖4所示，其閉環(huán)傳遞函數(shù)為這閉環(huán)傳遞函數(shù)不再含有純滯后，從而提升了對于調(diào)節(jié)池的控制效果。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。