專利名稱：一種基于節(jié)能設(shè)計(jì)的污水處理過程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)控系統(tǒng)，特別涉及一種基于節(jié)能設(shè)計(jì)的污水處理過程監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，資源匱乏、環(huán)境污染等問題日益突出，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日益尖銳，依靠大量消耗資源支撐的粗放型經(jīng)濟(jì)增長模式使得資源約束矛盾更加突出，環(huán)境形勢(shì)十分嚴(yán)峻，嚴(yán)重影響可持續(xù)發(fā)展。轉(zhuǎn)變?cè)鲩L方式，做好節(jié)能減排，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面、和諧、可持續(xù)發(fā)展的迫切要求。自動(dòng)控制監(jiān)控系統(tǒng)其實(shí)從20世紀(jì)40年代就開始使用了，早期的現(xiàn)場(chǎng)基地式儀表和后期的繼電器構(gòu)成了控制系統(tǒng)的前身?，F(xiàn)在所說的自動(dòng)控制系統(tǒng)，多指采用電腦或微處理器進(jìn)行智能控制的系統(tǒng)，以PLC和DCS為代表，從70年代應(yīng)用以來，在冶金、電力、石油、化工、輕工等工業(yè)過程控制中獲得迅猛的發(fā)展。隨著科技水平的不斷發(fā)展和提高，采用計(jì)算機(jī)為核心建立一個(gè)對(duì)污水廠進(jìn)行全面管理的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，不但切實(shí)可行，而且能夠全面提高企業(yè)的管理水平和生產(chǎn)效率，從而增加企業(yè)的生產(chǎn)效益國內(nèi)現(xiàn)有污水處理廠自動(dòng)化設(shè)備投入較低，能耗高，而且系統(tǒng)大多在投產(chǎn)時(shí)沒能達(dá)到設(shè)計(jì)運(yùn)行要求，或在運(yùn)行一段時(shí)間后改為部分自動(dòng)、部分手動(dòng)的運(yùn)行狀態(tài)。自動(dòng)化系統(tǒng)成套引進(jìn)國外產(chǎn)品和技術(shù)，以后雖然硬件系統(tǒng)在國內(nèi)采購，控制技術(shù)并沒有被系統(tǒng)的吸收。國內(nèi)污水處理行業(yè)的自動(dòng)化專業(yè)力量較低，很多興建的污水處理工程的自動(dòng)化系統(tǒng)是由冶金、化工、輕工等領(lǐng)域工程師設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試的，對(duì)污水處理工藝了解較少，不能結(jié)合具體工藝進(jìn)行控制策略設(shè)計(jì)，更加沒有考慮節(jié)能消耗的設(shè)計(jì)。因此，采用新興技術(shù)，對(duì)污水處理監(jiān)控系統(tǒng)個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，從而為城市污水處理企業(yè)實(shí)施綠色生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源具有重大的意義。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)在污水處理沒有考慮能效的問題，提出了一種基于節(jié)能設(shè)計(jì)的污水處理過程監(jiān)控系統(tǒng)，通過對(duì)供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并綜合利用智能控制技術(shù)、新能源技術(shù)輔以能源管控平臺(tái)構(gòu)建一整套節(jié)能制動(dòng)控制系統(tǒng)，得整個(gè)城市污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)自身的能耗最低，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)、節(jié)能降耗的目標(biāo)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:一種基于節(jié)能設(shè)計(jì)的污水處理過程監(jiān)控系統(tǒng)，包括配電子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、能源管控平臺(tái)和污水處理過程監(jiān)控平臺(tái)，無線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采集污水處理自動(dòng)系統(tǒng)供電線路上溫度、電流送配電子系統(tǒng)，配電子系統(tǒng)通過無線網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)采集變配電數(shù)據(jù)，配電子系統(tǒng)從能源管控平臺(tái)和污水處理過程監(jiān)控平臺(tái)通過以太網(wǎng)發(fā)送或接受數(shù)據(jù)，污水處理自動(dòng)系統(tǒng)中的生物反應(yīng)池空間設(shè)置新能源子系統(tǒng)中的太陽能電池板，太陽能電池板產(chǎn)生電能接入照明子系統(tǒng)，照明子系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與污水處理過程監(jiān)控平臺(tái)互通信息，控制系統(tǒng)中的模糊控制器控制智能曝氣子系統(tǒng)，同時(shí)控制系統(tǒng)將智能曝氣子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)實(shí)時(shí)送到能源管控平臺(tái)和污水處理過程監(jiān)控平臺(tái)。所述控制系統(tǒng)選擇低功耗的開關(guān)電源、磁保持繼電器、變頻器、控制柜的通風(fēng)風(fēng)扇，通風(fēng)風(fēng)扇的電源控制通過軟件編程來定時(shí)或間歇啟動(dòng)。所述照明子系統(tǒng)選擇低功耗的LED燈作為光源。所述無線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采用電池供電。本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型基于節(jié)能設(shè)計(jì)的污水處理過程監(jiān)控系統(tǒng)，通過對(duì)自控系統(tǒng)集成中不同子系統(tǒng)的優(yōu)化為污水處理自控系統(tǒng)自身的能耗最低，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)、節(jié)能降耗的目標(biāo)。從而為城市污水處理企業(yè)實(shí)施綠色生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源具有重大的意義。

圖1為本實(shí)用新型基于節(jié)能設(shè)計(jì)的污水處理過程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示基于節(jié)能設(shè)計(jì)的污水處理過程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，通過對(duì)配電子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)、控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并綜合利用智能控制技術(shù)、新能源技術(shù)輔以能源管控平臺(tái)構(gòu)建一整套節(jié)能制動(dòng)控制系統(tǒng)，得整個(gè)城市污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)自身的能耗最低。配電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，關(guān)鍵在于合理選擇設(shè)備的供電電壓水平。工業(yè)電氣的特點(diǎn)與普通民用電氣的特點(diǎn)主要區(qū)別在于工業(yè)電氣用電負(fù)荷等級(jí)高、用電設(shè)備相對(duì)密集，供配電系統(tǒng)的環(huán)節(jié)不宜過多，盡量做到簡單可靠。過多的配電環(huán)節(jié)會(huì)造成額外的能量損耗。并合理選擇用電設(shè)備的供電電壓水平。同等情況下，電壓水平高，損耗相對(duì)較小。污水處理自動(dòng)系統(tǒng)中的使用的壓縮機(jī)、潛水泵、循環(huán)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(jié)能的供電，變電所設(shè)計(jì)在用電負(fù)荷中心區(qū)域，使得用電設(shè)備的供電線路比較短，減小了電流的損耗。并選用無線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，無線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)中無線信號(hào)終端采集母線溫度、電流送配電子系統(tǒng)，配電子系統(tǒng)通過無線網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)監(jiān)控變配電的情況并將數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)向能源管控平臺(tái)和污水處理過程監(jiān)控平臺(tái)上報(bào)預(yù)警及報(bào)警信號(hào)，既防止斷電故障的發(fā)生，也可以在出現(xiàn)故障時(shí)實(shí)現(xiàn)報(bào)警，從而達(dá)到安全優(yōu)化供配電。無線數(shù)據(jù)采集終端采用電池供電。照明子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選擇低功耗的LED燈作為光源，設(shè)計(jì)并構(gòu)建一套智能照明系統(tǒng)控制，控制照明燈光。智能照明系統(tǒng)采用自動(dòng)光感技術(shù)，及延時(shí)開關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)按需照明的功能，達(dá)到節(jié)能目的。新能源子系統(tǒng)，關(guān)鍵在于利用生物反應(yīng)池空間設(shè)置太陽能電池板，為系統(tǒng)提供電源。生物反應(yīng)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(shè)太陽能電池板產(chǎn)生電能接入照明子系統(tǒng)，為照明提供所需的電能。污水處理過程監(jiān)控平臺(tái)通過以太網(wǎng)對(duì)照明子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控:實(shí)時(shí)將各個(gè)照明回路的工作狀態(tài)，如回路電流、電壓、電能消耗、有功功率、無功功率、故障信號(hào)等上傳至監(jiān)控平臺(tái)；當(dāng)有緊急情況時(shí)通過以太網(wǎng)關(guān)接口與消防系統(tǒng)或保安系統(tǒng)等控制系統(tǒng)相連接聯(lián)動(dòng)。監(jiān)控平臺(tái)將智能調(diào)度命令通過以太網(wǎng)下達(dá)至照明子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)照明模式的切換，不同時(shí)間段使用不同照明策略，如黃昏、晚間、深夜室內(nèi)照明燈光的調(diào)整，自動(dòng)打開所有照明，到下班后打開深夜模式，關(guān)閉部分室內(nèi)照明，運(yùn)行節(jié)電節(jié)能模式?？刂葡到y(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，關(guān)鍵在于選擇低功耗的元器件包括:開關(guān)電源、繼電器、變頻器、控制柜的通風(fēng)風(fēng)扇?？刂葡到y(tǒng)控制柜開關(guān)電源的選擇根據(jù)控制系統(tǒng)所有用電設(shè)備進(jìn)行計(jì)算得出的功率基礎(chǔ)上增加20%余量作為開關(guān)電源的功率來設(shè)計(jì)，并盡量使得開關(guān)電源工作在高效率區(qū)間，從而提升開關(guān)電源實(shí)際工作效率，達(dá)到節(jié)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(shí)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(duì)于電機(jī)等大型用電設(shè)備，設(shè)計(jì)變頻控制器與之配套，從而達(dá)到節(jié)能目標(biāo)；對(duì)控制柜中使用的通風(fēng)風(fēng)扇的電源控制引入到柜內(nèi)控制器上，通過軟件編程來定時(shí)或間歇啟動(dòng)，到達(dá)節(jié)能目的?；谥悄芸刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用模糊控制器實(shí)現(xiàn)精確鼓風(fēng)曝氣的優(yōu)化控制，從一些國內(nèi)的污水處理廠耗電量來，曝氣占據(jù)了總耗電量的50-70%，所以智能曝氣子系統(tǒng)是整個(gè)污水廠節(jié)能降耗運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過對(duì)鼓風(fēng)曝氣的精確控制可以達(dá)到精確曝氣和節(jié)省能耗的目標(biāo)。同時(shí)控制系統(tǒng)將智能曝氣子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)實(shí)時(shí)送到能源管控平臺(tái)和污水處理過程監(jiān)控平臺(tái)。能源管控平臺(tái)可實(shí)施監(jiān)控污水處理過程中各個(gè)設(shè)備運(yùn)行的能耗情況，為設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)提供相應(yīng)的策略，從而合理分配各系統(tǒng)的電能消耗。通過針對(duì)以上各個(gè)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)污水處理過程中監(jiān)控系統(tǒng)的整體節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種基于節(jié)能設(shè)計(jì)的污水處理過程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括配電子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、能源管控平臺(tái)和污水處理過程監(jiān)控平臺(tái)，無線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采集污水處理自動(dòng)系統(tǒng)供電線路上溫度、電流送配電子系統(tǒng)，配電子系統(tǒng)通過無線網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)采集變配電數(shù)據(jù)，配電子系統(tǒng)從能源管控平臺(tái)和污水處理過程監(jiān)控平臺(tái)通過以太網(wǎng)發(fā)送或接受數(shù)據(jù)，污水處理自動(dòng)系統(tǒng)中的生物反應(yīng)池空間設(shè)置新能源子系統(tǒng)中的太陽能電池板，太陽能電池板產(chǎn)生電能接入照明子系統(tǒng)，照明子系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與污水處理過程監(jiān)控平臺(tái)互通信息，控制系統(tǒng)中的模糊控制器控制智能曝氣子系統(tǒng)，同時(shí)控制系統(tǒng)將智能曝氣子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)實(shí)時(shí)送到能源管控平臺(tái)和污水處理過程監(jiān)控平臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于節(jié)能設(shè)計(jì)的污水處理過程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)選擇低功耗的開關(guān)電源、磁保持繼電器、變頻器、控制柜的通風(fēng)風(fēng)扇，通風(fēng)風(fēng)扇的電源控制通過軟件編程來定時(shí)或間歇啟動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于節(jié)能設(shè)計(jì)的污水處理過程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述照明子系統(tǒng)選擇低功耗的LED燈作為光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于節(jié)能設(shè)計(jì)的污水處理過程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述無線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采用電池供電。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于節(jié)能設(shè)計(jì)的污水處理過程監(jiān)控系統(tǒng)，無線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采集污水處理自動(dòng)系統(tǒng)供電線路上溫度、電流送配電子系統(tǒng)，配電子系統(tǒng)通過無線網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)采集變配電數(shù)據(jù)，配電子系統(tǒng)通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)送到能源管控平臺(tái)和污水處理過程監(jiān)控平臺(tái)，污水處理自動(dòng)系統(tǒng)中的生物反應(yīng)池空間設(shè)置新能源子系統(tǒng)中的太陽能電池板，太陽能電池板產(chǎn)生電能接入照明子系統(tǒng)，控制系統(tǒng)中的模糊控制器控制智能曝氣子系統(tǒng)，同時(shí)控制系統(tǒng)將智能曝氣子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)實(shí)時(shí)送到能源管控平臺(tái)和污水處理過程監(jiān)控平臺(tái)。通過對(duì)系統(tǒng)中不同子系統(tǒng)的優(yōu)化，并綜合利用智能控制、新能源技術(shù)輔以能源管控平臺(tái)構(gòu)建節(jié)能制動(dòng)控制系統(tǒng)，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)、節(jié)能降耗的目標(biāo)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK203012459SQ201220620348
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者周一軍, 涂煊, 蔣曄, 劉良柏, 施耀劍 申請(qǐng)人:上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究院, 上海西派埃自動(dòng)化技術(shù)工程有限公司