一種制備人工海水的自動控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人工海水制備領(lǐng)域，尤其涉及一種制備人工海水的自動控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人工海水制備一般是為海水養(yǎng)殖、海洋館和海洋環(huán)境研究服務(wù)的。它使用陸上淡水、工業(yè)鹽或海鹽、及各種微量添加劑等，按一定比例配方制備人工海水，并要求維持人工海水的水質(zhì)滿足使用要求。特別是在進(jìn)行海洋電場環(huán)境研究中，人工海水的電導(dǎo)率性能指標(biāo)顯得特別重要。現(xiàn)有技術(shù)中的人工海水制備，一般采用向淡水中加入鹽以及各種微量元素的方法，通過計算鹽的質(zhì)量、濃度來控制配制的濃度。但傳統(tǒng)的方法控制精度較低，并且自動化程度較低，無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求。
[0003]結(jié)合實際需求，需要一個能夠準(zhǔn)確控制人工海水的電導(dǎo)率的自動化系統(tǒng)，能夠自動調(diào)整人工海水的鹽度，檢測實際電導(dǎo)率，與目標(biāo)電導(dǎo)率相比較，反饋指導(dǎo)增加鹽度或減少鹽度，進(jìn)而通過控制與調(diào)整鹽度來間接控制與調(diào)節(jié)電導(dǎo)率，使之滿足海洋環(huán)境研究的試驗條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中人工海水制備精度低，自動化控制程度低的缺陷，提供一種能夠自動調(diào)節(jié)人工海水的電導(dǎo)率，并且制備精度高的制備人工海水的自動控制系統(tǒng)及方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明提供一種制備人工海水的自動控制系統(tǒng)，包括主控模塊，以及均與所述主控模塊相連的人機(jī)交互模塊、電導(dǎo)率傳感器模塊和電氣控制模塊；
所述人機(jī)交互模塊，用于設(shè)置制備人工海水的目標(biāo)電導(dǎo)率，顯示系統(tǒng)控制參數(shù)與流程進(jìn)度，并將設(shè)置的目標(biāo)電導(dǎo)率發(fā)送給所述主控模塊；
所述電導(dǎo)率傳感器模塊，用于實時采集制備的人工海水的實際電導(dǎo)率，并將采集到的實際電導(dǎo)率發(fā)送給所述主控模塊；
所述主控模塊，用于比較接收到的實際電導(dǎo)率與目標(biāo)電導(dǎo)率，并根據(jù)比較結(jié)果，向所述電氣控制模塊發(fā)送控制信號；
所述電氣控制模塊，用于接收來自所述主控模塊的控制信號，并按照控制信號的指令驅(qū)動各機(jī)械設(shè)備，對人工海水進(jìn)行增加鹽度或者減少鹽度的處理，使人工海水的實際電導(dǎo)率達(dá)到設(shè)置的目標(biāo)電導(dǎo)率。
[0006]該系統(tǒng)還包括水質(zhì)監(jiān)測與處理模塊，用于實時監(jiān)測人工海水水質(zhì)，并調(diào)節(jié)控制水質(zhì)，保證用水達(dá)到要求的水質(zhì)。
[0007]所述主控模塊為可編程控制器，與所述人機(jī)交互模塊通過串口通訊連接。
[0008]該系統(tǒng)還包括水池水位傳感器、混合罐水位傳感器，綜合監(jiān)測系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
[0009]所述水質(zhì)監(jiān)測與處理模塊包括前置過濾砂缸、后置過濾砂缸、臭氣消毒裝置和紫外線殺菌裝置。
[0010]所述水質(zhì)監(jiān)測與處理模塊通過添加消毒液調(diào)節(jié)0RP值和通過添加酸或堿來調(diào)節(jié)PH值，并通過前置過濾砂缸和后置過濾砂缸過濾水池試驗用水的雜質(zhì)和污泥，再通過臭氣消毒裝置和紫外線殺菌裝置對過濾后的試驗用水進(jìn)行殺菌處理。
[0011]本發(fā)明還提供一種制備人工海水的自動控制方法，包括以下步驟:
51、配制任意鹽度的初配人工海水，并測量其實際電導(dǎo)率；
52、比較初配人工海水的實際電導(dǎo)率與目標(biāo)電導(dǎo)率，若實際電導(dǎo)率小于目標(biāo)電導(dǎo)率，則加入鹽以增加其鹽度及實際電導(dǎo)率；
若實際電導(dǎo)率大于目標(biāo)電導(dǎo)率，則加入淡水以降低其鹽度及實際電導(dǎo)率；
并記錄執(zhí)行步驟S2的次數(shù)；
53、測量人工海水調(diào)節(jié)后的實際電導(dǎo)率，若調(diào)節(jié)后的電導(dǎo)率仍不滿足目標(biāo)電導(dǎo)率，且執(zhí)行步驟S2的次數(shù)小于3次，則轉(zhuǎn)入步驟S2 ；
若調(diào)節(jié)后的電導(dǎo)率仍不滿足目標(biāo)電導(dǎo)率，且執(zhí)行步驟S2的次數(shù)大于或等于3次，則轉(zhuǎn)入步驟S4 ；
54、根據(jù)前3次調(diào)節(jié)后的實際電導(dǎo)率作為樣本點繪制曲線，采用最小二乘法進(jìn)行兩次曲線擬合，確定達(dá)到目標(biāo)電導(dǎo)率需要增加或減少的鹽度的精確值，并按照該精確值對人工海水進(jìn)行一次精確調(diào)整，從而達(dá)到目標(biāo)電導(dǎo)率。
[0012]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明的制備人工海水的自動控制系統(tǒng)及方法，通過人機(jī)交互模塊輸入目標(biāo)電導(dǎo)率，主控模塊接收來自傳感器模塊采集到的實際電導(dǎo)率，與目標(biāo)電導(dǎo)率比較后控制并調(diào)整人工海水的電導(dǎo)率；本系統(tǒng)能夠自動控制人工海水的配制，提高了工作效率，更適合大規(guī)模的生成需求；并且在多次粗調(diào)電導(dǎo)率后，使用最小二乘法進(jìn)行精確調(diào)整，從而實現(xiàn)人工海水電導(dǎo)率的精確控制。
【附圖說明】
[0013]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
圖1是本發(fā)明實施例的制備人工海水的自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明實施例的制備人工海水的自動控制方法的流程圖；
圖3是本發(fā)明實施例的制備人工海水的自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明實施例的制備人工海水的自動控制方法的初配制工況的流程圖；
圖5是本發(fā)明實施例的制備人工海水的自動控制方法的增鹽度工況的流程圖；
圖6是本發(fā)明實施例的制備人工海水的自動控制方法的減鹽度工況的流程圖；
圖7是本發(fā)明實施例的制備人工海水的自動控制方法的淡水補水工況的流程圖；
圖8是本發(fā)明實施例的制備人工海水的自動控制方法的排污水工況的流程圖；
圖9是本發(fā)明實施例的制備人工海水的自動控制方法的循環(huán)水水凈化處理工況的流程圖；
圖中1-主控模塊，2-人機(jī)交互模塊，3-電導(dǎo)率傳感器模塊，4-電氣控制模塊，5-水質(zhì)監(jiān)測與處理模塊，301-潛水栗、302-循環(huán)栗、303-化鹽栗、304-混合罐、305-水質(zhì)監(jiān)測裝置、306-臭氧反應(yīng)罐、307-PH加劑栗、308-0RP加劑栗、309-臭氧消毒裝置、310-紫外線殺菌裝置、311-前置過濾砂缸、312-后置過濾砂缸。
【具體實施方式】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明實施例的一種制備人工海水的自動控制系統(tǒng)，包括主控模塊1，以及均與主控模塊1相連的人機(jī)交互模塊2、電導(dǎo)率傳感器模塊3和電氣控制模塊4 ;
人機(jī)交互模塊2，用于設(shè)置制備人工海水的目標(biāo)電導(dǎo)率，顯示系統(tǒng)控制參數(shù)與流程進(jìn)度，并將設(shè)置的目標(biāo)電導(dǎo)率發(fā)送給主控模塊1 ;
電導(dǎo)率傳感器模塊3，用于實時采集制備的人工海水的實際電導(dǎo)率，并將采集到的實際電導(dǎo)率發(fā)送給主控模塊1 ;該系統(tǒng)還包括水池水位傳感器、混合罐水位傳感器，綜合監(jiān)測系統(tǒng)的工作狀態(tài)；
主控模塊1，用于比較接收到的實際電導(dǎo)率與目標(biāo)電導(dǎo)率，并根據(jù)比較結(jié)果，向電氣控制模塊4發(fā)送控制信號；主控模塊1為可編程控制器，與人機(jī)交互模塊2通過串口通訊連接;
電氣控制模塊4，用于接收來自主控模塊1的控制信號，并按照控制信號的指令驅(qū)動各機(jī)械設(shè)備，對人工海水進(jìn)行增加鹽度或者減少鹽度的處理，使人工海水的實際電導(dǎo)率達(dá)到設(shè)置的目標(biāo)電導(dǎo)率。
[0016]該系統(tǒng)還包括水質(zhì)監(jiān)測與處理模塊5，用于實時監(jiān)測人工海水水質(zhì)，并調(diào)節(jié)控制水質(zhì)，保證用水達(dá)到要求的水質(zhì)。
[0017]水質(zhì)監(jiān)測與處理模塊5包括前置過濾砂缸311、后置過濾砂缸312、臭氣消毒裝置309和紫外線殺菌裝置310。水質(zhì)監(jiān)測與處理模塊5通過添加消毒液調(diào)節(jié)0RP值和通過添加酸或堿來調(diào)節(jié)PH值，并通過前置過濾砂缸311和后置過濾砂缸312過濾水池試驗用水的雜質(zhì)和污泥，再通過臭氣消毒裝置和紫外線殺菌裝置對過濾后的試驗用水進(jìn)行殺菌處理。
[0018]如圖2所示，本發(fā)明實施例的制備人工海水的自動控制方法用于實現(xiàn)本發(fā)明實施例的制備人工海水的自動控制系統(tǒng)，包括以下步驟:
51、配制任意鹽度的初配人工海水，并測量其實際電導(dǎo)率；
52、比較初配人工海水的實際電導(dǎo)率與目標(biāo)電導(dǎo)率，若實際電導(dǎo)率小于目標(biāo)電導(dǎo)率，則加入鹽以增加其鹽度及實際電導(dǎo)率；
若實際電導(dǎo)率大于目標(biāo)電導(dǎo)率，則加入淡水以降低其鹽度及實際電導(dǎo)率；
并記錄執(zhí)行步驟S2的次數(shù)；
53、測量人工海水調(diào)節(jié)后的實際電導(dǎo)率，若調(diào)節(jié)后的電導(dǎo)率仍不滿足目標(biāo)電導(dǎo)率，且執(zhí)行步驟S2的次數(shù)小于3次，則轉(zhuǎn)入步驟S2 ；
若調(diào)節(jié)后的電導(dǎo)率仍不滿足目標(biāo)電導(dǎo)率，且執(zhí)行步驟S2的次數(shù)大于或等于3次，則轉(zhuǎn)入步驟S4 ；
54、根據(jù)前3次調(diào)節(jié)后的實際電導(dǎo)率作為樣本點繪制曲線，采用最小二乘法進(jìn)行兩次曲線擬合，確定達(dá)到目標(biāo)電導(dǎo)率需要增加或減少的鹽度的精確值，并按照該精確值對人工海水進(jìn)行一次精確調(diào)整，從而達(dá)到目標(biāo)電導(dǎo)率。
[0019]如圖3所示，在本發(fā)明的另一個實施例中，人工海水的自動控制系統(tǒng)包括潛水栗301、循環(huán)栗302、化鹽栗303、混合罐304、水質(zhì)監(jiān)測裝置305、臭氧反應(yīng)罐306、PH加劑栗307、0RP加劑栗308、臭氧消毒裝置309、紫外線殺菌裝置310、前置過濾砂缸311、后置過濾砂缸312等，其中: