申请日2013.01.30
公开(公告)日2013.05.22
IPC分类号G05B19/418
摘要
无人值守远程遥控分布污水处理控制系统，设控制工艺辅助设备的一台主控制器和控制主工艺设备的一台以上分布分控制器，均用嵌入式系统或工控机加控制卡。并设与主控制器连接的网络遥控系统，可与远端的手机或电脑通讯，并设污水处理状态和参数数据库的联网服务器。主工艺设备为水泵和一台可控布水分水器，或者水泵和多台电磁阀。实现各控制器间互为备用，不因某一台控制器故障，而全部停运。不造成专用备品浪费。可控分水器实现布水定位、定量和定时控制。管理者可用手机或电脑对污水处理进行实时远程遥控和事故处理。可设按需配置的水质传感器，优化处理工艺参数，避免技术人员常年值班。实现《无技术人员污水处理厂》。适宜日处理100吨以上厂采用。
权利要求书
1.无人值守远程遥控分布污水处理控制系统，其特征是
1)设一台主控制器(1)和一台以上的分控制器(2)，主控制器和每台分 控制器均采用嵌入式系统，或者工控机加控制卡;嵌入式系统包括嵌入式系统 芯片、输入电路和输出电路;主控制器和各分控制器间用通讯链连接;
2)设置与主控制器连接的网络遥控系统(3)，包括：顺次通讯连接的通讯 模块、互联网，远端的联网服务器、远端的联网手机或/和联网电脑;
3)与主控制器输入电路连接的主传感器中至少设有液位传感器;与主控制 器输出电路连接的主执行设备为可间断运行的工艺辅助设备(1B);
4)与每台分控制器输出电路连接的分执行机构为污水处理的不可间断运行的主工 艺设备(2B)。
2.按权利要求1所述污水处理控制系统,其特征是所述主工艺设备采用如下 两种之一：①设包括顺次传动连接的步进电机或伺服电机、减速箱、可控转子、定 位探头的一台可控布水分水器(4)和进水总管上装一台水泵，可控布水分水器出水 囗通过多路管道与多台污水处理装置或单元(5)连通;控制可控布水分水器的分控 制器内需设有转子停留时间计时单元;②设一台水泵和多台电磁阀，水泵装在进水 总管上，电磁阀装在与每台污水处理装置或单元连通的进水支管上。
3.按权利要求2所述污水处理控制系统,其特征是所述主工艺设备增设鼓风机。
4.按权利要求1所述污水处理控制系统,其特征是工艺辅助设备包括：污 泥泵、清洗泵和格栅提升装置。
5.按权利要求1所述污水处理控制系统,其特征是远端的联网服务器内设 运行存储污水处理状态和参数的数据库，以及能够支撑数据库长期在线值守的 包括硬盘阵列、不间断电源的计算机设备;或者购买或租赁能够支撑数据库长 期在线值守的云端数据处理服务模块。
6.按权利要求1所述污水处理控制系统,其特征是主传感器增设温度传感 器、PH传感器、COD在线监控仪、DO在线监控仪、ORP在线监控仪、流量传 感器和电表的任意组合配置。
7.按权利要求1所述污水处理控制系统,其特征是与每台分控制器输入电路连 接的液位传感器采用超声波液位计或浮球。
8.按权利要求1所述污水处理控制系统,其特征是所述通讯链连接为工业 总线连接。
9.按权利要求1所述污水处理控制系统,其特征是所述通讯模块和互联网间 设路由器。
说明书
无人值守远程遥控分布污水处理控制系统
(一)技术领域：本发明是污水处理系统中的一种自控系统，主要涉及污水 参数及布水状态的自动配置、调整、维护及远程遥控等。属污水处理类(C02F)、 布水或配水装置类(E03B)、控制调节类(G05B)、通讯信息传输类(H04L)。
(二)背景技术：
现有的污水处理系统中污水水质及处理工艺参数的控制方式多采用人工进行：例 如：①污水化学需氧量COD值、污水酸碱度PH值等污水参数值采用人工取样、 人工分析计算，然后按计算分析结果手工调整工艺参数。②鼓风机通风量也常用 手动微调。这些人工测量调整需要大量的技术人员值班，需在现场设化验室，其工作 效率低，运行管理成本高。
现有的污水处理系统中污水及布水各参数的自动控制系统一般采用一个控制器和多 个执行机构完成控制,常用的控制器是采用可编程逻辑控制器(PLC)。这种一个控制器 的自控系统存在如下问题:1)若控制器出现损坏或故障，则整个系统必须停止运行进 行检修。2)若要保持不长时间停运，必须设置一套完整控制和设备备用系统，而常期 设置的备用设备不使用，易损坏，例如：控制箱内控制器及各种辅助电器、水泵等。
由此，浪费资源，污水处理厂投资和维护成本高。
中国发明专利《用于污水处理系统的可控布水分水器》 (Zl2011100067563)公开的《可控布水分水器》实现了污水布水的定位、定 量和定时，可按工艺要求，对污水进行控制输送，水泵装机容量下降，且布水 均匀、使用便利和耐用。若采用一个主控制器的自控系统，也难以选用上述优 化布水的《用于污水处理系统的可控布水分水器》。上述现有自控系统中采用 的PLC处理数据的能力有限，若用PLC搭建一套可远程遥控的无人值守且分布控 制的系统，成本极高。
(三)发明内容
本发明提供的无人值守远程遥控分布污水处理控制系统，目的之一是解决污水处理 厂常年值班技术人员较多、工作效率低、污水处理厂运行管理成本高的问题。目的之 二是解决现有污水自控系统的故障停机维修时间长，备用品易损坏，污水处理厂投资 维护成本高的问题。目的之三就是解决现有的自控系统，不能满足优化布水机构的自 动控制需求的问题。
技术方案如下：无人值守远程遥控分布污水处理控制系统，其特征是
1)设一台主控制器和一台以上的分控制器，主控制器和每台分控制器均采用嵌入 式系统，或者工控机加控制卡;嵌入式系统包括嵌入式系统芯片、输入电路和输出电 路;主控制器和各分控制器间用通讯链连接;2)设置与主控制器连接的网络遥控系 统，包括：顺次通讯连接的通讯模块、互联网，远端的联网服务器、远端的联网手机 或/和联网电脑;3)与主控制器输入电路连接的主传感器中至少设有液位传感器;与 主控制器输出电路连接的主执行设备为可间断运行工艺辅助设备：工艺辅助设备为间 断运行的设备，短期不运行不影响污水被正常处理。4)与每台分控制器输出电路连 接的分执行机构为污水处理的不可间断运行的主工艺设备：主工艺设备为必须连续运 行的处理工艺主体设备。
上述主工艺设备可采用如下两种之一：①设包括顺次传动连接的步进电机或伺服 电机、减速箱、可控转子、定位探头的一台可控布水分水器和进水总管上装一台水 泵，可控布水分水器出水囗通过多路管道与多台污水处理装置或单元连通;控制可控 布水分水器的分控制器内需设有转子停留时间计时单元。②设一台水泵和多台电磁 阀，水泵装在进水总管上，电磁阀装在与每台污水处理装置或单元连通的进水支管 上。上述主工艺设备可根据需要增设鼓风机2B3，通过气管向污水处理单元中的 水供氧。上述工艺辅助设备可包括：污泥泵、清洗泵和格栅提升装置。上述远 端的联网服务器内可设运行存储污水处理状态和参数的数据库，以及能够支撑 数据库长期在线值守的包括硬盘阵列、不间断电源的计算机设备;或者购买或 租赁能够支撑数据库长期在线值守的云端数据处理服务模块。上述主传感器可 根据需要增设温度传感器、PH传感器、COD在线监控仪、DO在线监控仪、ORP 在线监控仪、流量传感器和电表的任意组合配置。上述与每台分控制器输入电路 连接的液位传感器2A1可采用超声波液位计或浮球。上述通讯链连接可采用工业 总线连接。上述主控制器和每台分控制器布置可在同一组控制柜或机架内，也 可布置于不同的地点不同的控制柜或机架内。上述通讯模块和互联网间可设路 由器。
本发明有益效果:
1)本发明主控制器和各分控制器间或各分控制器相互间形成互为备用。由于 本发明主控制器功能设定为：①控制和计算水质参数和工艺参数的最佳数值，并 将参数保留、传输到分控制器以及发射到远处。②控制工艺辅助设备的运行，主 控制器不直接控制必须连续运行的污水处理及布水机构的主工艺设备。同时设 置了一台以上的分布分控制器，其功能为直接控制含污水处理及布水机构的主工 艺设备，由此实现了主控制器和各分控制器间或各分控制器相互间形成互为备 用。例如：当遭雷击，主控制器损坏，各分布分控制器照常进行水处理工艺，保 证污水处理的照常运行，不用马上全部停运检修。如果当遭雷击，某一台或几台 分控制器损坏，其余的分控制器和污水处理单元照常运行，只是污水处理量由 100%下降一定比例，设计上一般有一定的冗余量，平时各自非满负荷运行，自动 控制负载均衡，不会造成处理能力浪费。当上述损坏情况发生时，剩下的系统可 以满负荷运行，处理水量相差并不是太大。2)由于设置网络遥控系统，可利用 远程的联网手机或电脑查看由主控制器整理发出的各个设备状态及参数，修改 工艺条件及参数，实现远程控制;同时服务器上设置门槛算法，警告提示等手 段，了解系统和设备损坏状态，酌情安排检修。当远处的管理人员从联网手机 或电脑上不能收到任何站点信息，便可通过服务器程序或者人工判断是否主控 制器损坏或通讯故障，可安排一定时间内检修，而不必立即停机检修，因污水 处理照常在运行。由此污水处理厂可实现无人值守和远程遥控，降低劳动强度和 节约管理成本。污水处理厂只有清洁工、保安和花匠，实现《无技术人员污水处 理厂》。3)采用可控布水分水器和多路开关电磁阀，实现污水按工艺要求定位、 定量和定时控制输送;装机容量下降、布水均匀、使用便利、耐用和不浪费。 4)设联网服务器和数据库，当污水厂受损，有备用数据，便于工况及运行参 数数据恢复。5)一般嵌入式系统或工控机加控制卡处理能力超过一般的PLC， 较为容易的在低成本下处理复杂的控制功能，如主、分控制器的互为备用的自控以及 远程遥控等功能。6)本系统特别适宜于中大型污水处理厂(场)，即每天污水处 理量为100吨以上。