申请日2012.03.26
公开(公告)日2012.08.01
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种新型农村生活污水处理系统控制装置及其应用，这种装置提供一种基于统计特性的测量值修正算法和一种分段阀值和分时、分季阀值可变的控制技术。即，将测量值通过初始多值平均、运行加权平均和去噪来提高参数的测量精度，将不同的分段阀值和分时、分季阀值可变的电机控制策略用于不同用途电机的精细控制，并引入网络接口和视频接口为网络管理和视频监控提供支持，以此使农村生活污水处理的质量得到大大提高，同时还能节约电能、降低建设成本和运行成本。
权利要求书
1.一种新型农村生活污水处理系统控制装置，其特征在于包括传感器、采样电阻、电压 跟随器、A/D转换电路、ARM9处理器及电极;传感器输出的电流信号iin通过采样电阻、电 压跟随器、A/D转换电路后输出电压数字量Vin，Vin通过I2C接口传输给ARM9处理器;ARM9 输出信号控制提升泵、污泥回流泵、曝气机电机的工作。
2.根据权利要求1所述的生活污水处理系统控制装置，其特征在于还可通过视频接口电 路连接触摸屏实现被测参数的标定和修正;通过网络接口电路实现网络管理。
3.权利要求1所述污水处理系统控制装置应用与污水检测的方法，其特征在于包括如下 步骤：ARM9处理器在开机时先连续读取50个转换后的电压数字量Vin，计算其统计平均值 作为系统的第一个测量值Vout(0);其后每次测得的电压数字量Vin首先与上一次测量值Vout(j) 比较，如果Vin偏离大于10%，则判定为干扰信号，直接忽略本次测量值，如果Vin偏离小于 10%，则把上次测量值Vout(j)乘于权重90%和本次测得的电压数字量Vin乘于权重10%作为 本次测量值Vout(j+1)输出;之后再将测量值通过标定算法将Vout(j+1)除于相应的修正比例系 数kp，再加上偏差修正量δ，分别得到DO、ORP、PH、温度和液位的实际值，输出的实际值 作为测量显示和电机控制的输入信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于在A/D转换之前加入的电压跟随器用以消除 输入阻抗对测量的影响;初始测量采用计数器k进行计数，并把每次采样值Vin存入到数组 V(k)中，当计数k达到50次时，将测量的统计平均值Vout(0)=∑V(k)/50作为第一个测量值， 基本消除开机瞬间传感器不稳定、电路不稳定造成的测量误差。
5.根据权利要求4所述的方法，，其特征在于对于采样值偏离均值较小的采样值作为有 效采样值Vin，采用加权平均公式Vout(j+1)=Vout(j)×0.9+Vin×0.1对输出电压值进行修正。
说明书
一种新型农村生活污水处理系统控制装置及其应用
技术领域
本发明涉及一种新型农村生活污水处理电气控制技术，具体地说是多传感器检测下的农 村生活污水处理系统智能控制技术。
背景技术
农村生活污水造成的环境污染严重危害到农村的生存和发展，如何有效处理农村生活污 水已成为各级环保部门迫切解决的问题，但是农村污水的排放特点不同于城市，农村人口密 度小，居住分散，不利于生活污水的集中处理。因此，国内农村生活污水处理目前普遍采用 分散式生活污水系统，这种污水处理系统着眼于生态、投资小、运行成本低，为农村生活污 水处理开辟了一条科学、经济、实用可行的道路。然而这种投资小、运行成本低的优点是建 立在系统小的基础之上的，一个小型农村生活污水处理系统一般只用于一个行政村的生活污 水处理，如果要全面解决农村生活污水处理的问题，则需要每个行政村建一个这样的小型农 村生活污水处理系统，因此，如何能够使每一个小系统实现高效、节能成了技术焦点。实现 高效、节能的有效办法就是采用先进、科学、智能、结构简单的系统控制装置，控制装置设 计的水平直接影响到农村生活污水处理的质量，影响到系统运行的成本和建设成本，影响到 动力能源的有效利用。
发明内容
为改进当前农村生活污水处理系统控制装置粗犷式控制，使其实现本质的高效、节能控 制，本发明提供一种基于统计特性的测量值修正算法和一种分段阀值和分时、分季阀值可变 的控制技术。即，将测量值通过初始多值平均、运行加权平均和去噪来提高参数的测量精度， 将不同的分段阀值和分时、分季阀值可变的电机控制策略用于不同用途电机的精细控制，并 引入网络接口和视频接口为网络管理和视频监控提供支持，以此使农村生活污水处理的质量 得到大大提高，同时还能节约电能、降低运行成本和建设成本。
本发明提供的生活污水处理系统控制装置包括传感器、采样电阻、电压跟随器、A/D 转换电路、ARM9处理器及电极;传感器输出的电流信号iin通过采样电阻、电压跟随器、A/D 转换电路后输出电压数字量Vin，Vin通过I2C接口传输给ARM9处理器;ARM9输出信号控 制提升泵、污泥回流泵、曝气机电机的工作。
本发明的工作原理为：ARM9处理器在开机时先连续读取50个转换后的电压数字量Vin， 计算其统计平均值作为系统的第一个测量值Vout(0);其后每次测得的电压数字量Vin首先与上 一次测量值Vout(j)比较，如果Vin偏离大于10%，则判定为干扰信号，直接忽略本次测量值， 如果Vin偏离小于10%，则把上次测量值Vout(j)乘于权重90%和本次测得的电压数字量Vin乘 于权重10%作为本次测量值Vout(j+1)输出;之后再将测量值通过标定算法将Vout(j+1)除于 相应的修正比例系数kp，再加上偏差修正量δ，分别得到DO、ORP、PH、温度和液位的实际 值，输出的实际值作为测量显示和电机控制的输入信号。
在传感器电极上加上精密电阻，将电流信号转换为电压信号，通过在A/D转换之前加入 电压跟随器，消除输入阻抗对测量的影响。利用农村生活污水检测值(DO、ORP、PH、温 度)随时间缓慢变化的特点，采用绝对偏离判定器，对于采样值偏离均值较大(这里取10%) 的采样值做删除处理。初始测量将连续50次的测量值取统计平均值，作为第一个测量值，从 而有效消除开机瞬间传感器不稳定、电路不稳定造成的测量误差。在正常运行期间，采用加 权平均公式对输出电压值进行修正，即，上次已修正的测量值的权重为90%，而当前有效采 样值的权重只有10%，从而减小当前误差对电压测量结果的影响。最后通过测量值的标定得 到实际检测参数(DO、ORP、PH、温度)的真值，提供液晶屏显示，并通过网络发送到服 务器，永久保存在数据库中。
被测参数的标定和修正采用触摸屏实现，通过触摸屏等步长增加或减小比例系数和偏移 量，采用标定和修正公式将测得的电压值转化为实际的测量值。同时将比例系数和偏移量保 存到闪存中，并通过网络发送到服务器。
提升泵、污泥回流泵和曝气机电机控制将采用上下阀值(或分段阀值)和分时、分季阀 值可变的控制方法，根据农村生活污水排放的分时、分季特性，制定科学的时变的阀值控制 策略，通过当前日期和时间查表得到季节系数和时段系数，再分别计算出上下阀值(或分段 阀值)，阀值控制通过阀值判断器分级控制电机的转速和起停。
使用本发明提供的生活污水处理系统控制装置在降低传感器要求，降低设备投入成本的 前提下，仍能确保各被测参数的测量精度;通过对执行机构采用结构简单而算法精细的控制 方式，使系统建设成本低，系统运行更高效、更节能。