公布日：2023.11.17
申请日：2023.08.30
分类号：C02F3/02(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)I;B63J4/00(2006.01)I
摘要
一种船用生活污水自动调驳控制系统及控制方法，由真空收集设备、船用生活污水处理装置、污水舱排放装置、黑水舱、灰水舱、生活污水调驳模块和辅机监控平台组成。真空马桶和真空灰水阀通过真空容器连接真空泵，调节池通过提升泵连接好氧MBR池，清水箱通过自吸泵连接好氧MBR池内的膜组件，排放泵连接清水箱和排放管路；污水舱排放装置分别连接黑水舱、灰水舱和排放管路；遥控阀门设在船用生活污水处理装置和污水舱排放装置的排放管路上；浮球液位控制器分别装在黑水舱和灰水舱上；调驳控制箱与辅机监控平台、船用生活污水处理装置和污水舱排放装置通讯连接。该方法能够实现船用生活污水自动调驳及驳岸的功能，能提供设备就地、远程遥控的多种操作模式。
权利要求书
1.一种船用生活污水自动调驳控制系统，其特征在于，包括真空收集设备、船用生活污水处理装置、污水舱排放装置、黑水舱(18)、灰水舱(19)、生活污水调驳模块和辅机监控平台(30)，其中，所述真空收集设备包括真空容器(4)、坐式真空马桶(1)、蹲式真空马桶(2)和真空灰水阀(3)；所述船用生活污水处理装置包括调节池(5)、好氧MBR池(6)、清水箱(7)、真空泵(8)、提升泵(9)、自吸泵(11)、排放泵(12)、膜组件(10)、旋涡气泵(13)和电控箱(14)；所述污水舱排放装置包括黑水泵(15)、灰水泵(16)和电控箱(17)；所述生活污水调驳模块主要包括调驳控制箱(20)、污水处理装置排黑水舱阀(24)、污水处理装置排通岸阀(25)、污水处理装置排舷外阀(26)、污水舱排放装置排处理装置阀(27)、污水舱排放装置排舷外阀(28)、污水舱排放装置排通岸阀(29)、浮球液位控制器(23)、厕所报警灯接线箱(21)和厕所报警灯(22)；所述真空马桶(1)、所述蹲式真空马桶(2)和所述真空灰水阀(3)通过所述真空容器(4)连接所述真空泵(8)，所述调节池(5)通过所述提升泵(9)连接所述好氧MBR池(6)，所述清水箱(7)通过所述自吸泵(11)连接所述好氧MBR池(6)内的膜组件(10)，所述排放泵(12)连接所述清水箱(7)和排放管路；污水舱排放装置分别连接所述黑水舱(18)、所述灰水舱(19)和排放管路；所述污水处理装置排黑水舱阀(24)、所述污水处理装置排通岸阀(25)、所述污水处理装置排舷外阀(26)、所述污水舱排放装置排处理装置阀(27)、所述污水舱排放装置排舷外阀(28)和所述污水舱排放装置排通岸阀(29)分别安装于所述船用生活污水处理装置和所述污水舱排放装置的排放管路上；所述浮球液位控制器(23)分别安装于黑水舱(18)和灰水舱(19)上；所述厕所报警灯(22)安装于卫生间；所述调驳控制箱(20)分别与所述辅机监控平台(30)、所述船用生活污水处理装置和所述污水舱排放装置通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种船用生活污水自动调驳控制系统，其特征在于，所述调驳控制箱(20)采用PLC控制，包括PLC模块(110)、CAN模块(114)、中间继电器(111)、2P空气开关(112)、交换机(113)、单相变压器(115)，操作界面采用触摸屏(102)和MIMIC板(101)，MIMIC板(101)上显示当前各阀门状态，触摸屏(102)上显示各子系统的运行状态、故障报警提示等，同时设有手动操作的旋钮(106)和带灯按钮(105)，以及控制电源的总开关(103)和紧急停止开关(109)；还设置了用于提示船员的功能组件，包括电源指示灯(104)和故障报警时提示的蜂鸣器(107)和消音按钮(108)。
3.根据权利要求1所述的一种船用生活污水自动调驳控制系统，其特征在于，所述船用生活污水调驳控制系统内部通过MODBUSTCP实现数据的传输，将各子系统的运行、故障报警以及传感器数据信号传输至所述调驳控制箱(20)，并在所述调驳控制箱(20)上显示；所述调驳控制箱(20)根据工况指令要求，对各子系统及遥控阀、所述报警灯(22)进行反馈控制。
4.根据权利要求1所述的一种船用生活污水自动调驳控制系统，其特征在于，调驳控制箱(20)将采集到的各子系统的运行、故障报警信号以及遥控阀状态、故障报警信号通过CAN总线传输给所述辅机监控平台(30)，同时也接收所述辅机监控平台(30)传输过来的工况指令信号。
5.一种船用生活污水自动调驳控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤S1.进行调驳前，将船用生活污水处理装置和污水舱排放装置设于自动运行状态；步骤S2.打开船用生活污水处理装置和污水舱排放装置排放管路上的所有手动阀门；步骤S3.对调驳控制箱进行操作，选择当前运行模式，此调驳控制设有“本地手动”、“本地自动”和“远程自动”三种运行模式；“本地手动”运行模式时，需人工就进行手动操作，选定遥控阀门旋钮来控制相应遥控阀门的开与关；“本地自动”运行模式时，需人工就地进行工况自动运行模式的操作，需选择“岸驳”、“零排放”、“限制排放”和“非限制排放”四种工况之一，实现各工况下遥控阀门的自动开与关，以及各子系统的连锁控制；“远程自动”运行模式时，根据辅机传输来的“岸驳”、“零排放”、“限制排放”和“非限制排放”四种工况信号远程控制遥控阀门的开与关，以及各子系统的连锁控制。
6.根据权利要求5所述的一种船用生活污水自动调驳控制系统的控制方法，其特征在于，各泵的启动和停止，管路上的阀门开启和关闭的先后时间等功能是通过船用生活污水调驳控制程序设置的，驳入的舱室高液位或驳出的舱室低液位时均停止转驳，调驳结束后关闭相应工况下的遥控阀门。
7.根据权利要求5所述的一种船用生活污水自动调驳控制系统的控制方法，其特征在于，在调驳过程中，调驳控制箱采集所有子系统的运行状态、故障报警信号以及遥控阀状态、故障报警信号，对四种运行工况进行船用生活污水的调驳控制，每种工况下具体为：当选择“岸驳”工况时，自动打开所述污水处理装置排通岸阀(25)和所述污水舱排放装置排通岸阀(29)；此时，污水舱排放装置的所述黑水泵(15)和所述灰水泵(16)分别根据所述黑水舱(18)和所述灰水舱(19)的液位进行启停，所述船用生活污水处理装置的排放泵(12)根据所述清水箱(7)的液位情况自动启停；当“岸驳”停止时，切换到其他工况，此工况下的阀门自动关闭；当选择“零排放”工况时，自动打开所述污水处理装置排黑水舱阀(24)；此时，所述船用生活污水处理装置的排放泵(12)根据所述清水箱(7)液位情况自动启停，所述黑水泵(15)和所述灰水泵(16)停止运行。当“零排放”停止时，切换到其他工况，此工况下的阀门自动关闭。当所述黑水舱(18)达到高液位时，所述排放泵(12)停止运行并关闭所述污水处理装置排黑水舱阀(24)，同时所述真空泵(8)停止运行，所述厕所报警灯(22)亮，厕所禁止使用；当选择“限制排放”工况时，自动打开所述污水处理装置排舷外阀(26)和所述污水舱排放装置排处理装置阀(27)；所述黑水泵(15)、所述灰水泵(16)根据所述黑水舱(18)和所述灰水舱(19)的液位进行启停；此时，若所述黑水舱(18)、所述灰水舱(19)同时到达中液位，优先灰水泵(16)启动，待运行数分钟后，再切换所述黑水泵(15)运行数分钟，依次轮流启动；同时所述污水处理装置排舷外阀(26)与所述船用生活污水处理装置的排放泵(12)连锁控制，保障排放安全。当“限制排放”停止时，切换到其他工况，此工况下的阀门自动关闭；当接收到船用生活污水处理装置的“禁止转驳”信号时，所述黑水泵(15)和所述灰水泵(16)停止运行并关闭所述污水舱排放装置排处理装置阀(27)；待船用生活污水处理装置的“禁止转驳”信号消失时，所述黑水泵(15)和所述灰水泵(16)根据所述黑水舱(18)或所述灰水舱(19)液位自动启停，同时所述污水舱排放装置排处理装置阀(27)开启。当“非限制排放”工况时，自动打开所述污水处理装置排舷外阀(26)和所述污水舱排放装置排舷外阀(28)；此时，所述污水舱排放装置的所述黑水泵(15)和所述灰水泵(16)分别根据所述黑水舱(18)和所述灰水舱(19)的液位进行启停，船用生活污水处理装置的所述排放泵(12)根据所述清水箱(7)液位情况自动启停；同时所述污水处理装置排舷外阀(26)与所述船用生活污水处理装置的排放泵(12)连锁控制；当“非限制排放”停止时，切换到其他工况，此工况下的阀门自动关闭。
8.根据权利要求5所述的一种船用生活污水自动调驳控制系统的控制方法，其特征在于，所述船用生活污水处理装置调节池(5)高液位报警、所述黑水舱(18)高液位报警和所述灰水舱(19)高液位报警时，调驳控制箱将控制所述厕所报警灯(22)亮，提示厕所“禁止使用”，同时所述真空泵(8)停止运行。
9.根据权利要求5所述的一种船用生活污水自动调驳控制系统的控制方法，其特征在于，所述船用生活污水处理装置出现低真空报警时，调驳控制箱将控制所述厕所报警灯(22)亮，提示厕所“禁止使用”。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种船用生活污水自动调驳控制系统及控制方法，能够实现船用生活污水自动调驳及驳岸的功能，为操作人员提供设备就地、远程遥控的多种操作模式。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种船用生活污水自动调驳控制系统，包括真空收集设备、船用生活污水处理装置、污水舱排放装置、黑水舱(18)、灰水舱(19)、生活污水调驳模块和辅机监控平台(30)，其中，
真空收集设备包括真空容器(4)、坐式真空马桶(1)、蹲式真空马桶(2)和真空灰水阀(3)；
船用生活污水处理装置包括调节池(5)、好氧MBR池(6)、清水箱(7)、真空泵(8)、提升泵(9)、自吸泵(11)、排放泵(12)、膜组件(10)、旋涡气泵(13)和电控箱(14)；
污水舱排放装置包括黑水泵(15)、灰水泵(16)和电控箱(17)；
生活污水调驳模块主要包括调驳控制箱(20)、污水处理装置排黑水舱阀(24)、污水处理装置排通岸阀(25)、污水处理装置排舷外阀(26)、污水舱排放装置排处理装置阀(27)、污水舱排放装置排舷外阀(28)、污水舱排放装置排通岸阀(29)、浮球液位控制器(23)、厕所报警灯接线箱(21)和厕所报警灯(22)；
真空马桶(1)、蹲式真空马桶(2)和真空灰水阀(3)通过真空容器(4)连接真空泵(8)，调节池(5)通过提升泵(9)连接好氧MBR池(6)，清水箱(7)通过自吸泵(11)连接好氧MBR池(6)内的膜组件(10)，排放泵(12)连接清水箱(7)和排放管路；污水舱排放装置分别连接黑水舱(18)、灰水舱(19)和排放管路；污水处理装置排黑水舱阀(24)、污水处理装置排通岸阀(25)、污水处理装置排舷外阀(26)、污水舱排放装置排处理装置阀(27)、污水舱排放装置排舷外阀(28)和污水舱排放装置排通岸阀(29)分别安装于船用生活污水处理装置和污水舱排放装置的排放管路上；浮球液位控制器(23)分别安装于黑水舱(18)和灰水舱(19)上；厕所报警灯(22)安装于卫生间；调驳控制箱(20)分别与辅机监控平台(30)、船用生活污水处理装置和污水舱排放装置通讯连接。
进一步的，调驳控制箱(20)采用PLC控制，包括PLC模块(110)、CAN模块(114)、中间继电器(111)、2P空气开关(112)、交换机(113)、单相变压器(115)，操作界面采用触摸屏(102)和MIMIC板(101)，MIMIC板(101)上显示当前各阀门状态，触摸屏(102)上显示各子系统的运行状态、故障报警提示等，同时设有手动操作的旋钮(106)和带灯按钮(105)，以及控制电源的总开关(103)和紧急停止开关(109)；还设置了用于提示船员的功能组件，包括电源指示灯(104)和故障报警时提示的蜂鸣器(107)和消音按钮(108)。
进一步的，船用生活污水调驳控制系统内部通过MODBUSTCP实现数据的传输，将各子系统的运行、故障报警以及传感器数据信号传输至调驳控制箱(20)，并在调驳控制箱(20)上显示；调驳控制箱(20)根据工况指令要求，对各子系统及遥控阀、报警灯(22)进行反馈控。
进一步的，调驳控制箱(20)将采集到的各子系统的运行、故障报警信号以及遥控阀状态、故障报警信号通过CAN总线传输给辅机监控平台(30)，同时也接收辅机监控平台(30)传输过来的工况指令信号。
本发明还提供一种船用生活污水自动调驳控制系统的控制方法，包括如下步骤，
步骤S1.进行调驳前，将船用生活污水处理装置和污水舱排放装置设于自动运行状态；
步骤S2.打开船用生活污水处理装置和污水舱排放装置排放管路上的所有手动阀门；
步骤S3.对调驳控制箱进行操作，选择当前运行模式，此调驳控制设有“本地手动”、“本地自动”和“远程自动”三种运行模式；
“本地手动”运行模式时，需人工就进行手动操作，选定遥控阀门旋钮来控制相应遥控阀门的开与关；
“本地自动”运行模式时，需人工就地进行工况自动运行模式的操作，需选择“岸驳”、“零排放”、“限制排放”和“非限制排放”四种工况之一，实现各工况下遥控阀门的自动开与关，以及各子系统的连锁控制；
“远程自动”运行模式时，根据辅机传输来的“岸驳”、“零排放”、“限制排放”和“非限制排放”四种工况信号远程控制遥控阀门的开与关，以及各子系统的连锁控制
进一步的，各泵的启动和停止，管路上的阀门开启和关闭的先后时间等功能是通过船用生活污水调驳控制程序设置的，驳入的舱室高液位或驳出的舱室低液位时均停止转驳，调驳结束后关闭相应工况下的遥控阀门。
进一步的，在调驳过程中，调驳控制箱采集所有子系统的运行状态、故障报警信号以及遥控阀状态、故障报警信号，对四种运行工况进行船用生活污水的调驳控制，每种工况下具体为：
当选择“岸驳”工况时，自动打开污水处理装置排通岸阀(25)和污水舱排放装置排通岸阀(29)；此时，污水舱排放装置的黑水泵(15)和灰水泵(16)分别根据黑水舱(18)和灰水舱(19)的液位进行启停，船用生活污水处理装置的排放泵(12)根据清水箱(7)的液位情况自动启停；当“岸驳”停止时，切换到其他工况，此工况下的阀门自动关闭；
当选择“零排放”工况时，自动打开污水处理装置排黑水舱阀(24)；此时，船用生活污水处理装置的排放泵(12)根据清水箱(7)液位情况自动启停，黑水泵(15)和灰水泵(16)停止运行。当“零排放”停止时，切换到其他工况，此工况下的阀门自动关闭。
当黑水舱(18)达到高液位时，排放泵(12)停止运行并关闭污水处理装置排黑水舱阀(24)，同时真空泵(8)停止运行，厕所报警灯(22)亮，厕所禁止使用；
当选择“限制排放”工况时，自动打开污水处理装置排舷外阀(26)和污水舱排放装置排处理装置阀(27)；黑水泵(15)、灰水泵(16)根据黑水舱(18)和灰水舱(19)的液位进行启停；此时，若黑水舱(18)、灰水舱(19)同时到达中液位，优先灰水泵(16)启动，待运行数分钟后，再切换黑水泵(15)运行数分钟，依次轮流启动；同时污水处理装置排舷外阀(26)与船用生活污水处理装置的排放泵(12)连锁控制，保障排放安全。当“限制排放”停止时，切换到其他工况，此工况下的阀门自动关闭；
当接收到船用生活污水处理装置的“禁止转驳”信号时，黑水泵(15)和灰水泵(16)停止运行并关闭污水舱排放装置排处理装置阀(27)；待船用生活污水处理装置的“禁止转驳”信号消失时，黑水泵(15)和灰水泵(16)根据黑水舱(18)或灰水舱(19)液位自动启停，同时污水舱排放装置排处理装置阀(27)开启。
当“非限制排放”工况时，自动打开污水处理装置排舷外阀(26)和污水舱排放装置排舷外阀(28)；此时，污水舱排放装置的黑水泵(15)和灰水泵(16)分别根据黑水舱(18)和灰水舱(19)的液位进行启停，船用生活污水处理装置的排放泵(12)根据清水箱(7)液位情况自动启停；同时污水处理装置排舷外阀(26)与船用生活污水处理装置的排放泵(12)连锁控制；当“非限制排放”停止时，切换到其他工况，此工况下的阀门自动关闭。
进一步的，船用生活污水处理装置调节池(5)高液位报警、黑水舱(18)高液位报警和灰水舱(19)高液位报警时，调驳控制箱将控制厕所报警灯(22)亮，提示厕所“禁止使用”，同时真空泵(8)停止运行。
进一步的，船用生活污水处理装置出现低真空报警时，调驳控制箱将控制厕所报警灯(22)亮，提示厕所“禁止使用”。
本发明的有益效果是：
可有效简化船员的操作流程，减少人力成本的投入；同时也提高了船用生活污水处理系统的稳定性和安全性。在不同船舶工况下，只需发出当前工况指令，系统即可自动实现对不同排放管路阀门的开与关和船用生活污水处理系统各子系统的联动控制，通过各子系统之间的报警联锁、运行状态和故障的实时掌控，可实现在辅机监控平台对船用生活污水处理系统的远程遥控，大大提高了生活污水调驳的自动化程度。同时也保留了手动遥控功能、手动就地操作功能和就地显示等功能。
（发明人：尤晓露;孙春霞;朱晶晶;张贇;殷祥）