申請日2016.05.12

　　公開(公告)日2016.07.27

　　IPC分類號C02F1/52; C02F1/56; G05B19/05; G05D21/02

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種廢水混凝處理單元水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)，包括傳感器系統(tǒng)、執(zhí)行操作系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，傳感器系統(tǒng)由藥液流量計、液位傳感器、濁度儀、pH檢測儀、COD在線檢測儀組成，傳感器系統(tǒng)向PLC控制系統(tǒng)傳輸模擬量;執(zhí)行操作系統(tǒng)由攪拌設(shè)備、計量泵、離心泵、電磁閥組成;執(zhí)行操作系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)連接并執(zhí)行其輸出的操作指令;MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)包括可視化界面單元、數(shù)據(jù)存儲單元、報警功能單元、加藥程序單元，MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)用來分析處理PLC控制系統(tǒng)傳遞的數(shù)據(jù)，并向PLC控制系統(tǒng)輸出控制指令;本發(fā)明對混凝過程實時監(jiān)控及時了解混凝運(yùn)行情況以及實現(xiàn)混凝自動加藥，自動調(diào)節(jié)水質(zhì)pH等。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種廢水混凝處理單元水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)，包括傳感器系統(tǒng)、執(zhí)行操作系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所述傳感器系統(tǒng)由藥液流量計、液位傳感器、濁度儀、pH檢測儀、COD在線檢測儀組成，所述傳感器系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)連接，所述傳感器系統(tǒng)向PLC控制系統(tǒng)傳輸模擬量;所述執(zhí)行操作系統(tǒng)由攪拌設(shè)備、計量泵、離心泵、電磁閥組成;所述執(zhí)行操作系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)連接并執(zhí)行其輸出的操作指令;所述MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)包括可視化界面單元、數(shù)據(jù)存儲單元、報警功能單元、加藥程序單元，所述MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)連接，所述MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)用來分析處理PLC控制系統(tǒng)傳遞的數(shù)據(jù)，并向PLC控制系統(tǒng)輸出控制指令。

　　2.如權(quán)利要求1所述的廢水混凝處理單元水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所述加藥程序單元為混凝加藥數(shù)據(jù)庫，所述混凝加藥數(shù)據(jù)庫積累了日常進(jìn)水濁度、CODcr對應(yīng)混凝劑、絮凝劑加藥量數(shù)據(jù)報表以及反復(fù)調(diào)試時試驗數(shù)據(jù)。

　　3.如權(quán)利要求1所述的廢水混凝處理單元水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所述COD在線檢測儀、濁度儀分別用來檢測混凝進(jìn)水CODcr濃度、濁度，并將采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬量反饋給PLC控制系統(tǒng)，所述PLC控制系統(tǒng)再將數(shù)據(jù)傳遞給MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的加藥程序單元，通過數(shù)據(jù)分析計算后，將結(jié)果傳遞給PLC控制系統(tǒng)，所述PLC控制系統(tǒng)再將控制信號傳遞給混凝劑、絮凝劑加藥計量泵，以調(diào)整計量泵運(yùn)行時間和藥劑加入量。

　　4.如權(quán)利要求1所述的廢水混凝處理單元水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所述pH檢測儀將檢測的混凝進(jìn)水pH值轉(zhuǎn)換為模擬量反饋給PLC控制系統(tǒng)，所述PLC控制系統(tǒng)再將數(shù)據(jù)傳遞給MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，通過對數(shù)據(jù)分析，結(jié)果傳遞給PLC控制系統(tǒng)，所述PLC控制系統(tǒng)再將控制信號傳遞給酸堿加藥計量泵，直到水質(zhì)pH達(dá)到混凝要求。

　　5.如權(quán)利要求1所述的廢水混凝處理單元水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)存儲單元用于記錄每次混凝過程數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)包括時間、進(jìn)水濁度、進(jìn)水CODcr濃度、混凝劑投加量、絮凝劑投加量、酸堿藥劑投加量以及每次混凝水量。

　　6.如權(quán)利要求1所述的廢水混凝處理單元水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所述報警功能單元用于報警鳴笛，以提醒工作人員混凝工藝運(yùn)行異常，所述混凝工藝運(yùn)行異常包括酸堿調(diào)節(jié)池、混凝池液位值超過設(shè)定值，計量泵運(yùn)作時對應(yīng)流量計流量為0時，傳感器傳輸數(shù)據(jù)波動范圍異常，所用設(shè)備電器電壓不穩(wěn)定。

　　7.一種如權(quán)利要求1至6中任一項所述的廢水混凝處理單元水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)的在線監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟：當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)啟動后，所述傳感器系統(tǒng)向PLC控制系統(tǒng)傳輸模擬量，所述PLC控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳遞給MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，所述MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)對數(shù)據(jù)分析處理后，將結(jié)果傳遞給PLC控制系統(tǒng)，所述PLC控制系統(tǒng)再將控制指令傳遞給執(zhí)行操作系統(tǒng)，以判斷執(zhí)行操作系統(tǒng)的攪拌設(shè)備、計量泵、離心泵、電磁閥是否啟動。

　　8.如權(quán)利要求7所述的在線監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟：

　　1)當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)啟動后，液位傳感器探測酸堿調(diào)節(jié)池水量是否充足，若水量不足，離心泵將廢水打入酸堿調(diào)節(jié)池，液位傳感器檢測液位，并將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬量反饋給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳遞給MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)分析處理，再將信號發(fā)送至PLC控制系統(tǒng)，由PLC控制系統(tǒng)實施啟動或者停止;

　　2)廢水進(jìn)入酸堿調(diào)節(jié)池后，pH檢測儀將檢測的pH值轉(zhuǎn)換為模擬量反饋給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳遞給MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，通過對數(shù)據(jù)分析，將結(jié)果傳遞給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)再將控制信號傳遞給酸堿計量泵，當(dāng)酸堿計量泵啟動時，酸堿調(diào)節(jié)池的攪拌設(shè)備也開始啟動攪拌水質(zhì)，當(dāng)水質(zhì)酸堿達(dá)到合理要求，停止加藥以及攪拌;

　　3)酸堿調(diào)節(jié)池水質(zhì)酸堿性調(diào)節(jié)好后，COD在線檢測儀、濁度儀分別采集混凝池進(jìn)水CODcr濃度、濁度，并將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬量反饋給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)再將數(shù)據(jù)傳遞給MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的加藥程序單元，通過數(shù)據(jù)分析計算，結(jié)果傳遞給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)再將控制信號傳遞給混凝劑、絮凝劑加藥計量泵，調(diào)整計量泵運(yùn)行時間和藥劑加入量，同時啟動混凝池攪拌設(shè)備，當(dāng)混凝時間達(dá)到設(shè)定時間后，停止攪拌，靜止一定時間后，打開混凝池的混凝出水口，當(dāng)混凝池的液位傳感器探測下降到一定距離時，關(guān)閉混凝出水口，打開混凝沉淀排出口，向外排出混凝沉淀。

　　說明書

　　一種廢水混凝處理單元水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)及方法

　　[技術(shù)領(lǐng)域]

　　本發(fā)明涉及混凝在線監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種廢水混凝處理單元水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

　　[背景技術(shù)]

　　MCGS(MonitorandControlGeneratedSystm)是一款國內(nèi)比較優(yōu)秀的工業(yè)組態(tài)軟件，為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機(jī)制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。該軟件使用簡單，性能好可操作性強(qiáng)，程序編寫語言簡單，有豐富的工業(yè)設(shè)備圖形安裝包提供設(shè)計人員選用，易于實現(xiàn)各種友好的人機(jī)交互界面。MCGS軟件不僅可以對工業(yè)過程進(jìn)行仿真，還具有上位機(jī)功能，可以與PLC、變頻器以及傳感器相連對工廠工藝過程進(jìn)行實時監(jiān)控功能。

　　混凝是一種常見的廢水處理工藝，其原理是向廢水中投加化學(xué)藥劑使膠體顆粒物表面特性發(fā)生改變，使不易沉降大分子和懸浮物通過電荷吸引、架橋吸附或是網(wǎng)捕卷掃等作用匯聚沉降，然后通過過濾分離將沉降的絮凝體從廢水中去除。目前，一些工廠污水處理混凝工藝任采用人工手動操作，自動化程度低，對整個工藝過程無法全程了解運(yùn)行情況，需要多個工人現(xiàn)場維護(hù)工藝運(yùn)行，且加藥藥劑量往往根據(jù)經(jīng)驗投加，使得混凝效果無法保障。

　　申請?zhí)枮?01510410118.6的發(fā)明專利申請公開了一種基于云計算的水處理平臺，該平臺包括云管理中心，以及現(xiàn)場運(yùn)行設(shè)備、數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)、PLC、數(shù)據(jù)無限傳輸系統(tǒng)，但該平臺按流量收費(fèi)，有時會超出費(fèi)用，而且在很大程度上費(fèi)用都比較高且云計算本身還不太成熟，存在安全隱患，實際應(yīng)用起來比較困難。

　　申請?zhí)枮?00710121579.7的發(fā)明專利申請公開了一種自動化混凝投藥系統(tǒng)，包括控制模塊、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊、檢測模塊、存儲模塊及投藥模塊，但該系統(tǒng)功能相對簡單，例如，缺少各個指標(biāo)的反饋機(jī)制，不能及時解決工藝問題。

　　[發(fā)明內(nèi)容]

　　本發(fā)明的目的就是要解決上述的不足而提供一種廢水混凝處理單元水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)，用于對混凝過程實時監(jiān)控及時了解混凝運(yùn)行情況以及實現(xiàn)混凝自動加藥，自動調(diào)節(jié)水質(zhì)pH等功能。

　　為實現(xiàn)上述目的設(shè)計一種廢水混凝處理單元水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)，包括傳感器系統(tǒng)、執(zhí)行操作系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，所述傳感器系統(tǒng)由藥液流量計、液位傳感器、濁度儀、pH檢測儀、COD在線檢測儀組成，所述傳感器系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)連接，所述傳感器系統(tǒng)向PLC控制系統(tǒng)傳輸模擬量;所述執(zhí)行操作系統(tǒng)由攪拌設(shè)備、計量泵、離心泵、電磁閥組成;所述執(zhí)行操作系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)連接并執(zhí)行其輸出的操作指令;所述MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)包括可視化界面單元、數(shù)據(jù)存儲單元、報警功能單元、加藥程序單元，所述MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)連接，所述MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)用來分析處理PLC控制系統(tǒng)傳遞的數(shù)據(jù)，并向PLC控制系統(tǒng)輸出控制指令。

　　所述加藥程序單元為混凝加藥數(shù)據(jù)庫，所述混凝加藥數(shù)據(jù)庫積累了日常進(jìn)水濁度、CODcr對應(yīng)混凝劑、絮凝劑加藥量數(shù)據(jù)報表以及反復(fù)調(diào)試時試驗數(shù)據(jù)。

　　所述COD在線檢測儀、濁度儀分別用來檢測混凝進(jìn)水CODcr濃度、濁度，并將采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬量反饋給PLC控制系統(tǒng)，所述PLC控制系統(tǒng)再將數(shù)據(jù)傳遞給MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的加藥程序單元，通過數(shù)據(jù)分析計算后，將結(jié)果傳遞給PLC控制系統(tǒng)，所述PLC控制系統(tǒng)再將控制信號傳遞給混凝劑、絮凝劑加藥計量泵，以調(diào)整計量泵運(yùn)行時間和藥劑加入量。

　　所述pH檢測儀將檢測的混凝進(jìn)水pH值轉(zhuǎn)換為模擬量反饋給PLC控制系統(tǒng)，所述PLC控制系統(tǒng)再將數(shù)據(jù)傳遞給MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，通過對數(shù)據(jù)分析，結(jié)果傳遞給PLC控制系統(tǒng)，所述PLC控制系統(tǒng)再將控制信號傳遞給酸堿加藥計量泵，直到水質(zhì)pH達(dá)到混凝要求。

　　所述數(shù)據(jù)存儲單元用于記錄每次混凝過程數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)包括時間、進(jìn)水濁度、進(jìn)水CODcr濃度、混凝劑投加量、絮凝劑投加量、酸堿藥劑投加量以及每次混凝水量。

　　所述報警功能單元用于報警鳴笛，以提醒工作人員混凝工藝運(yùn)行異常，所述混凝工藝運(yùn)行異常包括酸堿調(diào)節(jié)池、混凝池液位值超過設(shè)定值，計量泵運(yùn)作時對應(yīng)流量計流量為0時，傳感器傳輸數(shù)據(jù)波動范圍異常，所用設(shè)備電器電壓不穩(wěn)定。

　　上述任一種廢水混凝處理單元水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)的在線監(jiān)控方法，包括以下步驟：當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)啟動后，所述傳感器系統(tǒng)向PLC控制系統(tǒng)傳輸模擬量，所述PLC控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳遞給MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，所述MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)對數(shù)據(jù)分析處理后，將結(jié)果傳遞給PLC控制系統(tǒng)，所述PLC控制系統(tǒng)再將控制指令傳遞給執(zhí)行操作系統(tǒng)，以判斷執(zhí)行操作系統(tǒng)的攪拌設(shè)備、計量泵、離心泵、電磁閥是否啟動。

　　作為優(yōu)選，該在線監(jiān)控方法包括以下具體步驟：

　　1)當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)啟動后，液位傳感器探測酸堿調(diào)節(jié)池水量是否充足，若水量不足，離心泵將廢水打入酸堿調(diào)節(jié)池，液位傳感器檢測液位，并將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬量反饋給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳遞給MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)分析處理，再將信號發(fā)送至PLC控制系統(tǒng)，由PLC控制系統(tǒng)實施啟動或者停止;

　　2)廢水進(jìn)入酸堿調(diào)節(jié)池后，pH檢測儀將檢測的pH值轉(zhuǎn)換為模擬量反饋給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳遞給MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，通過對數(shù)據(jù)分析，將結(jié)果傳遞給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)再將控制信號傳遞給酸堿計量泵，當(dāng)酸堿計量泵啟動時，酸堿調(diào)節(jié)池的攪拌設(shè)備也開始啟動攪拌水質(zhì)，當(dāng)水質(zhì)酸堿達(dá)到合理要求，停止加藥以及攪拌;

　　3)酸堿調(diào)節(jié)池水質(zhì)酸堿性調(diào)節(jié)好后，COD在線檢測儀、濁度儀分別采集混凝池進(jìn)水CODcr濃度、濁度，并將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬量反饋給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)再將數(shù)據(jù)傳遞給MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的加藥程序單元，通過數(shù)據(jù)分析計算，結(jié)果傳遞給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)再將控制信號傳遞給混凝劑、絮凝劑加藥計量泵，調(diào)整計量泵運(yùn)行時間和藥劑加入量，同時啟動混凝池攪拌設(shè)備，當(dāng)混凝時間達(dá)到設(shè)定時間后，停止攪拌，靜止一定時間后，打開混凝池的混凝出水口，當(dāng)混凝池的液位傳感器探測下降到一定距離時，關(guān)閉混凝出水口，打開混凝沉淀排出口，向外排出混凝沉淀。

　　本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)對整個混凝工藝過程采用監(jiān)控，自動化程度高，可以及時了解工藝運(yùn)行情況，不用現(xiàn)場操作，直接在監(jiān)控界面中操控流程;

　　(2)當(dāng)混凝過程異常時MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的報警功能單元及時報警，有助于工作人員第一時間檢查工藝并且進(jìn)行維修，避免更大事故發(fā)生;

　　(3)MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲單元記錄每次混凝過程數(shù)據(jù)，有助于掌握混凝工藝日常運(yùn)行情況，以及自動生成加藥用量報表，便于對工藝的日常管理;

　　(4)由進(jìn)水濁度、CODcr濃度作為反饋信號傳遞給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)再將數(shù)據(jù)傳遞給MCGS組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的加藥程序單元，通過混凝加藥數(shù)據(jù)庫計算出混凝劑、絮凝劑加藥量，實現(xiàn)自動加藥過程，提高加藥量準(zhǔn)確性，保證混凝效果;

　　(5)監(jiān)控系統(tǒng)簡單實用、安裝方便，對于混凝工藝不需要做大幅度改變，就可實現(xiàn)在線監(jiān)控;

　　(6)不用現(xiàn)場操作直接通過MCGS監(jiān)控界面操控，并且可隨時了解工藝運(yùn)行情況，技術(shù)成熟成本較低，同時具有自動加藥，自動調(diào)節(jié)水質(zhì)pH等功能。