CN102945037B - 一种基于节能设计的污水处理过程监控*** - Google Patents

一种基于节能设计的污水处理过程监控*** Download PDF

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Shanghai Institute of Process Automation Instrumentation
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Abstract

本发明涉及一种基于节能设计的污水处理过程监控***，无线数据采集子***采集污水处理自动***供电线路上温度、电流送配电子***，配电子***通过无线网关实时采集变配电数据，配电子***通过以太网将数据送到能源管控平台和污水处理过程监控平台，污水处理自动***中的生物反应池空间设置新能源子***中的太阳能电池板，太阳能电池板产生电能接入照明子***，控制***中的模糊控制器控制智能曝气子***，同时控制***将智能曝气子***的实时数据通过以太网实时送到能源管控平台和污水处理过程监控平台。通过对***中不同子***的优化，并综合利用智能控制、新能源技术辅以能源管控平台构建节能制动控制***，达到优化设计、节能降耗的目标。

Description

一种基于节能设计的污水处理过程监控***
技术领域
本发明涉及一种监控***，特别涉及一种基于节能设计的污水处理过程监控***。
背景技术
随着我国经济社会的发展，资源匮乏、环境污染等问题日益突出，经济发展与资源环境的矛盾日益尖锐，依靠大量消耗资源支撑的粗放型经济增长模式使得资源约束矛盾更加突出，环境形势十分严峻，严重影响可持续发展。转变增长方式，做好节能减排，是实现经济社会全面、和谐、可持续发展的迫切要求。 
自动控制监控***其实从20世纪40年代就开始使用了，早期的现场基地式仪表和后期的继电器构成了控制***的前身。现在所说的自动控制***，多指采用电脑或微处理器进行智能控制的***，以PLC和DCS为代表，从70年代应用以来，在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程控制中获得迅猛的发展。随着科技水平的不断发展和提高，采用计算机为核心建立一个对污水厂进行全面管理的自动化控制***，不但切实可行，而且能够全面提高企业的管理水平和生产效率，从而增加企业的生产效益
国内现有污水处理厂自动化设备投入较低，能耗高，而且***大多在投产时没能达到设计运行要求，或在运行一段时间后改为部分自动、部分手动的运行状态。自动化***成套引进国外产品和技术，以后虽然硬件***在国内采购，控制技术并没有被***的吸收。国内污水处理行业的自动化专业力量较低，很多兴建的污水处理工程的自动化***是由冶金、化工、轻工等领域工程师设计、编程和调试的，对污水处理工艺了解较少，不能结合具体工艺进行控制策略设计，更加没有考虑节能消耗的设计。
因此，采用新兴技术，对污水处理监控***个子***进行节能设计，从而为城市污水处理企业实施绿色生产、保护环境、节约能源具有重大的意义。
发明内容
本发明是针对现在污水处理没有考虑能效的问题，提出了一种基于节能设计的污水处理过程监控***，通过对供配电***、照明***、控制***优化设计，并综合利用智能控制技术、新能源技术辅以能源管控平台构建一整套节能制动控制***，得整个城市污水处理自动控制***自身的能耗最低，达到优化设计、节能降耗的目标。
本发明的技术方案为：一种基于节能设计的污水处理过程监控***，包括配电子***、照明子***、控制***、能源管控平台和污水处理过程监控平台，无线数据采集子***采集污水处理自动***供电线路上温度、电流送配电子***，配电子***通过无线网关实时采集变配电数据，配电子***从能源管控平台和污水处理过程监控平台通过以太网发送或接受数据，污水处理自动***中的生物反应池空间设置新能源子***中的太阳能电池板，太阳能电池板产生电能接入照明子***，照明子***通过以太网与污水处理过程监控平台互通信息，控制***中的模糊控制器控制智能曝气子***，同时控制***将智能曝气子***的实时数据通过以太网实时送到能源管控平台和污水处理过程监控平台。
所述控制***选择低功耗的开关电源、磁保持继电器、变频器、控制柜的通风风扇，通风风扇的电源控制通过软件编程来定时或间歇启动。
所述照明子***选择低功耗的LED灯作为光源。
所述无线数据采集子***采用电池供电。
本发明的有益效果在于：本发明基于节能设计的污水处理过程监控***，通过对自控***集成中不同子***的优化为污水处理自控***自身的能耗最低，达到优化设计、节能降耗的目标。从而为城市污水处理企业实施绿色生产、保护环境、节约能源具有重大的意义。
附图说明
图1为本发明基于节能设计的污水处理过程监控***结构示意图。
具体实施方式
如图1所示基于节能设计的污水处理过程监控***结构示意图，通过对配电子***、照明子***、控制***进行优化设计，并综合利用智能控制技术、新能源技术辅以能源管控平台构建一整套节能制动控制***，得整个城市污水处理自动控制***自身的能耗最低。
配电子***设计，关键在于合理选择设备的供电电压水平。工业电气的特点与普通民用电气的特点主要区别在于工业电气用电负荷等级高、用电设备相对密集，供配电***的环节不宜过多，尽量做到简单可靠。过多的配电环节会造成额外的能量损耗。并合理选择用电设备的供电电压水平。同等情况下，电压水平高，损耗相对较小。污水处理自动***中的使用的压缩机、潜水泵、循环水泵，采用10kV 供电，来降低了供电线路上的电流损耗。为了合理并有效节能的供电，变电所设计在用电负荷中心区域，使得用电设备的供电线路比较短，减小了电流的损耗。并选用无线数据采集子***，无线数据采集子***中无线信号终端采集母线温度、电流送配电子***，配电子***通过无线网关实时监控变配电的情况并将数据通过以太网向能源管控平台和污水处理过程监控平台上报预警及报警信号，既防止断电故障的发生，也可以在出现故障时实现报警，从而达到安全优化供配电。无线数据采集终端采用电池供电。
照明子***设计，选择低功耗的LED灯作为光源，设计并构建一套智能照明***控制，控制照明灯光。智能照明***采用自动光感技术，及延时开关技术，实现按需照明的功能，达到节能目的。新能源子***，关键在于利用生物反应池空间设置太阳能电池板，为***提供电源。生物反应池一般占地面积较大，可以方便辐射太阳能电池板。通过敷设太阳能电池板产生电能接入照明子***，为照明提供所需的电能。污水处理过程监控平台通过以太网对照明子***进行监控：实时将各个照明回路的工作状态，如回路电流、电压、电能消耗、有功功率、无功功率、故障信号等上传至监控平台；当有紧急情况时通过以太网关接口与消防***或保安***等控制***相连接联动。监控平台将智能调度命令通过以太网下达至照明子***，实现照明模式的切换，不同时间段使用不同照明策略， 如黄昏、晚间、深夜室内照明灯光的调整，自动打开所有照明，到下班后打开深夜模式，关闭部分室内照明，运行节电节能模式。
控制***优化设计，关键在于选择低功耗的元器件包括：开关电源、继电器、变频器、控制柜的通风风扇。控制***控制柜开关电源的选择根据控制***所有用电设备进行计算得出的功率基础上增加20%余量作为开关电源的功率来设计，并尽量使得开关电源工作在高效率区间，从而提升开关电源实际工作效率，达到节能降耗的目的；继电器为控制盘柜中大量使用的元器件，要减小继电器耗电，就需要减小维持吸合时间，因而选用磁保持继电器，它吸合之后，不需要维持电压从而减少了电能消耗；对于电机等大型用电设备，设计变频控制器与之配套，从而达到节能目标；对控制柜中使用的通风风扇的电源控制引入到柜内控制器上，通过软件编程来定时或间歇启动，到达节能目的。
基于智能控制***的设计中采用模糊控制器实现精确鼓风曝气的优化控制，从一些国内的污水处理厂耗电量来，曝气占据了总耗电量的50-70%，所以智能曝气子***是整个污水厂节能降耗运行的关键环节,通过对鼓风曝气的精确控制可以达到精确曝气和节省能耗的目标。同时控制***将智能曝气子***的实时数据通过以太网实时送到能源管控平台和污水处理过程监控平台。
能源管控平台可实施监控污水处理过程中各个设备运行的能耗情况，为设备运行、维护提供相应的策略，从而合理分配各***的电能消耗。
通过针对以上各个***节能设计，实现污水处理过程中监控***的整体节能目标的实现。

Claims (4)

1.一种基于节能设计的污水处理过程监控***，其特征在于，包括配电子***、照明子***、控制***、能源管控平台和污水处理过程监控平台，无线数据采集子***采集污水处理自动***供电线路上温度、电流送配电子***，配电子***通过无线数据采集子***实时采集温度、电流变配电数据，配电子***从能源管控平台和污水处理过程监控平台通过以太网发送或接受数据，污水处理自动***中的生物反应池空间设置新能源子***中的太阳能电池板，太阳能电池板产生电能接入照明子***，照明子***通过以太网与污水处理过程监控平台互通信息，控制***中的模糊控制器控制智能曝气子***，同时控制***将智能曝气子***的实时数据通过以太网实时送到能源管控平台和污水处理过程监控平台。
2.根据权利要求1所述基于节能设计的污水处理过程监控***，其特征在于，所述控制***选择低功耗元器件，包括开关电源、磁保持继电器、变频器、控制柜的通风风扇，其中通风风扇的电源控制通过软件编程来定时或间歇启动。
3.根据权利要求1所述基于节能设计的污水处理过程监控***，其特征在于，所述照明子***选择低功耗的LED灯作为光源。
4.根据权利要求1所述基于节能设计的污水处理过程监控***，其特征在于，所述无线数据采集子***采用电池供电。
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