CN111825190A - 一种基于物联网的水处理智能加药设备 - Google Patents

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尉婕
王常海
田寒梅
邵淑梅
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Shandong Bohou Data Technology Co ltd
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Abstract

本发明提供一种基于物联网的水处理智能加药设备，涉及水处理技术领域。该基于物联网的水处理智能加药设备，包括数据分析模块、主控制模块、数据输送模块、数据采集模块、多个单位控制模块以及多个执行模块，其特征在于：所述数据分析模块与主控制模块之间相互连接，所述主控制模块与数据输送模块之间相互连接，所述数据输送模块与数据采集模块之间相互连接。通过结合数值模拟、神经元网络、工业物联网、电气工程及其自动化控制和水处理技术提出的智能控制方案有效解决了现有污水处理工艺自动化程度低，联动控制能力差的问题，其结构的运行实施可以大幅提高***的稳定性，降低人工成本，减少药耗并保证水质达标，促进水资源的循环利用。

Description

一种基于物联网的水处理智能加药设备
技术领域
本发明专利涉及水处理领域，具体地涉及一种基于物联网的水处理智能加药设备。
背景技术
水是生命之源，与人类生活息息相关。但是目前人们生活中产生的污水以及工业发展中的废水排放都没有得到良好的处理，致使水资源的利用率不高，水资源匮乏的现象日益加重，因此促进污水处理***的运行，加大对污水处理的重视迫在眉睫。
污水废水处理***一般包括粗细格栅过滤中大及中小杂物及污物、曝气去除有机物、加药除磷、再次过滤及消毒处理，目前水厂大都采用可编程控制器PLC实现对污水处理***中各工艺过程的自动控制，网络条件良好的情况下利用工业物联网技术对数据进行云端监控，网络条件较差的情况下则直接利用PLC对各工艺流程进行自动控制和监测。
显然，上述情况并没有实现整个污水处理工艺的联动控制，自动化程度低，运行稳定可靠性差、运行管理不方便，对于重要的加药除磷环节没有实现智能投加，水厂往往根据经验采取粗放式过量投加，造成药剂的浪费和水厂运行成本的增加，用时也极易造成水质的二次污染。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于物联网的水处理智能加药设备，解决了现有的整个污水处理工艺的缺乏联动控制，自动化程度低，运行稳定可靠性差、运行管理不方便，对于重要的加药除磷环节没有实现智能投加，水厂往往根据经验采取粗放式过量投加，造成药剂的浪费和水厂运行成本的增加，用时也极易造成水质的二次污染。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于物联网的水处理智能加药设备，包括数据分析模块、主控制模块、数据输送模块、数据采集模块、多个单位控制模块以及多个执行模块，所述数据分析模块与主控制模块之间相互连接，所述主控制模块与数据输送模块之间相互连接，所述数据输送模块与数据采集模块之间相互连接，所述数据采集模块与多个单位控制模块之间相互对应连接，多个所述单位控制模块与多个执行模块之间为对应相互连接。
优选的，所述数据分析模块包含了云服务器计算终端，所述云服务器计算终端根据水厂实际工艺及运行情况建立的模型及神经元网络算法把接收到的数据进行分析处理得出计算结果，并将计算结果传输给主控制模块。
优选的，所述主控制模块包含了单片机控制器，所述单片机控制器将接收到的工艺参数分别传递给多个单位控制模块，且单片机控制器可离线工作，通过单片机中智能PID模糊控制策略，可直接采集的或者通过网关与原有***仪表数据交互得到的数据进行运算处理，将分析计算得到的结果反馈到各个单元控制模块。
优选的，所述数据输送模块包含了多功能网关，所述多功能网关可用于信息的交互与信号的输送工作，配合信息采集模块可向主控制模块与各个单位控制模块之间进行信号的交互传递工作。
优选的，多个所述单位控制模块均包含了PLC控制器，多个所述PLC控制器均为可编程设置，可根据工艺流程中所对应的执行模块进行针对性控制程序设定工作。
优选的，多个所述执行模块均包含了智能加药工艺流程中的多个执行机构，执行机构包含了配比、消毒剂制备、加药等工艺环节，通过与多个PLC控制器对应配合进行工艺流程的精准控制执行工作。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于物联网的水处理智能加药设备，具备以下有益效果：
1、该基于物联网的水处理智能加药设备，结合数值模拟、神经元网络、工业物联网、电气工程及其自动化控制和水处理技术提出的智能控制方案有效解决了现有污水处理工艺自动化程度低，联动控制能力差的问题，其结构的运行实施可以大幅提高***的稳定性，降低人工成本，减少药耗并保证水质达标，促进水资源的循环利用；
2、该基于物联网的水处理智能加药设备，采用单片机作为主控制器，成本低，运算速度快，算法移植方便；
3、该基于物联网的水处理智能加药设备，将智能加药***模块化，应用灵活，可以方便的接入任何品牌的PLC***，无论新建水厂还是升级改造都可以快速低成本的接入；
4、该基于物联网的水处理智能加药设备，通过物联网，将云平台工艺流程数值模拟技术与现场单片机控制器完美的结合起来，借助数值模拟技术强大的计算能力，快速准确的预测药剂投加的量，解决了实际***由于进水水质波动以及***反应滞后性等问题。
附图说明
图1为本发明***结构示意图；
图2为常规污水处理工艺控制现状示意图；
图3为本发明自动控制***流程图；
图4为本发明适用于新建水厂的控制***流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1、3所示，本发明实施例提供一种基于物联网的水处理智能加药设备，包括数据分析模块、主控制模块、数据输送模块、数据采集模块、多个单位控制模块以及多个执行模块，其特征在于：数据分析模块与主控制模块之间相互连接，主控制模块与数据输送模块之间相互连接，数据输送模块与数据采集模块之间相互连接，数据采集模块与多个单位控制模块之间相互对应连接，多个单位控制模块与多个执行模块之间为对应相互连接。
控制方案包括单片机控制器、多功能网关、各工艺环节可编程控制器PLC，如配比环节、加药环节、消毒剂制备环节等、执行机构和云服务器，计算终端单片机控制器通过多功能网关采集各个工艺环节的运行数据，在网络条件良好地前提下将采集到的数据传输到云服务器计算终端，云服务器计算终端通过技术人员根据水厂实际工艺及运行情况建立的模型及神经元网络算法把接收到的数据进行分析处理得出计算结果，并将计算结果传输给单片机控制器，单片机控制器将接收到的工艺参数传递给各环节可编程控制器PLC，PLC控制相应的执行机构进行反应，从而实现除磷剂的智能投加及消毒剂浓度稳定。
当网络条件欠佳时，则单片机控制器将采取离线工作模式，通过单片机中智能PID模糊控制策略，根据直接采集的或者通过多功能网关与原有***仪表数据交互得到的数据进行运算处理，将分析计算得到的结果反馈到各个工艺环节，云服务器计算终端还可以实现云端数据监控，有效降低人工成本，此方案适用于现有污水厂控制工艺改进。
实施例2：
如图4所示，本发明实施例提供一种基于物联网的水处理智能加药设备，控制方案包括可编程控制器PLC、多功能网关、各工艺环节单片机控制器，如配比环节、加药环节、消毒剂制备环节等、执行机构和云服务器计算终端。可编程控制器PLC通过多功能网关和各工艺环节单片机控制器采集整个***的运行数据，在网络条件良好地前提下单片机控制器将采集到的数据传输到云服务器计算终端，云服务器计算终端将通过已有模型及神经元网络算法把接收到的数据进行分析处理得出计算结果，并将计算结果反馈给单片机控制器，单片机控制器控制相应的执行机构进行动作，从而实现各工艺环节的精准控制。
当网络条件欠佳时，则单片机控制器同样将采取离线工作模式，通过单片机中智能PID模糊控制策略，根据直接采集的或者通过多功能网关与原有***仪表数据交互得到的数据进行运算处理，将分析计算得到的结果反馈到各个工艺环节的执行机构，此方案适用于新建水厂的控制***设置。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于物联网的水处理智能加药设备，包括数据分析模块、主控制模块、数据输送模块、数据采集模块、多个单位控制模块以及多个执行模块，其特征在于：所述数据分析模块与主控制模块之间相互连接，所述主控制模块与数据输送模块之间相互连接，所述数据输送模块与数据采集模块之间相互连接，所述数据采集模块与多个单位控制模块之间相互对应连接，多个所述单位控制模块与多个执行模块之间为对应相互连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水处理智能加药设备，其特征在于：所述数据分析模块包含了云服务器计算终端，所述云服务器计算终端根据水厂实际工艺及运行情况建立的模型及神经元网络算法把接收到的数据进行分析处理得出计算结果，并将计算结果传输给主控制模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水处理智能加药设备，其特征在于：所述主控制模块包含了单片机控制器，所述单片机控制器将接收到的工艺参数分别传递给多个单位控制模块，且单片机控制器可离线工作，通过单片机中智能PID模糊控制策略，可直接采集的或者通过网关与原有***仪表数据交互得到的数据进行运算处理，将分析计算得到的结果反馈到各个单元控制模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水处理智能加药设备，其特征在于：所述数据输送模块包含了多功能网关，所述多功能网关可用于信息的交互与信号的输送工作，配合信息采集模块可向主控制模块与各个单位控制模块之间进行信号的交互传递工作。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水处理智能加药设备，其特征在于：多个所述单位控制模块均包含了PLC控制器，多个所述PLC控制器均为可编程设置，可根据工艺流程中所对应的执行模块进行针对性控制程序设定工作。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的水处理智能加药设备，其特征在于：多个所述执行模块均包含了智能加药工艺流程中的多个执行机构，执行机构包含了配比、消毒剂制备、加药等工艺环节，通过与多个PLC控制器对应配合进行工艺流程的精准控制执行工作。
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