申请日2016.11.02
公开(公告)日2017.01.18
IPC分类号G05B19/042
摘要
本发明公开了一种用于水处理的智慧管网控制系统及控制方法，包括管网监测模块、净化设施监测模块、出水口监测模块、信息收集及处理模块、管理计算机、存储器、净化设施控制模块、管网设备控制模块、供电模块和报警模块。本发明的结构简单，具有市电与自备电源供电互补的供电模块，应急自备电源供电是在市电停电和变电站维修停用时，自动起用自备电源，安全可靠;通过多种途径采集与水处理过程中的相关信息传送给管理计算机和服务器，帮助工作人员及时掌握相关信息并根据这些反馈信息，分析问题并对相关设备进行针对性的控制，信息同时也被存储至存储器以备用，当出现故障或险情时，警报发出模块会及时作出响应。
权利要求书
1.一种智慧管网控制系统，其特征在于，所述智慧管网控制系统设置有：
信息收集及处理模块;
存储器、管理计算机、管网监测模块、净化设施监测模块、出水口监测模块、净化设施控制模块、管网设备控制模块均连接至信息收集及处理模块;
管理计算机连接报警模块;
供电模块采用市电与自备发电机供电互补的方式用于给各个用电装置供电。
2.如权利要求1所述的智慧管网控制系统，其特征在于，所述信息收集及处理模块包括显示装置、中央处理器、输出装置;
中央处理器接收各个监测模块数据;输出装置与中央处理器连接，为打印机，将报警信息、系统自动操作的特征信息形成纸质文件，供各部门负责人签字后存档，作为以后参数调整依据;
所述管理计算机与中央处理器连接，用于对中央处理器指令的下达及所述水处理的智慧管网系统管理。
3.如权利要求2所述的智慧管网控制系统，其特征在于，所述中央处理器包括中央计算机、计算机指令与机电讯号互换单元。
4.如权利要求1所述的智慧管网控制系统，其特征在于，所述管网监测模块包括水质分析单元、管网压力监测单元、管网流速监测单元;管网压力监测单元与信息收集及处理模块相连;管网流速监测单元与信息收集及处理模块相连;
所述净化设施监测模块包括水质分析单元、环境监测单元;环境监测单元包括温度测量仪和溶解氧测试仪;环境监测单元与信息收集及处理模块相连;
所述出水口监测模块包括水质分析单元、出水流量监测单元;水质分析单元、出水流量监测单元与信息收集及处理模块相连;
所述管网设备控制模块包括管网压力调节单元、管网闸阀启闭单元、泄水闸阀启闭单元、泄水流量监测单元;管网压力调节单元、管网闸阀启闭单元、泄水闸阀启闭单元、泄水流量监测单元与信息收集及处理模块相连;管网压力调节单元为管道压力调节阀;管网闸阀启闭单元为液压闸阀启闭机;泄水闸阀启闭单元为液压闸阀启闭机;泄水流量监测单元为管道流速测量仪;
所述净化设施控制模块包括加药控制单元、环境控制单元;加药控制单元、环境控制单元与信息收集及处理模块相连;
所述供电模块由变压站、智能控制器、三相交流电控制装置、智能并网装置和应急自备电源供电单元组成，所述自备电源供电单元与智能控制器、三相交流电控制装置、智能并网装置和市电网相连;
所述报警模块包括用于警报信息通过电话形式发出的电话报警单元、用于警报信息通过短信形式发出的手机、短信报警单元和用于警报信息通过网络形式发出的网页报警单元。
5.如权利要求4所述的智慧管网控制系统，其特征在于，所述水质分析单元包括水质快速分析系统和电讯号传输系统，所述水质快速分析系统监测结果通过所述电讯号传输系统传输到信息收集及处理模块;
所述管网压力监测单元包括管网压力监测系统和电讯号传输系统，所述管网压力监测系统监测结果通过所述电讯号传输系统传输到信息收集及处理模块;
所述管网流速监测单元包括管网流速监测系统和电讯号传输系统，所述管网流速监测系统监测结果通过所述电讯号传输系统传输到信息收集及处理模块;
所述环境监测单元包括环境监测系统和电讯号传输系统，所述环境监测系统监测结果通过所述电讯号传输系统传输到信息收集及处理模块;
所述出水流量监测单元包括出水流量监测系统和电讯号传输系统，所述出水流量监测系统监测结果通过所述电讯号传输系统传输到信息收集及处理模块。
6.如权利要求4所述的智慧管网控制系统，其特征在于，所述加药控制单元包括电讯号转换系统、药品储存库、自动加药系统，所述电讯号转换系统接收所述信息收集及处理模块的电讯号指令后，通过所述自动加药系统将所述药品储存库中药品加入到净化设施中;自动加药系统由自动计量器、搅拌池、计量泵组成;自动计量器一端与药品储存库相连，一端与搅拌池相连，搅拌池与计量泵相连，计量泵与净化设施相连;药品储存库的药品按参数要求比例加在搅拌池中，再用计量泵注入净化设施中药品储存库;
所述环境控制单元包括电讯号转换系统、环境调节系统，所述电讯号转换系统接收所述信息收集及处理模块的电讯号指令后，通过所述环境调节系统调节净化设施中环境参数;
所述管网压力调节单元包括电讯号转换系统、管网压力调节系统，所述电讯号转换系统接收所述信息收集及处理模块的电讯号指令后，通过所述管网压力调节系统调节管网中压力;
所述管网闸阀启闭单元包括电讯号转换系统、闸阀启闭系统，所述电讯号转换系统接收所述信息收集及处理模块的电讯号指令后，通过所述闸阀启闭系统开启、关闭管网中的闸阀;
所述泄水闸阀启闭单元包括电讯号转换系统、泄水闸阀启闭系统，所述电讯号转换系统接收所述信息收集及处理模块的电讯号指令后，通过所述泄水闸阀启闭系统开启、关闭泄水闸阀;
所述泄水流量监测单元包括泄水流量监测系统和电讯号传输系统;所述泄水流量监测系统监测结果通过所述电讯号传输系统传输到信息收集及处理模块。
7.一种如权利要求1所述智慧管网控制系统的智慧管网控制方法，其特征在于，所述智慧管网控制方法包括：
(1)水质分析单元把水中重金属、氨、氮化学成分测定后，把数据信息传输到中央处理器通过计算机对比，如果在大于预设水质上限值，则接合管网流速监测单元信息，计算流入净化设施的流量，通过计算机计算加药量的多少，向加药控制单元发出指令，加药控制单元向净化设施中加入相应的药量，达到净化水质的目的;如果小于预设水质上限值，不做指令输出;
(2)管网压力监测单元把数据信息传输到中央处理器通过计算机对比，如果在大于预设压力值，向管网压力调节单元发出指令，进行压力调节，当通过压力调节单元不能降至预设压力值时，则向管网闸阀控制单元发出开启管网闸阀指令，降低管网水压力，同时向报警模块发出报警指令，直至降到预设压力值为止;
(3)管网流速监测单元把数据信息传输到中央处理器通过计算机计算对比，如来水量大于净化设施处理能时，向管泄水闸阀控制单元发出指令，泄去多余的水量，同时指令泄水监测控制单元进行流量监测，同时向报警模块发出报警指令，直至降到合理的流量为止;
(4)环境监测单元把数据信息传输到中央处理器通过计算机计算对比，当不在预设值范围内时，向环境控制单元发出指令，增加或降低溶氧量;
(5)出水口模块中的水质分析单元和出水流量监测单元主要功能是收集出水口水质参数及流量参数，把数据信息传输到中央处理器通过计算机计算对比，如果在大于预设水质上限值，则接合出水流量监测单元信息，通过计算机计算需要增加的加药量，向加药控制单元发出指令，加药控制单元向净化设施中加入相应的药量;经过三个调节周期监测，如果还达不到出水口水质要求，向报警模块发出报警指令，报警模块以电话、短信、网页方式向管理员发出警报，通知管理介入管理;如果小于预设水质上限值，不做指令输出。
8.如权利要求7所述的智慧管网控制方法，其特征在于，所述智慧管网控制方法包括：
步骤一，管网监测模块把测量数据传送到信息收集及处理模块;
步骤二，信息收集及处理模块把数据进行对比处理，符合系统中的参数要求，不对管网设备控制模块发启、闭指令，反之则发出指令;信息收集及处理模块把数据进行计算，根据预设程序要求，向净化设施控制模块发出加药量指令;管网监测模块测量的数据值超出系统中的警戒值时，信息收集及处理模块向报警模块发出报警指令;
步骤三，向净化设施控制模块接收到指令后，按指令参数向净化设施中加入水质净化的药剂;
步骤四，管网设备控制模接收到信息收集及处理模块启、闭指令后，按指令的有关参数对管网设备进行操作，达到指令要求;
步骤五，报警模块收到信息收集及处理模块报警指令后，按预先设定的报警方式和管理人员发出报警信息;
步骤六，信息收集及处理模块把净化设施监测模块、出水口监测模块的数据施行处理，对比系统中的参数，如有不符合情况，对向净化设施控制模块发出增加药量指令，当出水口监测模块的数据超出系统中的警戒值时，信息收集及处理模块向报警模块发出报警指令;
步骤七，供电模块中日常用电由变压站供给以市电为主，当市电出现停电故障时，智能控制器启动自备电源供电单元的发电机组，三相交流电控制装置、智能并网装置与系统并网，保障系统供电需求;
步骤八，报警模块接收指令后，警报语音信息通过电话形式发出、警报文字信息通过短信形式发出、警报网络信息通过网络形式发出。
9.一种应用权利要求1～6任意一项所述智慧管网控制系统的水处理控制系统。
10.一种应用权利要求1～6任意一项所述智慧管网控制系统的污水管网控制系统。
说明书
一种用于水处理的智慧管网控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于自动化控制技术领域，尤其涉及一种用于水处理的智慧管网控制系统及控制方法。
背景技术
水是生命之源、生产之要、生态之基，是人类生活和生产活动中必不可少的物质。随着集镇化建设和工业的发展，社会发展对水的需求量不断增大，水处理管网建设规模也越来越大，在管网的历史建设中，只为了满足输水功能而建设，没有考虑管网的运行和管理方面的问题，造成现在大部分城市中的污水管网处于无监控、无调节状态。由于历史原因，我国大中小城市的老城区都没进行雨水、污水分流建设，雨水受污水混合、污染后进入污水管网，增加了污水处理的量，同时也增加了污水处理成本。特别在洪水季节，雨水量太大，和污水混合后超过了污水管网的容量，不得不将受污染的雨水直接排入河道，使河水受到严重污染，此时就需要一个本发明的水处理的智慧管网系统来调节，以排放受污染小的管道，收纳受污染大的管道为原则排放雨水和污水混合水体，使河水受到尽可能小的污染。生活污水和工业污水的流量和浓度随居民的生活习惯、工业生产上下班时间段变化，进入污水处理系统的污水在流量和污染成分上也随居民的生活习惯和工业生产上下班时间段变化，如果按现有污水处理设备均衡加药和保持处理环境不变的处理方法，不只因过量使用药剂增加了污水处理成本，也因药剂过量造成二次污染，此时就需要一个本发明的水处理的智慧管网系统，对污水管网中污水的浓度、污染成分、流量、包括管网的压力等进行监测，计算出合理的用药剂量，做到成本最低。供水管网：我国多次出现的因水源水污染，没有水处理的智慧管网系统监测报警的情况下，没有紧急关闭供水，造成污水进入用水户后才发现，对供水管网造成污染，同时对居民健康造成严重危害，本发明可对水源水进水管的水质、流量、管网的压力等进行监测，在净化设施超过净化能力时发出报警，及时停止供水系统的运行，使损失降至最低。当今水处理系统只能趋利避害，消极适应。随着社会生产力的不断发展，特别是水质快速检测技术、网络技术、自动化技术的飞速发展，水处理系统的控制已经变得自动化和智能化，为人类的幸福生活提供了保障，但是，现有的水利信息控制系统没有实现自动控制，只是由操作人员预先设置流量、加药量等，加药机械按设定参数加药，当某个参数发生变化时，其它机械还是按原设定参数运行，只有值班人员重新设定后才改变。仍然存在系统响应不及时造成的安全隐患以及整个管理过程不连贯，效率低等，这一系列的问题的存在对水处理系统的健康平稳运行都产生了不好的影响，需要改进。
综上所述，现有的用于水处理系统响应不及时、造成过程不连贯，效率低等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于水处理的智慧管网控制系统及控制方法，旨在解决现有的用于水处理系统响应不及时，造成管理过程不连贯，效率低的问题。
本发明是这样实现的，一种智慧管网控制系统，所述智慧管网控制系统设置有：
信息收集及处理模块;
存储器、管理计算机、管网监测模块、净化设施监测模块、出水口监测模块、净化设施控制模块、管网设备控制模块均连接至信息收集及处理模块;
管理计算机连接报警模块;
供电模块采用市电与自备发电机供电互补的方式用于给各个用电装置供电。
进一步，所述信息收集及处理模块包括显示装置、中央处理器、输出装置;
中央处理器接收各个监测模块数据;输出装置与中央处理器连接，为打印机，将报警信息、系统自动操作的特征信息形成纸质文件，供各部门负责人签字后存档，作为以后参数调整依据;
所述管理计算机与中央处理器连接，用于对中央处理器指令的下达及所述水处理的智慧管网系统管理。
进一步，所述中央处理器包括中央计算机、计算机指令与机电讯号互换单元。
进一步，所述管网监测模块包括水质分析单元、管网压力监测单元、管网流速监测单元;管网压力监测单元与信息收集及处理模块相连;管网流速监测单元与信息收集及处理模块相连;
所述净化设施监测模块包括水质分析单元、环境监测单元;环境监测单元包括温度测量仪和溶解氧测试仪;环境监测单元与信息收集及处理模块相连;
所述出水口监测模块包括水质分析单元、出水流量监测单元;水质分析单元、出水流量监测单元与信息收集及处理模块相连;
所述管网设备控制模块包括管网压力调节单元、管网闸阀启闭单元、泄水闸阀启闭单元、泄水流量监测单元;管网压力调节单元、管网闸阀启闭单元、泄水闸阀启闭单元、泄水流量监测单元与信息收集及处理模块相连;管网压力调节单元为管道压力调节阀;管网闸阀启闭单元为液压闸阀启闭机;泄水闸阀启闭单元为液压闸阀启闭机;泄水流量监测单元为管道流速测量仪;
所述净化设施控制模块包括加药控制单元、环境控制单元;加药控制单元、环境控制单元与信息收集及处理模块相连;
所述供电模块由变压站、智能控制器、三相交流电控制装置、智能并网装置和应急自备电源供电单元组成，所述自备电源供电单元与智能控制器、三相交流电控制装置、智能并网装置和市电网相连;
所述报警模块包括用于警报信息通过电话形式发出的电话报警单元、用于警报信息通过短信形式发出的手机、短信报警单元和用于警报信息通过网络形式发出的网页报警单元。
进一步，所述水质分析单元包括水质快速分析系统和电讯号传输系统，所述水质快速分析系统监测结果通过所述电讯号传输系统传输到信息收集及处理模块;
所述管网压力监测单元包括管网压力监测系统和电讯号传输系统，所述管网压力监测系统监测结果通过所述电讯号传输系统传输到信息收集及处理模块;
所述管网流速监测单元包括管网流速监测系统和电讯号传输系统，所述管网流速监测系统监测结果通过所述电讯号传输系统传输到信息收集及处理模块;
所述环境监测单元包括环境监测系统和电讯号传输系统，所述环境监测系统监测结果通过所述电讯号传输系统传输到信息收集及处理模块;
所述出水流量监测单元包括出水流量监测系统和电讯号传输系统，所述出水流量监测系统监测结果通过所述电讯号传输系统传输到信息收集及处理模块。
进一步，所述加药控制单元包括电讯号转换系统、药品储存库、自动加药系统，所述电讯号转换系统接收所述信息收集及处理模块的电讯号指令后，通过所述自动加药系统将所述药品储存库中药品加入到净化设施中;自动加药系统由自动计量器、搅拌池、计量泵组成;自动计量器一端与药品储存库相连，一端与搅拌池相连，搅拌池与计量泵相连，计量泵与净化设施相连;药品储存库的药品按参数要求比例加在搅拌池中，再用计量泵注入净化设施中药品储存库;
所述环境控制单元包括电讯号转换系统、环境调节系统，所述电讯号转换系统接收所述信息收集及处理模块的电讯号指令后，通过所述环境调节系统调节净化设施中环境参数;
所述管网压力调节单元包括电讯号转换系统、管网压力调节系统，所述电讯号转换系统接收所述信息收集及处理模块的电讯号指令后，通过所述管网压力调节系统调节管网中压力;
所述管网闸阀启闭单元包括电讯号转换系统、闸阀启闭系统，所述电讯号转换系统接收所述信息收集及处理模块的电讯号指令后，通过所述闸阀启闭系统开启、关闭管网中的闸阀;
所述泄水闸阀启闭单元包括电讯号转换系统、泄水闸阀启闭系统，所述电讯号转换系统接收所述信息收集及处理模块的电讯号指令后，通过所述泄水闸阀启闭系统开启、关闭泄水闸阀;
所述泄水流量监测单元包括泄水流量监测系统和电讯号传输系统;所述泄水流量监测系统监测结果通过所述电讯号传输系统传输到信息收集及处理模块。
本发明的另一目的在于提供一种所述智慧管网控制系统的智慧管网控制方法，所述智慧管网控制方法包括：
(1)水质分析单元把水中重金属、氨、氮等化学成分测定后，把数据信息传输到中央处理器通过计算机对比，如果在大于预设水质上限值，则接合管网流速监测单元信息，计算流入净化设施的流量，通过计算机计算加药量的多少，向加药控制单元发出指令，加药控制单元向净化设施中加入相应的药量，达到净化水质的目的。如果小于预设水质上限值，不做指令输出。
(2)管网压力监测单元把数据信息传输到中央处理器通过计算机对比，如果在大于预设压力值，向管网压力调节单元发出指令，进行压力调节，当通过压力调节单元不能降至预设压力值时，则向管网闸阀控制单元发出开启管网闸阀指令，降低管网水压力，同时向报警模块发出报警指令(报警模块以电话、短信、网页方式向管理员发出警报)，直至降到预设压力值为止。
(3)管网流速监测单元把数据信息传输到中央处理器通过计算机计算对比，如来水量大于净化设施处理能时，向管泄水闸阀控制单元发出指令，泄去多余的水量，同时指令泄水监测控制单元进行流量监测，同时向报警模块发出报警指令(报警模块以电话、短信、网页方式向管理员发出警报)，直至降到合理的流量为止。
(4)环境监测单元把数据信息传输到中央处理器通过计算机计算对比，当不在预设值范围内时，向环境控制单元发出指令，增加或降低溶氧量等环境参数。
(5)出水口模块中的水质分析单元和出水流量监测单元主要功能是收集出水口水质参数及流量参数，把数据信息传输到中央处理器通过计算机计算对比，如果在大于预设水质上限值，则接合出水流量监测单元信息，通过计算机计算需要增加的加药量，向加药控制单元发出指令，加药控制单元向净化设施中加入相应的药量，达到进一步净化水质的目的。经过三个调节周期监测，如果还达不到出水口水质要求，向报警模块发出报警指令，报警模块以电话、短信、网页方式向管理员发出警报，通知管理介入管理。如果小于预设水质上限值，不做指令输出。
进一步，所述智慧管网控制方法包括：
步骤一，管网监测模块把测量数据传送到信息收集及处理模块;
步骤二，信息收集及处理模块把数据进行对比处理，符合系统中的参数要求，不对管网设备控制模块发启、闭指令，反之则发出指令;信息收集及处理模块把数据进行计算，根据预设程序要求，向净化设施控制模块发出加药量指令。管网监测模块测量的数据值超出系统中的警戒值时，信息收集及处理模块向报警模块发出报警指令;
步骤三，向净化设施控制模块接收到指令后，按指令参数向净化设施中加入水质净化的药剂;
步骤四，管网设备控制模接收到信息收集及处理模块启、闭指令后，按指令的有关参数对管网设备进行操作，达到指令要求;
步骤五，报警模块收到信息收集及处理模块报警指令后，按预先设定的报警方式和管理人员发出报警信息;
步骤六，信息收集及处理模块把净化设施监测模块、出水口监测模块的数据施行处理，对比系统中的参数，如有不符合情况，对向净化设施控制模块发出增加药量指令，当出水口监测模块的数据超出系统中的警戒值时，信息收集及处理模块向报警模块发出报警指令;
步骤七，供电模块中日常用电由变压站供给以市电为主，当市电出现停电等故障时，智能控制器启动自备电源供电单元的发电机组，三相交流电控制装置、智能并网装置与系统并网，保障系统供电需求;
步骤八，报警模块接收指令后，警报语音信息通过电话形式发出、警报文字信息通过短信形式发出、警报网络信息通过网络形式发出。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述智慧管网控制系统的水处理控制系统。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述智慧管网控制系统的污水管网控制系统。
本发明提供的用于水处理的智慧管网控制系统及控制方法，结构简单，具有市电与自备电源供电互补的供电模块，应急自备电源供电是在市电停电和变电站维修停用时，自动起用自备电源，安全可靠;通过多种途径采集与水处理过程中的相关信息传送给管理计算机和服务器，帮助工作人员及时掌握相关信息并根据这些反馈信息，分析问题并对相关设备进行针对性的控制，信息同时也被存储至存储器以备用，当出现故障或险情时，警报发出模块会及时作出响应，通过电话、短信或网络的方式将信息反馈至管理人员，进而及时进行调整和控制，避免发生重大安全事故，各种设备和模块之间大部分采用光纤网络连接，信号传输速度快，操作便捷，自动化和信息化程度高，提高了管理效率，满足了用户的需求。
