申请日2015.01.23
公开(公告)日2015.07.01
IPC分类号G01N33/18; G09B23/00
摘要
一种用于实验教学的污水处理参数智能检测装置，涉及教学仪器，所述装置包括控制箱以及位于控制箱内的控制电路，实验操作台、操作面板、PC机、键盘、污水处理模型以及位于模型内的传感器组;控制箱内的控制电路包括：PLC、CPU、电源模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块;传感器组包括：进水流量传感器、溶解氧传感器、混合液污泥浓度传感器、固体悬浮物传感器、pH值传感器、进水浊度传感器、氧化还原电位传感器、氨氮传感器。该装置能够对污水处理过程参数进行数据采集、数据预处理、建立数学模型、智能检测和误差分析，使学生能够更好地了解和掌握智能检测的方法和实践应用。
权利要求书
1.一种用于实验教学的污水 处理参数智能检测装置，其特征在于，所述装置包括控制箱以及位于控制箱内的控制电路，实验操作台、操作面板、PC机、键盘、污水处理模型以及位于模型内的传感器组;控制箱内的控制电路包括：PLC、CPU、电源模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块;传感器组包括：进水流量传感器、溶解氧传感器、混合液污泥浓度传感器、固体悬浮物传感器、pH值传感器、进水浊度传感器、氧化还原电位传感器、氨氮传感器;
在操作面板上装有：电源指示灯、参数异常报警灯、通信故障报警灯、进水流量传感器信号输入端子、溶解氧传感器信号输入端子、混合液污泥浓度传感器信号输入端子、固体悬浮物传感器信号输入端子、pH值传感器信号输入端子、进水浊度传感器信号输入端子、氧化还原电位传感器信号输入端子、氨氮传感器信号输入端子、启动按键、数据采集按键、误差分析按键、智能测量按键、模型导入按键、建模按键、数据预处理按键、导出数据按键、停止按键;操作面板、PC机、键盘均位于实验操作台上，控制箱位于实验操作台的下方。
2.根据权利要求1所述的一种用于实验教学的污水处理参数智能检测装置，其特征在于，所述进水流量传感器、溶解氧传感器、混合液污泥浓度传感器、固体悬浮物传感器、pH值传感器、进水浊度传感器、氧化还原电位传感器、氨氮传感器分别通过信号线经信号电缆与所述进水流量传感器信号输入端子、溶解氧传感器信号输入端子、混合液污泥浓度传感器信号输入端子、固体悬浮物传感器信号输入端子、pH值传感器信号输入端子、进水浊度传感器信号输入端子、氧化还原电位传感器信号输入端子、氨氮传感器信号输入端子相连。
3.根据权利要求1所述的一种用于实验教学的污水处理参数智能检测装置，其特征在于，所述进水流量传感器信号输入端子、溶解氧传感器信号输入端子、混合液污泥浓度传感器信号输入端子、固体悬浮物传感器信号输入端子、pH值传感器信号输入端子、进水浊度传感器信号输入端子、氧化还原电位传感器信号输入端子、氨氮传感器信号输入端子分别通过信号线与模拟量输入模块相连。
4.根据权利要求1所述的一种用于实验教学的污水处理参数智能检测装置，其特征在于，所述启动按键、数据采集按键、误差分析按键、智能测量按键、模型导入按键、建模按键、数据预处理按键、导出数据按键、停止按键分别通过信号线与数字量输入模块相连。
5.根据权利要求1所述的一种用于实验教学的污水处理参数智能检测装置，其特征在于，所述数字量输出模块分别通过信号线与电源指示灯、参数异常报警灯、通信故障报警灯相连;所述模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块分别通过总线与PLC CPU312模块相连。
6.根据权利要求1所述的一种用于实验教学的污水处理参数智能检测装置，其特征在于，所述电源模块通过电源线与PLC CPU312模块相连;所述PC机通过总线与PLC CPU312模块相连;所述键盘通过信号线与PC机相连。
说明书
一种用于实验教学的污水处理参数智能检测装置
技术领域
本实用新型涉及一种教学仪器，特别是涉及一种用于实验教学的污水处理参数智能检测装置。
背景技术
智能检测课程是大多数高校信息类专业所开设的一门专业选修课。该课程主要讲授各种常见的工程参数的检测方法、检测仪器的原理及应用。由于该课程实践性较强，光是课堂上进行理论课的讲授，还远不能达到预期的教学效果，因此需要增加一些实验教学内容。但目前，还没有较合适的污水处理参数智能检测的实验教学装置供教师实验教学使用。因此，开发一种能够满足实验教学的污水处理参数智能检测装置，将大大提高本门课的教学效果。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于实验教学的污水处理参数智能检测装置，该装置能够对污水处理过程参数进行数据采集、数据预处理、建立数学模型、智能检测和误差分析，使学生能够更好地了解和掌握智能检测的方法和实践应用。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于实验教学的污水处理参数智能检测装置，包括：控制箱以及位于控制箱内的控制电路，实验操作台、操作面板、PC(个人计算机)机、键盘、污水处理模型以及位于模型内的传感器组。所述控制箱内的控制电路包括：PLC(可编程逻辑控制器)CPU(中央处理器)312模块、电源模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块。所述传感器组包括：进水流量传感器、溶解氧传感器、混合液污泥浓度传感器、固体悬浮物传感器、pH值传感器、进水浊度传感器、氧化还原电位传感器、氨氮传感器。在操作面板上装有：电源指示灯、参数异常报警灯、通信故障报警灯、进水流量传感器信号输入端子、溶解氧传感器信号输入端子、混合液污泥浓度传感器信号输入端子、固体悬浮物传感器信号输入端子、pH值传感器信号输入端子、进水浊度传感器信号输入端子、氧化还原电位传感器信号输入端子、氨氮传感器信号输入端子、启动按键、数据采集按键、误差分析按键、智能测量按键、模型导入按键、建模按键、数据预处理按键、导出数据按键、停止按键。操作面板、PC机、键盘均位于实验操作台上，控制箱位于实验操作台的下方。
所述进水流量传感器、溶解氧传感器、混合液污泥浓度传感器、固体悬浮物传感器、pH值传感器、进水浊度传感器、氧化还原电位传感器、氨氮传感器分别通过信号线经信号电缆与所述进水流量传感器信号输入端子、溶解氧传感器信号输入端子、混合液污泥浓度传感器信号输入端子、固体悬浮物传感器信号输入端子、pH值传感器信号输入端子、进水浊度传感器信号输入端子、氧化还原电位传感器信号输入端子、氨氮传感器信号输入端子相连;所述进水流量传感器信号输入端子、溶解氧传感器信号输入端子、混合液污泥浓度传感器信号输入端子、固体悬浮物传感器信号输入端子、pH值传感器信号输入端子、进水浊度传感器信号输入端子、氧化还原电位传感器信号输入端子、氨氮传感器信号输入端子分别通过信号线与模拟量输入模块相连;所述启动按键、数据采集按键、误差分析按键、智能测量按键、模型导入按键、建模按键、数据预处理按键、导出数据按键、停止按键分别通过信号线与数字量输入模块相连;所述数字量输出模块分别通过信号线与电源指示灯、参数异常报警灯、通信故障报警灯相连;所述模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块分别通过总线与PLC CPU312模块相连;所述电源模块通过电源线与PLC CPU312模块相连。所述PC机通过总线与PLC CPU312模块相连;所述键盘通过信号线与PC机相连。
本实用新型的工作原理如下：
首先将进水流量传感器、溶解氧传感器、混合液污泥浓度传感器、固体悬浮物传感器、pH值传感器、进水浊度传感器、氧化还原电位传感器、氨氮传感器分别通过信号线与进水流量传感器信号输入端子、溶解氧传感器信号输入端子、混合液污泥浓度传感器信号输入端子、固体悬浮物传感器信号输入端子、pH值传感器信号输入端子、进水浊度传感器信号输入端子、氧化还原电位传感器信号输入端子、氨氮传感器信号输入端子对应相接。然后接通电源，此时电源指示灯点亮。按下启动按键，此时，本装置进入工作状态。按下数据采集按键，此时，本装置进入数据采集状态。进水流量传感器、溶解氧传感器、混合液污泥浓度传感器、固体悬浮物传感器、pH值传感器、进水浊度传感器、氧化还原电位传感器、氨氮传感器分别将所检测到的污水处理模型的进水流量信号、溶解氧信号、混合液污泥浓度信号、固体悬浮物信号、pH值信号、进水浊度信号、氧化还原电位信号、氨氮信号经信号线送入模拟量输入模块进行模数转换，经模数转换后所得到的进水流量数字量信号、溶解氧数字量信号、混合液污泥浓度数字量信号、固体悬浮物数字量信号、pH值数字量信号、进水浊度数字量信号、氧化还原电位数字量信号、氨氮数字量信号送PLC CPU312模块进行运算处理，得到进水流量数据、溶解氧数据、混合液污泥浓度数据、固体悬浮物数据、pH值数据、进水浊度数据、氧化还原电位数据、氨氮数据并暂存于PLC CPU312模块内。按下数据预处理按键，则对所采集的进水流量数据、溶解氧数据、混合液污泥浓度数据、固体悬浮物数据、pH值数据、进水浊度数据、氧化还原电位数据、氨氮数据分别进行数据预处理，得到符合建模要求的一组样本数据。按下导出数据按键，则将预处理后的进水流量数据、溶解氧数据、混合液污泥浓度数据、固体悬浮物数据、pH值数据、进水浊度数据、氧化还原电位数据、氨氮数据经总线传入PC机。当导出数据达到60组后，按下建模按键，则由学生在PC机中完成数学模型结构的创建和模型参数的计算。待数学模型建完后，按下模型导入按键，则会将所建数学模型结构和参数导入到PLC CPU312模块。待数学模型导入完成后，按下智能测量按键，本装置进入智能测量状态。此时，本装置开始实时采集污水处理模型的进水流量数据、溶解氧数据、混合液污泥浓度数据、固体悬浮物数据、pH值数据、进水浊度数据、氧化还原电位数据、氨氮数据，并以这些数据为输入，用新导入的数学模型计算出所对应的出水化学需氧量 (COD)，出水生化需氧量(BOD)，出水总氮( TN)，出水总磷(TP)。并将所计算出的数据自动导出到PC机。按下误差分析按键，本装置可以对所建立的数学模型进行误差计算，并将计算结果自动导出到PC机，用于学生进行误差分析。本装置在智能测量状态或在数据采集状态下，若所采集到的数据超过预先设定的数据范围时，PLC CPU312模块将通过数字量输出模块输出报警信号给参数异常报警灯，使其点亮;若PLC CPU312模块与PC机通信出现故障，PLC CPU312模块将通过数字量输出模块输出报警信号给通信故障报警灯，使其点亮。
当要停止本装置工作，可以按下停止按键，本装置将停止工作。
本实用新型的优点与效果是：
由于本装置采用进水流量传感器、溶解氧传感器、混合液污泥浓度传感器、固体悬浮物传感器、pH值传感器、进水浊度传感器、氧化还原电位传感器、氨氮传感器与PLC CPU312模块、PC机配合来完成污水处理参数的智能检测，使学生能够更好地了解和掌握智能检测的方法和实践应用。
