[发明专利]一种新型农村生活污水处理系统控制装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型农村生活污水处理电气控制技术，具体地说是多传感器检测下的农村生活污水处理系统智能控制技术。

背景技术

农村生活污水造成的环境污染严重危害到农村的生存和发展，如何有效处理农村生活污水已成为各级环保部门迫切解决的问题，但是农村污水的排放特点不同于城市，农村人口密度小，居住分散，不利于生活污水的集中处理。因此，国内农村生活污水处理目前普遍采用分散式生活污水系统，这种污水处理系统着眼于生态、投资小、运行成本低，为农村生活污水处理开辟了一条科学、经济、实用可行的道路。然而这种投资小、运行成本低的优点是建立在系统小的基础之上的，一个小型农村生活污水处理系统一般只用于一个行政村的生活污水处理，如果要全面解决农村生活污水处理的问题，则需要每个行政村建一个这样的小型农村生活污水处理系统，因此，如何能够使每一个小系统实现高效、节能成了技术焦点。实现高效、节能的有效办法就是采用先进、科学、智能、结构简单的系统控制装置，控制装置设计的水平直接影响到农村生活污水处理的质量，影响到系统运行的成本和建设成本，影响到动力能源的有效利用。

发明内容

为改进当前农村生活污水处理系统控制装置粗犷式控制，使其实现本质的高效、节能控制，本发明提供一种基于统计特性的测量值修正算法和一种分段阀值和分时、分季阀值可变的控制技术。即，将测量值通过初始多值平均、运行加权平均和去噪来提高参数的测量精度，将不同的分段阀值和分时、分季阀值可变的电机控制策略用于不同用途电机的精细控制，并引入网络接口和视频接口为网络管理和视频监控提供支持，以此使农村生活污水处理的质量得到大大提高，同时还能节约电能、降低运行成本和建设成本。

本发明提供的生活污水处理系统控制装置包括传感器、采样电阻、电压跟随器、A/D转换电路、ARM9处理器及电极；传感器输出的电流信号i_in通过采样电阻、电压跟随器、A/D转换电路后输出电压数字量V_in，V_in通过I²C接口传输给ARM9处理器；ARM9输出信号控制提升泵、污泥回流泵、曝气机电机的工作。

本发明的工作原理为：ARM9处理器在开机时先连续读取50个转换后的电压数字量V_in，计算其统计平均值作为系统的第一个测量值V_out(0)；其后每次测得的电压数字量V_in首先与上一次测量值V_out(j)比较，如果V_in偏离大于10％，则判定为干扰信号，直接忽略本次测量值，如果V_in偏离小于10％，则把上次测量值V_out(j)乘于权重90％和本次测得的电压数字量V_in乘于权重10％作为本次测量值V_out(j+1)输出；之后再将测量值通过标定算法将V_out(j+1)除于相应的修正比例系数k_p，再加上偏差修正量δ，分别得到DO、ORP、PH、温度和液位的实际值，输出的实际值作为测量显示和电机控制的输入信号。

在传感器电极上加上精密电阻，将电流信号转换为电压信号，通过在A/D转换之前加入电压跟随器，消除输入阻抗对测量的影响。利用农村生活污水检测值(DO、ORP、PH、温度)随时间缓慢变化的特点，采用绝对偏离判定器，对于采样值偏离均值较大(这里取10％)的采样值做删除处理。初始测量将连续50次的测量值取统计平均值，作为第一个测量值，从而有效消除开机瞬间传感器不稳定、电路不稳定造成的测量误差。在正常运行期间，采用加权平均公式对输出电压值进行修正，即，上次已修正的测量值的权重为90％，而当前有效采样值的权重只有10％，从而减小当前误差对电压测量结果的影响。最后通过测量值的标定得到实际检测参数(DO、ORP、PH、温度)的真值，提供液晶屏显示，并通过网络发送到服务器，永久保存在数据库中。

被测参数的标定和修正采用触摸屏实现，通过触摸屏等步长增加或减小比例系数和偏移量，采用标定和修正公式将测得的电压值转化为实际的测量值。同时将比例系数和偏移量保存到闪存中，并通过网络发送到服务器。

提升泵、污泥回流泵和曝气机电机控制将采用上下阀值(或分段阀值)和分时、分季阀值可变的控制方法，根据农村生活污水排放的分时、分季特性，制定科学的时变的阀值控制策略，通过当前日期和时间查表得到季节系数和时段系数，再分别计算出上下阀值(或分段阀值)，阀值控制通过阀值判断器分级控制电机的转速和起停。