專利名稱:生化池自動(dòng)測(cè)控儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種生化池自動(dòng)測(cè)控儀，包括PLC控制器、采集器和由PLC控制器控制的風(fēng)機(jī)，所述采集器包括甲烷傳感器和檢測(cè)生化池沉積物厚度的液位傳感器，甲烷傳感器、液位傳感器均與PLC控制器電信號(hào)連接，液位傳感器位于生化池內(nèi)，風(fēng)機(jī)位于生化池內(nèi)上方，風(fēng)機(jī)用于稀釋生化池甲烷和排除甲烷爆炸危險(xiǎn)，還包括與PLC控制器電信號(hào)連接的報(bào)警器。本實(shí)用新型集成化程度高，安全實(shí)用。
【專利說明】生化池自動(dòng)測(cè)控儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生化池中可燃?xì)怏w濃度的數(shù)據(jù)的生化池自動(dòng)測(cè)控儀。

【背景技術(shù)】
[0002]生化池是一種利用沉淀和厭氧發(fā)酵的原理，去除生活污水中懸浮性有機(jī)物的處理設(shè)施，屬于初級(jí)的過渡性生活處理構(gòu)筑物。生活污水中含有大量糞便、紙肩、病原蟲等懸浮物固體，濃度一般為100~350mg/L，有機(jī)物濃度BOD5在100~400mg/L之間，其中懸浮性的有機(jī)物濃度BOD5為50~200mg/L。污水進(jìn)入生化池經(jīng)過12~24h的沉淀，可去除50%~60%的懸浮物。沉淀下來的污泥經(jīng)過3個(gè)月以上的厭氧發(fā)酵分解，使污泥中的有機(jī)物分解成穩(wěn)定的無機(jī)物，易腐敗的生污泥轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的熟污泥，改變了污泥的結(jié)構(gòu)，降低了污泥的含水率，定期將污泥清掏外運(yùn)，填埋或用作肥料。
[0003]但是污泥厭氧發(fā)酵分解時(shí)，也產(chǎn)生了可燃?xì)怏w(主要是甲烷氣體)。
[0004]近年來，我國(guó)大中型城市時(shí)常出現(xiàn)生化池爆炸事故，例如重慶最近也發(fā)生了多起，渝中區(qū)南區(qū)路147號(hào)先后在2002、2003年發(fā)生過3次生化池爆炸，2004年8月觀音橋農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)發(fā)生生化池爆炸，死I人；2004年12月沙坪壩燕渝園生化池爆炸，死I人；2005年I月高新區(qū)人和康居還建房生化池爆炸，傷I兒童；2005年4月菜園壩生化池爆炸傷數(shù)人……這些爆炸事故的發(fā)生大都是由于生化池可燃?xì)怏w(主要是甲烷氣體)濃度過高而引起的。由于生化池爆炸事故多發(fā)生在人口密集的住宅區(qū)，農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)等，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了很大的危害，嚴(yán)重影響社會(huì)穩(wěn)定和居民生命財(cái)產(chǎn)安全。其中重要的原因就是傳統(tǒng)的人工監(jiān)控管理手段落后，致使生化池內(nèi)可燃?xì)怏w濃度過高從而弓I發(fā)爆炸事件。
[0005]目前，城市生化池?fù)?dān)負(fù)著生活污水、工業(yè)廢水的接納和輸送功能，但由于其相對(duì)封閉，環(huán)境特殊，污水中的有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)在密閉的管道中，在厭氧條件下受微生物作用，會(huì)分解產(chǎn)生可燃?xì)怏w(主要是甲烷氣體)。如若管理不善，容易造成氣體蓄積，當(dāng)達(dá)到一定濃度后，如遇明火則極易產(chǎn)生爆炸，造成傷亡事故，對(duì)人民群眾的人身和財(cái)產(chǎn)安全造成危害。近年來重慶、南京、武漢等地先后發(fā)生過嚴(yán)重的下水道爆炸事故。
[0006]長(zhǎng)期以來，由于對(duì)生化池、下水道氣體的監(jiān)測(cè)大多采用人工檢查作業(yè)模式，工作人員的工作繁重并且信息滯后，無法應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況引起的生化池、下水道氣體濃度變化；此外工作人員的疏忽粗心也容易導(dǎo)致事故發(fā)生。為預(yù)防生化池爆炸事件發(fā)生，保護(hù)環(huán)境質(zhì)量及人民的聲明財(cái)產(chǎn)安全，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生化池中可燃?xì)怏w(主要是甲烷氣體)的數(shù)據(jù)已經(jīng)迫在眉睫。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型意在提供一種生化池自動(dòng)測(cè)控儀，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生化池中可燃?xì)怏w(主要是甲烷氣體)的數(shù)據(jù)并降低可燃?xì)怏w(主要是甲烷氣體)濃度。
[0008]專利方案:本方案中的生化池自動(dòng)測(cè)控儀，包括PLC控制器、采集器和由PLC控制器控制的用于稀釋生化池甲烷和排除甲烷爆炸危險(xiǎn)的風(fēng)機(jī)，所述采集器包括甲烷傳感器和檢測(cè)生化池沉積物厚度的液位傳感器，甲烷傳感器、液位傳感器均與PLC控制器電信號(hào)連接，液位傳感器位于生化池內(nèi)，風(fēng)機(jī)位于生化池內(nèi)上方，還包括與PLC控制器電信號(hào)連接的報(bào)警器。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:甲烷傳感器位于生化池內(nèi)液面上方，用于檢測(cè)生化池內(nèi)甲烷的濃度，當(dāng)甲烷傳感器檢測(cè)到生化池內(nèi)的甲烷濃度達(dá)到PLC控制器中設(shè)定的預(yù)警值或者警戒值時(shí)，PLC控制器會(huì)發(fā)出指令控制風(fēng)機(jī)工作，同時(shí)控制報(bào)警器報(bào)警，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將生化池中的甲烷從生化池的出口排出，從而避免甲烷濃度過高引發(fā)爆炸事故，當(dāng)生化池內(nèi)的甲烷氣體降到安全值時(shí)，PLC控制器會(huì)發(fā)出指令控制風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)風(fēng)機(jī)因甲烷濃度超高自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行一段時(shí)間后，甲烷氣體沒有下降到最低設(shè)定值時(shí)，設(shè)備自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以告知值班人員；而液位傳感器則位于生化池底部，用于檢測(cè)生化池內(nèi)液面位置，當(dāng)液位傳感器檢測(cè)到生化池內(nèi)液面高度達(dá)到PLC控制器中設(shè)定的預(yù)警值或者警戒值時(shí)，PLC控制器會(huì)發(fā)出指令控制報(bào)警器報(bào)警，現(xiàn)場(chǎng)管理者就可以聯(lián)系人員進(jìn)行污泥清掏外運(yùn)，液面下降也會(huì)稀釋甲烷，降低甲烷濃度。
[0010]進(jìn)一步，所述甲烷傳感器為催化燃燒式傳感器，輸出信號(hào)線形好、指數(shù)可靠、價(jià)格便宜。
[0011 ] 進(jìn)一步，所述PLC控制器還連接有觸摸屏和工控機(jī)，所述觸摸屏通過RS232接口與工控機(jī)連接，還通過RS485接口與PLC控制器連接，所述工控機(jī)通過以太網(wǎng)接口連接PLC控制器，既可以自動(dòng)根據(jù)濃度、液位控制風(fēng)機(jī)、報(bào)警燈，也可以人為根據(jù)觸摸屏上顯示的數(shù)據(jù)，采取開風(fēng)機(jī)或者聯(lián)系人員進(jìn)行污泥清掏外運(yùn)；此外，管理者可以開啟風(fēng)機(jī)并根據(jù)觸摸屏上顯示的甲烷濃度是否如正常速度下降來判斷通氣管道等的暢通狀況，觸摸屏、PLC控制器等可以設(shè)置在一個(gè)箱體中，觸摸屏位于箱體表面，集成化程度高，安裝拆卸方便；為方便管理，設(shè)備設(shè)有進(jìn)入密碼，以防止設(shè)定的數(shù)據(jù)被惡意的更改；本實(shí)用新型由于具有豐富的人機(jī)界面，不僅可以用來測(cè)試各種攪拌站控制軟件，還可進(jìn)行職工教學(xué)，仿真演示，監(jiān)測(cè)站操作員培訓(xùn)等。測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行效率高，系統(tǒng)安裝，調(diào)試周期短；保證了用戶使用方便，操作簡(jiǎn)單，達(dá)到了易學(xué)易用的效果。
[0012]進(jìn)一步，風(fēng)機(jī)設(shè)有多個(gè)，可以增強(qiáng)甲烷氣體的排出，從而驅(qū)散甲烷，防止因甲烷濃度過高引發(fā)爆炸。
[0013]進(jìn)一步，風(fēng)機(jī)設(shè)有四個(gè)，其中一個(gè)風(fēng)機(jī)朝向出氣口，另外三個(gè)風(fēng)機(jī)朝向生化池的液面，所述三個(gè)風(fēng)機(jī)呈錐狀分布，三個(gè)風(fēng)機(jī)的工作面軸線的交點(diǎn)位于生化池液面下，三個(gè)風(fēng)機(jī)從三個(gè)角度吹風(fēng)，可絞繞為一股吹向液面的風(fēng)，從而攪動(dòng)液面乃至污泥，破壞污泥厭氧發(fā)酵分解的環(huán)境，減少甲烷的產(chǎn)生，給工作人員爭(zhēng)取應(yīng)對(duì)時(shí)間。
[0014]進(jìn)一步，三個(gè)風(fēng)機(jī)的工作面軸線相互之間夾角均為60度，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，風(fēng)力均勻。

【附圖說明】

[0015]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的邏輯框圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為圖2中A部分的局部放大圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面通過【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0019]實(shí)施例基本如圖2所示:本方案中的生化池自動(dòng)測(cè)控儀，包括PLC控制器5、繼電器、TH765觸摸屏6、采集器、指示燈、與PLC控制器5電信號(hào)連接的報(bào)警器、由PLC控制器5控制的風(fēng)機(jī)3及電源，PLC控制器5包括I/O接口、RS232接口和電源接口，所述采集器包括催化燃燒式傳感器I和檢測(cè)生化池4沉積物厚度的PY201液位壓力傳感器2，催化燃燒式傳感器1、PY201液位壓力傳感器2均通過I/O接口與所述的PLC控制器5相連，PY201液位壓力傳感器2位于生化池4內(nèi)，風(fēng)機(jī)3位于生化池4內(nèi)上方，所述TH765觸摸屏6通過RS232接口與所述的PLC控制器5相連；風(fēng)機(jī)3、指示燈和報(bào)警器通過所述繼電器經(jīng)I/O接口與所述的PLC控制器5相連，電源通過電源接口與所述PLC控制器5相連；
[0020]還包括可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的TH765觸摸屏6，TH765觸摸屏6與PLC控制器5電信號(hào)連接，既可以由PLC自動(dòng)根據(jù)濃度、液位控制風(fēng)機(jī)3、報(bào)警燈，也可以人為根據(jù)TH765觸摸屏6上顯示的數(shù)據(jù)，采取開風(fēng)機(jī)3或者聯(lián)系人員進(jìn)行污泥清掏外運(yùn)；此外，管理者可以開啟風(fēng)機(jī)3并根據(jù)TH765觸摸屏6上顯示的甲烷濃度是否如正常速度下降來判斷通氣管道等的暢通狀況；
[0021]所述PLC控制器5連接觸摸屏6和工控機(jī)7，所述觸摸屏6通過RS232接口與工控機(jī)7連接，還通過RS485接口與PLC控制器5連接，所述工控機(jī)7通過以太網(wǎng)接口連接PLC控制器5。接觸屏6、工控機(jī)7和PLC控制器位于柜體8中。
[0022]如圖2所示，風(fēng)機(jī)3設(shè)有四個(gè)，其中一個(gè)風(fēng)機(jī)3朝向出氣口，如圖3所示，另外三個(gè)風(fēng)機(jī)3朝向生化池4的液面，所述三個(gè)風(fēng)機(jī)3的中軸線交匯于一點(diǎn)并呈錐狀分布，三個(gè)風(fēng)機(jī)3的工作面軸線的交點(diǎn)位于生化池4液面下，三個(gè)風(fēng)機(jī)3的工作面軸線相互之間夾角均為60度，三個(gè)風(fēng)機(jī)3從三個(gè)角度吹風(fēng)，可絞繞為一股吹向液面的風(fēng)，從而攪動(dòng)液面乃至污泥，破壞污泥厭氧發(fā)酵分解的環(huán)境，減少甲烷的產(chǎn)生，給工作人員爭(zhēng)取應(yīng)對(duì)時(shí)間；風(fēng)機(jī)3包括殼體、葉片31和位于殼體背面固定風(fēng)機(jī)3的支架32 ;
[0023]催化燃燒式傳感器I位于生化池4內(nèi)液面上方，用于檢測(cè)生化池4內(nèi)甲烷的濃度，當(dāng)催化燃燒式傳感器I檢測(cè)到生化池4內(nèi)的甲烷濃度達(dá)到PLC控制器5中設(shè)定的預(yù)警值或者警戒值時(shí)，PLC控制器5會(huì)發(fā)出指令控制風(fēng)機(jī)3工作，風(fēng)機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)將生化池4中的甲烷從生化池4的出口排出，從而避免甲烷濃度過高引發(fā)爆炸事故；而PY201液位壓力傳感器2則位于生化池4底部，用于檢測(cè)生化池4內(nèi)液面位置，當(dāng)PY201液位壓力傳感器2檢測(cè)到生化池4內(nèi)液面高度達(dá)到PLC控制器5中設(shè)定的預(yù)警值或者警戒值時(shí)，PLC控制器5會(huì)發(fā)出指令控制報(bào)警器報(bào)警，現(xiàn)場(chǎng)管理者就可以聯(lián)系人員進(jìn)行污泥清掏外運(yùn)。
[0024]所述RS232接口，是當(dāng)前通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行標(biāo)準(zhǔn)接口。它采取單端傳送方式，RS232c傳送線上的總負(fù)載電容量不褥超過2500pF，若電纜電容為150pF/m(或125pF/m)時(shí)，則傳送線的最大長(zhǎng)度不應(yīng)超過15m (或20m)。傳送線長(zhǎng)時(shí)，電容量增大，數(shù)據(jù)傳送速率高時(shí)，電容的充放電電流增加，以致使接收端(負(fù)載端)的信號(hào)減弱，嚴(yán)重時(shí)甚至信號(hào)無法辨認(rèn)，因此最大數(shù)據(jù)傳送速率(波特率)限制在20KBi怕(20K波特)以下，所以RS232僅適用于本地設(shè)備之間的低速通信；所述RS485接口，除了實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)對(duì)多”通信之外，RS485還可以實(shí)現(xiàn)“多對(duì)多”通信，無論是“點(diǎn)對(duì)多”通信還是“多對(duì)多”通信，RS485可同時(shí)接32個(gè)發(fā)送器和32個(gè)接收器。RS485需要兩個(gè)終接電阻接在傳送總線的兩端(在傳送距離小于300米時(shí)也可不接)，其阻值要求等于傳送電纜的特性阻抗。
[0025]所述工控機(jī)7采用IPC--610型工控機(jī)7。IPC--610工控機(jī)7:工業(yè)控制計(jì)算機(jī)比普通PC機(jī)具有性能穩(wěn)定、抗震性強(qiáng)，運(yùn)行可靠(它能夠長(zhǎng)時(shí)間、不間斷地穩(wěn)定工作)。本系統(tǒng)所選用的是研華IPC — 610工控機(jī)7，此類機(jī)型工作可靠性高且?guī)в?4個(gè)擴(kuò)充插槽，具有一定的擴(kuò)充能力，有利于系統(tǒng)功能的進(jìn)一步擴(kuò)充。
[0026]所述PLC控制器5采用德國(guó)西門子公司的300系列的PLC控制器5。它控制系統(tǒng)的啟動(dòng)順序、甲烷濃度信號(hào)和生化池4的實(shí)時(shí)采樣、固態(tài)繼電器觸發(fā)信號(hào)的輸出、保溫時(shí)間記時(shí)累加及異常情況報(bào)警和處理等。系統(tǒng)將實(shí)際采樣值與設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較誤差按照一定的控制算法給執(zhí)行元件(調(diào)功柜)發(fā)出控制信號(hào)，通過控制固態(tài)繼電器觸發(fā)信號(hào)的有無，來控制風(fēng)機(jī)3的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生化池4的監(jiān)控，維護(hù)生化池4的安全運(yùn)行。
[0027]所述觸摸屏6采用TH765觸摸屏6。該觸摸屏6具有功能強(qiáng)大、控件外觀設(shè)計(jì)美觀、使用方便、組態(tài)軟件簡(jiǎn)單易學(xué)等特點(diǎn)，非常適合現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的要求。一般的人機(jī)界面具有的主要功能有:①指示燈(PLC I，O顯示、內(nèi)部節(jié)點(diǎn)顯示、多段指示燈等)；②開關(guān)(位狀態(tài)型開關(guān)、多段開關(guān)、切換窗口開關(guān)等)各種動(dòng)態(tài)圖表(棒圖、儀表、移動(dòng)元件、趨勢(shì)圖等)；④數(shù)據(jù)顯示(數(shù)據(jù)顯示、ASCII顯示、文字顯示等)；⑤異常報(bào)警(報(bào)警顯示、跑馬燈顯示、事件顯示等)；⑦靜態(tài)顯示(直線、圓、矩形、文字等。)
[0028]工作原理:該測(cè)控儀采用PLC控制器5與工控機(jī)7 (帶觸摸屏6)組成兩級(jí)計(jì)算機(jī)甲烷濃度控制系統(tǒng)。PLC控制調(diào)功柜的固態(tài)繼電器觸發(fā)信號(hào)，通過控制固態(tài)繼電器觸發(fā)信號(hào)的有無，來控制風(fēng)機(jī)3的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)生化池4的自動(dòng)控制。工控機(jī)7對(duì)生化池4進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、記錄、查詢和打印等。測(cè)控儀控制過程中觸摸屏6、工控機(jī)7和PLC三者之間要進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，一方面觸摸屏6和工控機(jī)7要實(shí)時(shí)獲得PLC采集的數(shù)據(jù)，并將其顯示出來，同時(shí)工控機(jī)7或觸摸屏6也要實(shí)時(shí)對(duì)PLC發(fā)出控制命令。PLC控制器5還連接有觸摸屏6和工控機(jī)7，所述觸摸屏6通過RS232接口與工控機(jī)7連接，還通過RS485接口與PLC控制器5連接，形成串行通訊的工作方式，所謂“串行通訊”是指設(shè)備間使用兩根數(shù)據(jù)信號(hào)線(可能還需要控制線)一位一位地進(jìn)行傳輸，每一個(gè)數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度，這種通訊方式使用的數(shù)據(jù)線少、成本低；功率調(diào)功柜采用固態(tài)繼電器，對(duì)電熱元件實(shí)現(xiàn)通斷比控制，消除了移相觸發(fā)控制產(chǎn)生諧波對(duì)電網(wǎng)的污染；由于固態(tài)繼電器將晶閘管元件和過零檢測(cè)、時(shí)間比例調(diào)節(jié)、過電流脈沖封鎖、三相脈沖觸發(fā)控制集成一體，集成度高，安裝調(diào)試方便，工作可靠，使調(diào)功柜結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化；觸摸屏6實(shí)現(xiàn)生化池4運(yùn)行參數(shù)設(shè)定，在工控機(jī)7出現(xiàn)故障的情況下，仍然可以通過觸摸屏6對(duì)生化池4運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，對(duì)生化池4內(nèi)實(shí)際情況進(jìn)行監(jiān)視，保證甲烷濃度始終保持在安全濃度下。
[0029]以上所述的僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，方案中公知的具體結(jié)構(gòu)及特性等常識(shí)在此未作過多描述。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本實(shí)用新型實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。本申請(qǐng)要求的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以其權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，說明書中的【具體實(shí)施方式】等記載可以用于解釋權(quán)利要求的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.生化池自動(dòng)測(cè)控儀，其特征在于，包括PLC控制器、采集器和由PLC控制器控制的用于稀釋生化池甲烷和排除甲烷爆炸危險(xiǎn)的風(fēng)機(jī)，所述采集器包括甲烷傳感器和檢測(cè)生化池沉積物厚度的液位傳感器，甲烷傳感器、液位傳感器均與PLC控制器電信號(hào)連接，液位傳感器位于生化池內(nèi)，風(fēng)機(jī)位于生化池內(nèi)上方，還包括與PLC控制器電信號(hào)連接的報(bào)警器，所述PLC控制器還連接有觸摸屏和工控機(jī)，所述觸摸屏通過RS232接口與工控機(jī)連接，還通過RS485接口與PLC控制器連接，所述工控機(jī)通過以太網(wǎng)接口連接PLC控制器，風(fēng)機(jī)設(shè)有四個(gè)，其中一個(gè)風(fēng)機(jī)朝向出氣口，另外三個(gè)風(fēng)機(jī)朝向生化池的液面，所述三個(gè)風(fēng)機(jī)呈錐狀分布，三個(gè)風(fēng)機(jī)的工作面軸線的交點(diǎn)位于生化池液面下。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生化池自動(dòng)測(cè)控儀，其特征在于，三個(gè)風(fēng)機(jī)的工作面軸線相互之間夾角均為60度。
【文檔編號(hào)】G05D11-13GK204287993SQ201420480917
【發(fā)明者】胥洪凱 [申請(qǐng)人]胥洪凱