專利名稱：一種基于互聯(lián)網(wǎng)的污水流量跟蹤協(xié)調(diào)優(yōu)化控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種污水排放流量跟蹤協(xié)調(diào)優(yōu)化控制系統(tǒng)，尤其是基于互 聯(lián)網(wǎng)用于城市排水泵站間流量跟蹤的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
城市排水泵站是廣地域分布的高能耗系統(tǒng)，目前的基本控制方式為各級 泵站及機(jī)組由人工操作獨(dú)立控制運(yùn)行的。當(dāng)發(fā)生降雨、突發(fā)涌流等情況會引起 區(qū)間管網(wǎng)水位突變，極易發(fā)生污水溢出污染事故；同時，由于鏈接泵站間的機(jī) 泵因各自運(yùn)行工況及參數(shù)協(xié)調(diào)性差，綜合效率低、耗能大，難做到城市排水泵 站系統(tǒng)流量跟蹤協(xié)調(diào)優(yōu)化排放的高效節(jié)能。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為實(shí)現(xiàn)城市污水排放系統(tǒng)的污水流量跟蹤協(xié)調(diào)優(yōu)化排 放控制，達(dá)到高效節(jié)能、提高綜合經(jīng)濟(jì)效益而提供一種基于互聯(lián)網(wǎng)的污水流量 跟蹤協(xié)調(diào)優(yōu)化控制系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的基于互聯(lián)網(wǎng)的污水流量跟蹤協(xié)調(diào)優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括通過互 聯(lián)網(wǎng)連接的中央控制單元和多個排水泵站，中央控制單元包括多路輸入/輸出模 塊、控制單元和數(shù)據(jù)存儲器，各排水泵站具有超聲波液位傳感器、電磁流量計(jì)、 現(xiàn)場工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集控制卡、PLC (可編程邏輯控制器)、變頻器和機(jī)泵群， 超聲波液位傳感器的一路信號輸出端分別接數(shù)據(jù)采集控制卡和PLC 5的第一個 AI 口，另一路信號輸出端分別接數(shù)據(jù)采集控制卡和PLC的com 口，電磁流量 計(jì)的一路信號輸出端分別與數(shù)據(jù)采集控制卡和PLC的第二個AI 口相連，另一路 信號輸出端分別與數(shù)據(jù)采集控制卡和PLC的com 口相連，數(shù)據(jù)采集控制卡通過 PCI線與現(xiàn)場工控機(jī)的PCI槽相連，PLC與現(xiàn)場工控機(jī)的232串口相連，數(shù)據(jù) 采集控制卡與PLC的數(shù)字模擬口對應(yīng)連接，變頻器的兩個輸入端分別與PLC的 AO 口和com 口相連，變頻器的輸出端與污水提升機(jī)泵相連。
使用時，超聲波液位傳感器懸于進(jìn)水池上方，電磁流量計(jì)置于機(jī)泵出水口， 由各泵站現(xiàn)場工控機(jī)、PLC和數(shù)據(jù)采集控制卡進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)的循環(huán)采樣，多個 排水泵站測取泵站液位和實(shí)時排水量，通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到中央控制單元，控制 單元通過多路輸入/輸出模塊接收各泵站的動態(tài)信息，并由存儲器存儲各泵站的 實(shí)時信號，控制單元協(xié)調(diào)優(yōu)化多個泵站的排水流量并發(fā)出控制數(shù)據(jù)包傳送至相 應(yīng)泵站，現(xiàn)場工控機(jī)將接收到的遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)控制信號或現(xiàn)場控制信號輸出給變頻器，變頻器輸出控制機(jī)泵電壓，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)泵轉(zhuǎn)速控制，進(jìn)一步控制排水流量。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)
利用互聯(lián)網(wǎng)將分布于城市的排水系統(tǒng)中多個相關(guān)排水泵站和中央控制單元 連接起來，在廣地域綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化排放控制下，不僅使整個排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效率 最優(yōu)、能耗最小的方式運(yùn)行，且能保障系統(tǒng)在降雨、突發(fā)涌流等異常情況下實(shí) 現(xiàn)污水全程不溢出管理及最佳節(jié)電、節(jié)資排放控制；泵站采用后備現(xiàn)場自動切 換控制，可以避免在網(wǎng)絡(luò)中斷、檢修或中央控制單元發(fā)生故障時，因全局協(xié)調(diào) 控制命令缺失而造成排水系統(tǒng)失控現(xiàn)象，同時，實(shí)現(xiàn)了泵站安全排水無人值守。

圖1是基于互聯(lián)網(wǎng)的污水流量跟蹤協(xié)調(diào)優(yōu)化控制系統(tǒng)示意圖。 圖2是單個排水泵站示意圖。
具體實(shí)施方式

參照圖1，基于互聯(lián)網(wǎng)的污水流量跟蹤協(xié)調(diào)優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括通過互聯(lián)網(wǎng) internet連接的中央控制單元A和多個排水泵站B，圖例中給出了5個泵站，中 央控制單元包括多路輸入/輸出模塊、控制單元和數(shù)據(jù)存儲器，各排水泵站如圖 2所示，具有超聲波液位傳感器l、電磁流量計(jì)2、現(xiàn)場工控機(jī)3、數(shù)據(jù)采集控 制卡4、 PLC (可編程邏輯控制器)5、變頻器6和機(jī)泵群7，超聲波液位傳感器 1的一路信號輸出端分別接數(shù)據(jù)采集控制卡4和PLC 5的第一個AI 口 ，另一路 信號輸出端分別接數(shù)據(jù)采集控制卡4和PLC 5的com 口 ，電磁流量計(jì)2的一路 信號輸出端分別與數(shù)據(jù)采集控制卡4和PLC 5的第二個AI 口相連，另一路信號 輸出端分別與數(shù)據(jù)采集控制卡4和PLC 5的com 口相連，數(shù)據(jù)采集控制卡4通 過PCI線與現(xiàn)場工控機(jī)3的PCI槽相連，PLC 5與現(xiàn)場工控機(jī)3的232串口相 連，數(shù)據(jù)采集控制卡4與PLC 5的數(shù)字模擬口對應(yīng)連接，變頻器6的兩個輸入 端分別與PLC 5的AO 口和com 口相連，變頻器6的輸出端與污水提升機(jī)泵7 相連。
系統(tǒng)工作時，各排水泵站測取泵站液位和實(shí)時排水量，通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到 中央控制單元，控制單元通過多路輸入/輸出模塊接收各泵站的動態(tài)信息，并由 存儲器存儲各泵站的實(shí)時信號，經(jīng)中央控制單元辨識多個排水泵站的實(shí)時數(shù)據(jù)， 由機(jī)泵效率能耗模型和模糊控制算法計(jì)算，協(xié)調(diào)優(yōu)化多個排水流量，輸出協(xié)調(diào) 控制指令至多個排水泵站，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度排水流量預(yù)測跟蹤控制；當(dāng)某個泵站 網(wǎng)絡(luò)或中央控制平臺故障導(dǎo)致協(xié)調(diào)控制指令異常時，泵站現(xiàn)場工控機(jī)發(fā)出報(bào)警 信號，同時由PLC自動切換至現(xiàn)場控制，實(shí)現(xiàn)PLC控制單個泵站排水流量的自主優(yōu)化控制。
參照圖l控制過程舉例
當(dāng)基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全局協(xié)調(diào)控制時，中央控制單元檢測到排水泵站1出現(xiàn)洪 峰，則增大排水泵站1的污水排出量，同時提前改變排水泵站2機(jī)泵狀態(tài)，增
大污水排出量使泵站內(nèi)污水容納能力變大；若檢測到此時排水泵站3的水位較 高，而排水泵站4的水位較低時，為避免排水泵站3和排水泵站2區(qū)域的污水 溢出，可調(diào)劑排水泵站2排出的污水送往排水泵站4方向，從而實(shí)現(xiàn)污水全程 不溢出管理及最佳節(jié)電、節(jié)資排放控制；若排水泵站2由于網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)或中央控 制平臺故障導(dǎo)致協(xié)調(diào)控制指令異常，排水泵站2便自動切換至現(xiàn)場控制模式， 根據(jù)此時排水泵站2的揚(yáng)程和流量，高效自主調(diào)節(jié)排放流量，直至協(xié)調(diào)控制指 令恢復(fù)正常，則立即自動切換至協(xié)調(diào)控制模式，執(zhí)行區(qū)域全局排水系統(tǒng)的污水 流量跟蹤協(xié)調(diào)優(yōu)化高效排水。
權(quán)利要求1.一種基于互聯(lián)網(wǎng)的污水流量跟蹤協(xié)調(diào)優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征是包括通過互聯(lián)網(wǎng)連接的中央控制單元和多個排水泵站，中央控制單元包括多路輸入/輸出模塊、控制單元和數(shù)據(jù)存儲器，各排水泵站具有超聲波液位傳感器(1)、電磁流量計(jì)(2)、現(xiàn)場工控機(jī)(3)、數(shù)據(jù)采集控制卡(4)、PLC(5)、變頻器(6)和機(jī)泵群(7)，超聲波液位傳感器(1)的一路信號輸出端分別接數(shù)據(jù)采集控制卡(4)和PLC(5)的第一個AI口，另一路信號輸出端分別接數(shù)據(jù)采集控制卡(4)和PLC(5)的com口，電磁流量計(jì)(2)的一路信號輸出端分別與數(shù)據(jù)采集控制卡(4)和PLC(5)的第二個AI口相連，另一路信號輸出端分別與數(shù)據(jù)采集控制卡(4)和PLC(5)的com口相連，數(shù)據(jù)采集控制卡(4)通過PCI線與現(xiàn)場工控機(jī)(3)的PCI槽相連，PLC(5)與現(xiàn)場工控機(jī)(3)的232串口相連，數(shù)據(jù)采集控制卡(4)與PLC(5)的數(shù)字模擬口對應(yīng)連接，變頻器(6)的兩個輸入端分別與PLC(5)的AO口和com口相連，變頻器(6)的輸出端與污水提升機(jī)泵(7)相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開的基于互聯(lián)網(wǎng)的污水流量跟蹤協(xié)調(diào)優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括通過互聯(lián)網(wǎng)連接的中央控制單元和多個排水泵站，中央控制單元包括多路輸入/輸出模塊、控制單元和數(shù)據(jù)存儲器，各排水泵站具有超聲波液位傳感器、電磁流量計(jì)、現(xiàn)場工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集控制卡、PLC、變頻器和機(jī)泵群。本實(shí)用新型利用互聯(lián)網(wǎng)將分布于城市的排水系統(tǒng)中多個相關(guān)排水泵站和中央控制單元連接起來，在廣地域綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化排放控制下，不僅使整個排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效率最優(yōu)、能耗最小的方式運(yùn)行，且能保障系統(tǒng)在降雨、突發(fā)涌流等異常情況下實(shí)現(xiàn)污水全程不溢出管理及最佳節(jié)電、節(jié)資排放控制。
文檔編號G05B19/418GK201322871SQ20082017102
公開日2009年10月7日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者孔武斌, 琴 張, 曹曉歡, 李小雙, 汪雄海, 陶毓鋒 申請人:浙江大學(xué)