专利名称：一种基于节能设计的污水处理过程监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监控系统，特别涉及一种基于节能设计的污水处理过程监控系统。
背景技术：
随着我国经济社会的发展，资源匮乏、环境污染等问题日益突出，经济发展与资源环境的矛盾日益尖锐，依靠大量消耗资源支撑的粗放型经济增长模式使得资源约束矛盾更加突出，环境形势十分严峻，严重影响可持续发展。转变增长方式，做好节能减排，是实现经济社会全面、和谐、可持续发展的迫切要求。自动控制监控系统其实从20世纪40年代就开始使用了，早期的现场基地式仪表和后期的继电器构成了控制系统的前身。现在所说的自动控制系统，多指采用电脑或微处理器进行智能控制的系统，以PLC和DCS为代表，从70年代应用以来，在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程控制中获得迅猛的发展。随着科技水平的不断发展和提高，采用计算机为核心建立一个对污水厂进行全面管理的自动化控制系统，不但切实可行，而且能够全面提高企业的管理水平和生产效率，从而增加企业的生产效益国内现有污水处理厂自动化设备投入较低，能耗高，而且系统大多在投产时没能达到设计运行要求，或在运行一段时间后改为部分自动、部分手动的运行状态。自动化系统成套引进国外产品和技术，以后虽然硬件系统在国内采购，控制技术并没有被系统的吸收。国内污水处理行业的自动化专业力量较低，很多兴建的污水处理工程的自动化系统是由冶金、化工、轻工等领域工程师设计、编程和调试的，对污水处理工艺了解较少，不能结合具体工艺进行控制策略设计，更加没有考虑节能消耗的设计。因此，采用新兴技术，对污水处理监控系统个子系统进行节能设计，从而为城市污水处理企业实施绿色生产、保护环境、节约能源具有重大的意义。
发明内容本实用新型是针对现在污水处理没有考虑能效的问题，提出了一种基于节能设计的污水处理过程监控系统，通过对供配电系统、照明系统、控制系统优化设计，并综合利用智能控制技术、新能源技术辅以能源管控平台构建一整套节能制动控制系统，得整个城市污水处理自动控制系统自身的能耗最低，达到优化设计、节能降耗的目标。本实用新型的技术方案为:一种基于节能设计的污水处理过程监控系统，包括配电子系统、照明子系统、控制系统、能源管控平台和污水处理过程监控平台，无线数据采集子系统采集污水处理自动系统供电线路上温度、电流送配电子系统，配电子系统通过无线网关实时采集变配电数据，配电子系统从能源管控平台和污水处理过程监控平台通过以太网发送或接受数据，污水处理自动系统中的生物反应池空间设置新能源子系统中的太阳能电池板，太阳能电池板产生电能接入照明子系统，照明子系统通过以太网与污水处理过程监控平台互通信息，控制系统中的模糊控制器控制智能曝气子系统，同时控制系统将智能曝气子系统的实时数据通过以太网实时送到能源管控平台和污水处理过程监控平台。所述控制系统选择低功耗的开关电源、磁保持继电器、变频器、控制柜的通风风扇，通风风扇的电源控制通过软件编程来定时或间歇启动。所述照明子系统选择低功耗的LED灯作为光源。所述无线数据采集子系统采用电池供电。本实用新型的有益效果在于:本实用新型基于节能设计的污水处理过程监控系统，通过对自控系统集成中不同子系统的优化为污水处理自控系统自身的能耗最低，达到优化设计、节能降耗的目标。从而为城市污水处理企业实施绿色生产、保护环境、节约能源具有重大的意义。
图1为本实用新型基于节能设计的污水处理过程监控系统结构示意图。
具体实施方式
如图1所示基于节能设计的污水处理过程监控系统结构示意图，通过对配电子系统、照明子系统、控制系统进行优化设计，并综合利用智能控制技术、新能源技术辅以能源管控平台构建一整套节能制动控制系统，得整个城市污水处理自动控制系统自身的能耗最低。配电子系统设计，关键在于合理选择设备的供电电压水平。工业电气的特点与普通民用电气的特点主要区别在于工业电气用电负荷等级高、用电设备相对密集，供配电系统的环节不宜过多，尽量做到简单可靠。过多的配电环节会造成额外的能量损耗。并合理选择用电设备的供电电压水平。同等情况下，电压水平高，损耗相对较小。污水处理自动系统中的使用的压缩机、潜水泵、循环水泵，采用IOkV供电，来降低了供电线路上的电流损耗。为了合理并有效节能的供电，变电所设计在用电负荷中心区域，使得用电设备的供电线路比较短，减小了电流的损耗。并选用无线数据采集子系统，无线数据采集子系统中无线信号终端采集母线温度、电流送配电子系统，配电子系统通过无线网关实时监控变配电的情况并将数据通过以太网向能源管控平台和污水处理过程监控平台上报预警及报警信号，既防止断电故障的发生，也可以在出现故障时实现报警，从而达到安全优化供配电。无线数据采集终端采用电池供电。照明子系统设计，选择低功耗的LED灯作为光源，设计并构建一套智能照明系统控制，控制照明灯光。智能照明系统采用自动光感技术，及延时开关技术，实现按需照明的功能，达到节能目的。新能源子系统，关键在于利用生物反应池空间设置太阳能电池板，为系统提供电源。生物反应池一般占地面积较大，可以方便辐射太阳能电池板。通过敷设太阳能电池板产生电能接入照明子系统，为照明提供所需的电能。污水处理过程监控平台通过以太网对照明子系统进行监控:实时将各个照明回路的工作状态，如回路电流、电压、电能消耗、有功功率、无功功率、故障信号等上传至监控平台；当有紧急情况时通过以太网关接口与消防系统或保安系统等控制系统相连接联动。监控平台将智能调度命令通过以太网下达至照明子系统，实现照明模式的切换，不同时间段使用不同照明策略，如黄昏、晚间、深夜室内照明灯光的调整，自动打开所有照明，到下班后打开深夜模式，关闭部分室内照明，运行节电节能模式。控制系统优化设计，关键在于选择低功耗的元器件包括:开关电源、继电器、变频器、控制柜的通风风扇。控制系统控制柜开关电源的选择根据控制系统所有用电设备进行计算得出的功率基础上增加20%余量作为开关电源的功率来设计，并尽量使得开关电源工作在高效率区间，从而提升开关电源实际工作效率，达到节能降耗的目的；继电器为控制盘柜中大量使用的元器件，要减小继电器耗电，就需要减小维持吸合时间，因而选用磁保持继电器，它吸合之后，不需要维持电压从而减少了电能消耗；对于电机等大型用电设备，设计变频控制器与之配套，从而达到节能目标；对控制柜中使用的通风风扇的电源控制引入到柜内控制器上，通过软件编程来定时或间歇启动，到达节能目的。基于智能控制系统的设计中采用模糊控制器实现精确鼓风曝气的优化控制，从一些国内的污水处理厂耗电量来，曝气占据了总耗电量的50-70%，所以智能曝气子系统是整个污水厂节能降耗运行的关键环节，通过对鼓风曝气的精确控制可以达到精确曝气和节省能耗的目标。同时控制系统将智能曝气子系统的实时数据通过以太网实时送到能源管控平台和污水处理过程监控平台。能源管控平台可实施监控污水处理过程中各个设备运行的能耗情况，为设备运行、维护提供相应的策略，从而合理分配各系统的电能消耗。通过针对以上各个系统节能设计，实现污水处理过程中监控系统的整体节能目标的实现。
权利要求1.一种基于节能设计的污水处理过程监控系统，其特征在于，包括配电子系统、照明子系统、控制系统、能源管控平台和污水处理过程监控平台，无线数据采集子系统采集污水处理自动系统供电线路上温度、电流送配电子系统，配电子系统通过无线网关实时采集变配电数据，配电子系统从能源管控平台和污水处理过程监控平台通过以太网发送或接受数据，污水处理自动系统中的生物反应池空间设置新能源子系统中的太阳能电池板，太阳能电池板产生电能接入照明子系统，照明子系统通过以太网与污水处理过程监控平台互通信息，控制系统中的模糊控制器控制智能曝气子系统，同时控制系统将智能曝气子系统的实时数据通过以太网实时送到能源管控平台和污水处理过程监控平台。
2.根据权利要求1所述基于节能设计的污水处理过程监控系统，其特征在于，所述控制系统选择低功耗的开关电源、磁保持继电器、变频器、控制柜的通风风扇，通风风扇的电源控制通过软件编程来定时或间歇启动。
3.根据权利要求1所述基于节能设计的污水处理过程监控系统，其特征在于，所述照明子系统选择低功耗的LED灯作为光源。
4.根据权利要求1所述基于节能设计的污水处理过程监控系统，其特征在于，所述无线数据采集子系统采用电池供电。
专利摘要本实用新型涉及一种基于节能设计的污水处理过程监控系统，无线数据采集子系统采集污水处理自动系统供电线路上温度、电流送配电子系统，配电子系统通过无线网关实时采集变配电数据，配电子系统通过以太网将数据送到能源管控平台和污水处理过程监控平台，污水处理自动系统中的生物反应池空间设置新能源子系统中的太阳能电池板，太阳能电池板产生电能接入照明子系统，控制系统中的模糊控制器控制智能曝气子系统，同时控制系统将智能曝气子系统的实时数据通过以太网实时送到能源管控平台和污水处理过程监控平台。通过对系统中不同子系统的优化，并综合利用智能控制、新能源技术辅以能源管控平台构建节能制动控制系统，达到优化设计、节能降耗的目标。
文档编号G05B19/418GK203012459SQ201220620348
公开日2013年6月19日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者周一军, 涂煊, 蒋晔, 刘良柏, 施耀剑 申请人:上海工业自动化仪表研究院, 上海西派埃自动化技术工程有限公司