一种应用于曝气增氧系统的溶解氧浓度控制方法与流程

本发明涉及污水处理及水产养殖，更具体涉及一种应用于曝气增氧系统的溶解氧浓度控制方法。

背景技术：

1、在污水处理和水产养殖过程中，溶解氧(do)是维持生物活性、促进污染物降解及支持水生生物生长的关键因素，对生态环境和人类健康都有着重要的影响。溶解氧是指水中溶解氧气的浓度，通常以毫克/升(mg/l)为单位表示，当水中的溶解氧浓度降低时，鱼类可能会受到应激和缺氧的影响，出现不安、躁动、游动异常等行为，严重缺氧甚至会导致鱼类死亡，从而对水质、生态平衡及人类生活造成负面影响。因此，如何控制溶解氧成为亟待需要解决的问题。

2、现有技术中，曝气增氧往往依赖于人工经验调节曝气量，难以实现对溶解氧浓度的精准控制。而且，还未充分考虑溶解氧浓度的具体需求，可能会导致曝气的过度或不足，既造成能源浪费，又无法达到预期的溶解氧控制效果。

技术实现思路

1、本发明提供一种应用于曝气增氧系统的溶解氧浓度控制方法，旨在通过实时监测与智能调控，确保水体中的溶解氧浓度维持在设定的最佳范围内，从而降低能耗和运营成本。

2、为达到上述发明目的，本发明提供的一种应用于曝气增氧系统的溶解氧浓度控制方法，在水体中设置目标区域，并在所述目标区域安装溶解氧监测设备，并通过执行以下步骤进行实现：

3、步骤s1：控制单元基于预设第一时间间隔，周期性地从所述溶解氧监测设备获取所述目标区域的溶解氧数据作为第一溶解氧数据，所述第一溶解氧数据包括溶解氧浓度和水体温度，基于所述第一溶解氧数据计算第一溶解氧浓度差，并在所述第一溶解氧浓度差大于等于预设溶解氧浓度差阈值时，执行步骤s2启动曝气控制系统；

4、步骤s2：所述曝气控制系统发出曝气量调节指令，向所述目标区域增加曝气量，并在预设时间后，基于所述预设第一时间间隔再次周期性地从所述溶解氧监测设备获取所述目标区域的溶解氧数据作为第二溶解氧数据，基于所述第二溶解氧数据设置溶解氧浓度标准值，还基于所述溶解氧浓度标准值计算第二溶解氧浓度差，并获取曝气标准量，所述曝气控制系统控制曝气设备输出等于所述曝气标准量的曝气，并每间隔预设第二时间间隔做一次曝气系统检测，检测曝气是否有效；

5、步骤s3：在做曝气系统检测时，每间隔所述预设第二时间间隔做一次检测，并在检测时，以所述预设第一时间间隔周期性地从所述溶解氧监测设备获取所述目标区域的溶解氧数据作为第三溶解氧数据，基于所述第三溶解氧数据计算第三溶解氧浓度差，在所述第三溶解氧浓度差大于等于所述预设溶解氧浓度差阈值时，判定所述曝气无效，执行所述步骤s2，在所述第三溶解氧浓度差小于所述预设溶解氧浓度差阈值时，判定所述曝气有效，执行步骤s4，其中所述预设第二时间间隔大于所述预设第一时间间隔；

6、步骤s4：所述控制单元控制所述水体温度进入自调节过程，从所述第三溶解氧数据中获取所述水体温度，并启动温度调整措施，在所述曝气有效且所述第三溶解氧浓度差小于所述预设溶解氧浓度差阈值时，将所述目标区域的水体温度调节至目标温度。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s4之后还包括：

8、步骤s5：在所述水体温度自调节过程中，若所述目标区域的水体温度大于等于第一温度或小于第二温度，且所述第三溶解氧数据中的溶解氧浓度在降低，则发出预警，若未进行所述水体温度自调节或所述水体温度自调节无效，将所述曝气设备的曝气量降低至最近一次所述曝气量的一半，若此时的所述曝气量已经调节到所述曝气设备的最低值，则发出应急指令，同时对所述目标区域进行换水操作，换水操作时每一次的换水量小于等于所述目标区域总水量的百分之n，并在换水操作后继续进行所述溶解氧浓度检测，若重新检测到的溶解氧浓度仍未升高，则发出异常警报，并作进一步检测，n表示大于等于50小于100的正整数。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s1中，计算第一溶解氧浓度差，包括：

10、从所述第一溶解氧数据中获取所述溶解氧浓度的最大值和所述溶解氧浓度的最小值，计算所述溶解氧浓度的最大值与所述溶解氧浓度的最小值之间的差并作为第一溶解氧浓度差。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s2中，设置溶解氧浓度标准值包括：

12、计算所述第二溶解氧数据中所有溶解氧浓度的平均值，还计算所述第二溶解氧数据中每个所述溶解氧浓度与所述平均值的差值，将与所述平均值的差值最小的溶解氧浓度作为溶解氧浓度标准值。

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s2中，获取曝气标准量包括：

14、计算所述第二溶解氧数据中每个溶解氧浓度分别与所述溶解氧浓度标准值之间的差值，获取多个第二溶解氧浓度差，在多个所述第二溶解氧浓度差中任意一个溶解氧浓度差小于所述预设溶解氧浓度差阈值时，将获取所述目标区域的第二溶解氧数据时的曝气量作为曝气标准量。

15、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s4中，启动温度调整措施包括：

16、在所述水体温度大于等于所述第一温度时，启动降温措施调节所述目标区域的水体温度到小于所述第一温度，在所述水体温度小于所述第二温度时，启动保温措施调节所述目标区域的水体温度到大于等于所述第二温度或提高所述曝气量。

17、作为本发明的一种优选技术方案，换水操作包括：

18、将要进入所述目标区域的水体温度作为第三温度，所述目标区域的水体温度作为第四温度，计算所述第三温度与所述第四温度之间的温度差值，在所述温度差值大于等于预设温度差值时，向要进入所述目标区域的水体中添加降温剂，在所述温度差值小于所述预设温度差值时，向要进入所述目标区域的水体中添加加热剂。

19、作为本发明的一种优选技术方案，曝气系统检测还包括：

20、在间隔所述预设第二时间间隔时，以所述预设第一时间间隔获取所述目标区域的溶解氧数据作为第四溶解氧数据，从所述第四溶解氧数据中获取溶解氧浓度，基于所述溶解氧浓度与所述溶解氧浓度标准值的比较结果，调整所述曝气设备的曝气量，并在调整所述曝气量之后继续每间隔所述预设第一时间间隔启动一次曝气系统检测。

21、作为本发明的一种优选技术方案，调整所述曝气设备的曝气量包括：

22、在所述溶解氧浓度小于等于所述溶解氧浓度标准值时，设置所述曝气标准量等于所述曝气设备当前的曝气量。

23、作为本发明的一种优选技术方案，调整所述曝气设备的曝气量还包括：

24、在所述溶解氧浓度大于所述溶解氧浓度标准值时，设置所述曝气设备当前的曝气量等于所述曝气标准量。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：

26、1、本发明的技术方案通过预设第一时间间隔，周期性地从溶解氧监测设备获取目标区域的溶解氧数据作为第一溶解氧数据，第一溶解氧数据包括溶解氧浓度和水体温度，基于第一溶解氧数据计算第一溶解氧浓度差，并在第一溶解氧浓度差大于等于预设溶解氧浓度差阈值时，启动曝气控制系统，可以确保在溶解氧浓度不足时及时采取措施。曝气控制系统发出曝气量调节指令，向目标区域增加曝气量，并在预设时间后，基于预设第一时间间隔再次周期性地从溶解氧监测设备获取目标区域的溶解氧数据作为第二溶解氧数据，基于第二溶解氧数据设置溶解氧浓度标准值，还基于溶解氧浓度标准值计算第二溶解氧浓度差，并获取曝气标准量，曝气控制系统控制曝气设备输出等于曝气标准量的暴气，并每间隔预设第二时间间隔做一次曝气系统检测，检测曝气是否有效；通过精确调节曝气量，确保溶解氧浓度达到预设标准。

27、2、通过每间隔预设第二时间间隔做一次曝气检测，并在检测时，以预设第一时间间隔周期性地从溶解氧监测设备获取目标区域的溶解氧数据作为第三溶解氧数据，基于第三溶解氧数据计算第三溶解氧浓度差，在第三溶解氧浓度差大于等于预设溶解氧浓度差阈值时，判定曝气无效，再次增加曝气量，在第三溶解氧浓度差小于预设溶解氧浓度差阈值时，判定曝气有效，执行水温调节，以及时发现并解决曝气无效的问题，避免无效曝气造成的能源浪费和环境污染。

28、3、还通过控制水体温度进入自调节过程，从第三溶解氧数据中获取水体温度，并启动温度调整措施，在曝气有效且第三溶解氧浓度差小于预设溶解氧浓度差阈值时，将目标区域的水体温度调节至目标温度，以进一步改善水质和溶解氧条件，提高水体的生物活性，促进生态系统的健康发展。通过上述步骤之间的相互配合，本发明能够确保水体中的溶解氧浓度维持在设定的最佳范围内，从而降低能耗和运营成本。