一种制备人工海水的自动控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及人工海水制备领域，尤其涉及一种制备人工海水的自动控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]人工海水制备一般是为海水养殖、海洋馆和海洋环境研究服务的。它使用陆上淡水、工业盐或海盐、及各种微量添加剂等，按一定比例配方制备人工海水，并要求维持人工海水的水质满足使用要求。特别是在进行海洋电场环境研究中，人工海水的电导率性能指标显得特别重要。现有技术中的人工海水制备，一般采用向淡水中加入盐以及各种微量元素的方法，通过计算盐的质量、浓度来控制配制的浓度。但传统的方法控制精度较低，并且自动化程度较低，无法满足大规模生产的需求。
[0003]结合实际需求，需要一个能够准确控制人工海水的电导率的自动化系统，能够自动调整人工海水的盐度，检测实际电导率，与目标电导率相比较，反馈指导增加盐度或减少盐度，进而通过控制与调整盐度来间接控制与调节电导率，使之满足海洋环境研究的试验条件。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中人工海水制备精度低，自动化控制程度低的缺陷，提供一种能够自动调节人工海水的电导率，并且制备精度高的制备人工海水的自动控制系统及方法。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
本发明提供一种制备人工海水的自动控制系统，包括主控模块，以及均与所述主控模块相连的人机交互模块、电导率传感器模块和电气控制模块；
所述人机交互模块，用于设置制备人工海水的目标电导率，显示系统控制参数与流程进度，并将设置的目标电导率发送给所述主控模块；
所述电导率传感器模块，用于实时采集制备的人工海水的实际电导率，并将采集到的实际电导率发送给所述主控模块；
所述主控模块，用于比较接收到的实际电导率与目标电导率，并根据比较结果，向所述电气控制模块发送控制信号；
所述电气控制模块，用于接收来自所述主控模块的控制信号，并按照控制信号的指令驱动各机械设备，对人工海水进行增加盐度或者减少盐度的处理，使人工海水的实际电导率达到设置的目标电导率。
[0006]该系统还包括水质监测与处理模块，用于实时监测人工海水水质，并调节控制水质，保证用水达到要求的水质。
[0007]所述主控模块为可编程控制器，与所述人机交互模块通过串口通讯连接。
[0008]该系统还包括水池水位传感器、混合罐水位传感器，综合监测系统的工作状态。
[0009]所述水质监测与处理模块包括前置过滤砂缸、后置过滤砂缸、臭气消毒装置和紫外线杀菌装置。
[0010]所述水质监测与处理模块通过添加消毒液调节0RP值和通过添加酸或碱来调节PH值，并通过前置过滤砂缸和后置过滤砂缸过滤水池试验用水的杂质和污泥，再通过臭气消毒装置和紫外线杀菌装置对过滤后的试验用水进行杀菌处理。
[0011]本发明还提供一种制备人工海水的自动控制方法，包括以下步骤:
51、配制任意盐度的初配人工海水，并测量其实际电导率；
52、比较初配人工海水的实际电导率与目标电导率，若实际电导率小于目标电导率，则加入盐以增加其盐度及实际电导率；
若实际电导率大于目标电导率，则加入淡水以降低其盐度及实际电导率；
并记录执行步骤S2的次数；
53、测量人工海水调节后的实际电导率，若调节后的电导率仍不满足目标电导率，且执行步骤S2的次数小于3次，则转入步骤S2 ；
若调节后的电导率仍不满足目标电导率，且执行步骤S2的次数大于或等于3次，则转入步骤S4 ；
54、根据前3次调节后的实际电导率作为样本点绘制曲线，采用最小二乘法进行两次曲线拟合，确定达到目标电导率需要增加或减少的盐度的精确值，并按照该精确值对人工海水进行一次精确调整，从而达到目标电导率。
[0012]本发明产生的有益效果是:本发明的制备人工海水的自动控制系统及方法，通过人机交互模块输入目标电导率，主控模块接收来自传感器模块采集到的实际电导率，与目标电导率比较后控制并调整人工海水的电导率；本系统能够自动控制人工海水的配制，提高了工作效率，更适合大规模的生成需求；并且在多次粗调电导率后，使用最小二乘法进行精确调整，从而实现人工海水电导率的精确控制。
【附图说明】
[0013]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
图1是本发明实施例的制备人工海水的自动控制系统的结构框图；
图2是本发明实施例的制备人工海水的自动控制方法的流程图；
图3是本发明实施例的制备人工海水的自动控制系统的结构示意图；
图4是本发明实施例的制备人工海水的自动控制方法的初配制工况的流程图；
图5是本发明实施例的制备人工海水的自动控制方法的增盐度工况的流程图；
图6是本发明实施例的制备人工海水的自动控制方法的减盐度工况的流程图；
图7是本发明实施例的制备人工海水的自动控制方法的淡水补水工况的流程图；
图8是本发明实施例的制备人工海水的自动控制方法的排污水工况的流程图；
图9是本发明实施例的制备人工海水的自动控制方法的循环水水净化处理工况的流程图；
图中1-主控模块，2-人机交互模块，3-电导率传感器模块，4-电气控制模块，5-水质监测与处理模块，301-潜水栗、302-循环栗、303-化盐栗、304-混合罐、305-水质监测装置、306-臭氧反应罐、307-PH加剂栗、308-0RP加剂栗、309-臭氧消毒装置、310-紫外线杀菌装置、311-前置过滤砂缸、312-后置过滤砂缸。
【具体实施方式】
[0014]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0015]如图1所示，本发明实施例的一种制备人工海水的自动控制系统，包括主控模块1，以及均与主控模块1相连的人机交互模块2、电导率传感器模块3和电气控制模块4 ;
人机交互模块2，用于设置制备人工海水的目标电导率，显示系统控制参数与流程进度，并将设置的目标电导率发送给主控模块1 ;
电导率传感器模块3，用于实时采集制备的人工海水的实际电导率，并将采集到的实际电导率发送给主控模块1 ;该系统还包括水池水位传感器、混合罐水位传感器，综合监测系统的工作状态；
主控模块1，用于比较接收到的实际电导率与目标电导率，并根据比较结果，向电气控制模块4发送控制信号；主控模块1为可编程控制器，与人机交互模块2通过串口通讯连接;
电气控制模块4，用于接收来自主控模块1的控制信号，并按照控制信号的指令驱动各机械设备，对人工海水进行增加盐度或者减少盐度的处理，使人工海水的实际电导率达到设置的目标电导率。
[0016]该系统还包括水质监测与处理模块5，用于实时监测人工海水水质，并调节控制水质，保证用水达到要求的水质。
[0017]水质监测与处理模块5包括前置过滤砂缸311、后置过滤砂缸312、臭气消毒装置309和紫外线杀菌装置310。水质监测与处理模块5通过添加消毒液调节0RP值和通过添加酸或碱来调节PH值，并通过前置过滤砂缸311和后置过滤砂缸312过滤水池试验用水的杂质和污泥，再通过臭气消毒装置和紫外线杀菌装置对过滤后的试验用水进行杀菌处理。
[0018]如图2所示，本发明实施例的制备人工海水的自动控制方法用于实现本发明实施例的制备人工海水的自动控制系统，包括以下步骤:
51、配制任意盐度的初配人工海水，并测量其实际电导率；
52、比较初配人工海水的实际电导率与目标电导率，若实际电导率小于目标电导率，则加入盐以增加其盐度及实际电导率；
若实际电导率大于目标电导率，则加入淡水以降低其盐度及实际电导率；
并记录执行步骤S2的次数；
53、测量人工海水调节后的实际电导率，若调节后的电导率仍不满足目标电导率，且执行步骤S2的次数小于3次，则转入步骤S2 ；
若调节后的电导率仍不满足目标电导率，且执行步骤S2的次数大于或等于3次，则转入步骤S4 ；
54、根据前3次调节后的实际电导率作为样本点绘制曲线，采用最小二乘法进行两次曲线拟合，确定达到目标电导率需要增加或减少的盐度的精确值，并按照该精确值对人工海水进行一次精确调整，从而达到目标电导率。
[0019]如图3所示，在本发明的另一个实施例中，人工海水的自动控制系统包括潜水栗301、循环栗302、化盐栗303、混合罐304、水质监测装置305、臭氧反应罐306、PH加剂栗307、0RP加剂栗308、臭氧消毒装置309、紫外线杀菌装置310、前置过滤砂缸311、后置过滤砂缸312等，其中: