一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器，其特征是，包括中央处理器以及分别与中央处理器连接的模拟量输入电路、开关量输入电路、一级生物滤池反冲洗控制输出电路、二级生物滤池反冲洗控制输出电路、通讯模块、存储器、键盘、显示模块和电源模块。本实用新型是不仅达到了节能、减少投资和降低设备损耗的目的，而且便于污水处理系统的改造和升级；具有多种控制形式，满足多滤池的并联、独立控制的需要，同时满足要求用变频器控制的场合；可增加扩展模块，满足了大型多级生物滤池污水处理厂的需要；根据不同信号及水温实现对生物滤池进行智能反冲洗，不仅成本低，集成度高，而且安装操作方便。
【专利说明】一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种控制器，具体地说是一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器。
【背景技术】
[0002]曝气生物滤池是在普通快滤池基础上发展起来的一种污水处理新工艺。该工艺集物理截滤、生物吸附、氧化于一体，在污水深度处理方面得到快速的发展。
[0003]在曝气生物滤池运行中，随着运行的进行，滤料上生长的微生物膜渐渐增厚，在增厚初期，有利于去除率的提高；而在增厚到一定程度时，微生物的活性降低，并开始有一定程度的脱落。正常运行时，微生物膜的厚度一般应榨制在300?400 μ m，此时生物膜新陈代谢能力强，出水水质好。当膜的厚度超过这一范围时:①氧的传递速率减小，微生物吸收的氧量过低，影响微生物的增殖，生物膜活性变差，同时又抑制丝状菌的生长，结果使去除能力降低，出水水质变坏传质速度减缓，使微生物吸收有机物浓度过低，造成营养不足。此外，进水中的颗粒物质被截留在滤池的滤料空隙中，同时，过量生长的微生物也聚集在生物曝气滤池表面和填料的空隙中。随着处理过程的持续运行，填料的空隙度减小，这时曝气生物滤池的运行加大了滤池的水头损失，最后总的水头损失可能达到或接近使设计流量通过生物曝气滤池所必须的水头或是出现颗粒穿透。在这种情况下，曝气生物滤池即应停止运行并进行反冲洗。
[0004]反冲洗是维持曝气生物滤池功能的关键，其基本要求是在较短的反冲洗时间内，使填料得到适度的清洗，恢复滤料上微生物膜的活性，并将滤料截留的悬浮物和老化脱落的微生物膜通过反冲洗而排出池外。反冲洗的质量对出水水质、工作周期、运行状况的影响很大。反冲洗程序为先单独用空气进行反冲洗，然后再采用气水联合反冲洗，停止清洗30s，最后用水清洗，更好的反冲洗程序在研制中。在进水管、出水管、曝气管、反冲洗水管和空气管道上均安装有自动阀门，并通过微机对整个反冲洗过程进行自动程序控制。曝气生物滤池的反冲洗周期必须根据出水水质、滤料层的水力损失，出水浊度综合而定，并由计算机系统自动程序控制。对于城市生活污水，一般情况下通常运行24— 48h反冲洗一次，而且在多格滤池并联运行的情况下，反冲洗过程是依次单格进行，从而保证了整个处理系统不受影响而能顺利工作。一般来说.反冲洗用水量为进水水量的7%?10%，反冲洗排水中平均TSS浓度为500?650mg / L，反冲洗时气速为60?90m / h。对曝气生物滤池，控制好气、水反冲洗强度显得尤为重要，过低达不到冲洗的目的，过高会使生物膜严重脱落，并造成填料的破损、流失及增加不必要的反冲洗耗水量、耗电量。反冲洗滤层的膨胀率较小，约为10%左右。
[0005]污水曝气池的生物滤池形式不一，有的污水厂需要多个生物滤池；在参数检测和控制形式上也有区别。有的污水曝气池的生物滤池安装简陋，滤料的填充高度、膨胀高度、水浑浊度以及水位高度没有或不全有检测装置。反冲洗水气电机也没有或不完全安装变频控制器，基本靠控制阀来调节风量和水量。所以要满足不同现场，满足旧厂升级改造和新建项目，则需要研制通用的污水处理生物滤池反冲洗控制器。利用通用的可编程控制器PLC难以实现，且不说PLC计算能力弱，难以实现复杂方法，就是硬件平台也难以实现统一。因为硬件的对应关系必需与软件一直，在已经组建好的系统上做改动，费用很大；用工业控制机可以实现一些复杂的算法，但也需要搭建许多硬件接口平台，很不便于推广使用。
[0006]根据国内现有污水处理厂的运行发现，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，特别是曝气池的控制。
[0007]一、国内情况:
[0008]1、人工操作:反冲洗过程是操作人员根据曝气池污垢情况或定期进行用气和水进行冲洗。
[0009]2、采用PLC根据反冲洗操作规程编程进行机械性开启，模式上单一，智能化很低。专利《反硝化池实时自动反冲洗控制系统及运行方法》(专利号:201110022603.8)，智能化较高，有单独气水模式和气水联合模式，但该控制器采用工业控制机，成本较高，实现检测参数，则需要多种工控机模块；另外，不能满足多种污水处理厂的使用，不能实现通用化。专利《自来水厂V型滤池的自动反冲洗控制方法》(专利号:200510017534.0)，采用PLC控制柜及手操器结合来实现有故障情况下的生物滤池反冲洗控制。在没有故障情况下PLC控制系统根据水位和时间间隔可进行滤池的反冲洗；在有故障情况下采用手操器来进行操作。该控制系统适合部分污水厂的改造，但智能化较低，也不能实现通用化。
[0010]二、国外情况
[0011]VAC0MASS系统是由德国Binder公司开发的一套污水处理厂生物池精确曝气控制系统，其系统包括内置控制算法、系统软件、就地控制器及实验室模拟校验；在欧洲已得到了广泛应用，但是，该系统只是应用于对曝气池溶解氧的控制。
[0012]基于此， 申请人:研制了一种曝气池生物滤池通用的智能反冲洗控制器，该控制器具有多种模式的控制方案，适用于大小型污水处理站，也便于系统改造和升级。
[0013]实用新型内容
[0014]为克服上述现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器，其不仅成本低、功能强，而且具体多种模式的控制方案，便于系统的改造和升级。
[0015]本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是:一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器，其特征是，包括中央处理器以及分别与中央处理器连接的模拟量输入电路、开关量输入电路、一级生物滤池反冲洗控制输出电路、二级生物滤池反冲洗控制输出电路、通讯模块、存储器、键盘、显示模块和电源模块；所述模拟量输入电路包括一级生物滤池模拟信号采集电路、二级生物滤池模拟信号采集电路、放大电路、零点校准电路、A/D转换电路和第一磁耦隔离电路，所述A/D转换电路通过第一磁耦隔离电路与中央处理器连接，所述的一级生物滤池模拟信号采集电路、二级生物滤池模拟信号采集电路、放大电路和零点校准电路分别与A/D转换电路连接；所述开关量输入电路包括I/O输入电路和第一光电隔离电路，所述I/O输入电路通过第一光电隔离电路与中央处理器连接；所述一级生物滤池反冲洗控制输出电路包括第二磁耦隔离电路、第一 D/A转换电路、第一 4-20mA电流控制输出电路、第二光电隔离电路和第一晶体管I/O输出电路,所述第一 D/A转换电路的输入端通过第二磁耦隔离电路与中央处理器连接，输出端与第一 4-20mA电流控制输出电路连接，所述第一晶体管I/O输出电路通过第二光电隔离电路与中央处理器连接；所述二级生物滤池反冲洗控制输出电路包括第三磁耦隔离电路、第二 D/A转换电路、第二 4-20mA电流控制输出电路、第三光电隔离电路和第二晶体管I/O输出电路，所述第二 D/A转换电路的输入端通过第三磁耦隔离电路与中央处理器连接，输出端与第二 4-20mA电流控制输出电路连接，所述第二晶体管I/O输出电路通过第三光电隔离电路与中央处理器连接；所述通讯模块包括主RS485接口电路、从RS485接口电路、第四磁耦隔离电路和第五磁耦隔离电路，所述主RS485接口电路通过第四磁耦隔离电路与中央控制器连接，所述从RS485接口电路通过第五磁耦隔离电路与中央控制器连接。
[0016]进一步地，所述的智能反冲洗控制器还包括上位机，所述上位机与从RS485接口电路连接。
[0017]进一步地，所述的智能反冲洗控制器还包括反冲洗多滤池扩展模块，所述反冲洗多滤池扩展模块与主RS485接口电路连接。
[0018]进一步地，所述反冲洗多滤池扩展模块包括STM32F单片机以及分别与STM32F单片机连接的模拟量输入电路、开关量输入电路、N级生物滤池反冲洗控制输出电路、N+1级生物滤池反冲洗控制输出电路、通讯模块、存储器和24V输入电源模块；所述模拟量输入电路包括N级生物滤池模拟信号采集电路、N+1级生物滤池模拟信号采集电路、放大电路、零点校准电路、A/D转换电路和磁耦隔离电路，所述A/D转换电路通过磁耦隔离电路与STM32F单片机连接，所述的N级生物滤池模拟信号采集电路、N+1级生物滤池模拟信号采集电路、放大电路和零点校准电路分别与A/D转换电路连接；所述开关量输入电路包括I/O输入电路和电隔离电路，所述I/O输入电路通过光电隔离电路与STM32F单片机连接；所述N级生物滤池反冲洗控制输出电路包括磁耦隔离电路、D/A转换电路、4-20mA电流控制输出电路、光电隔离电路和晶体管I/O输出电路，所述D/A转换电路的输入端通过磁耦隔离电路与STM32F单片机连接，输出端与4-20mA电流控制输出电路连接，所述晶体管I/O输出电路通过光电隔离电路与STM32F单片机连接；所述N+1级生物滤池反冲洗控制输出电路包括磁耦隔离电路、D/A转换电路、4-20mA电流控制输出电路、光电隔离电路和晶体管I/0输出电路，所述D/A转换电路的输入端通过磁耦隔离电路与STM32F单片机连接，输出端与4_20mA电流控制输出电路连接，所述晶体管I/O输出电路通过光电隔离电路与STM32F单片机连接；所述通讯模块包括RS485接口电路和磁耦隔离电路，所述RS485接口电路通过磁耦隔离电路与STM32F单片机连接。
[0019]进一步地，所述的生物滤池模拟信号采集电路分别与设置在生物滤池中用以检测水温、水质、液位高度、浑浊度、硝酸盐和滤层膨胀高度的仪表及传感器连接，所述放大电路与设置在生物滤池中的温度传感器连接，所述的I/o输入电路分别与生物滤池的各种电机连接，所述的4-20mA电流控制输出电路分别通过变频器与生物滤池反冲水泵和鼓风机的电机连接，所述的晶体管I/O输出电路分别与风机控制电路、风机阀门、进水阀、出水阀、排水阀、反冲水阀、排气阀和反冲气阀连接。
[0020]进一步地，所述的中央处理器采用工业级STM32F单片机。
[0021]进一步地，所述的智能反冲洗控制器还包括故障远程报警电路，所述故障远程报警电路通过第四光电隔离电路与中央处理器连接。[0022]进一步地，所述的智能反冲洗控制器还包括日历时钟模块，所述日历时钟模块与中央处理器连接。
[0023]进一步地，所述的智能反冲洗控制器还包括SD卡存储模块，所述SD卡存储模块与中央处理器连接。
[0024]优选地，所述存储器包括E2PROM存储器。
[0025]本实用新型所述智能反冲洗控制器的控制核心采用ST系列的工业级STM32F单片机，该芯片是ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，具有极强的抗干扰能力，宽电压2_3.5V使用范围，硬件集成了乘除算法，便于进行复杂的浮点运算；该芯片的升级版具有DSP功能，可实现神经网络等复杂的运算；可嵌入操作系统，其运算能力较工业控制机强的多。本实用新型可实现定时冲洗，可根据曝气池的水温情况及水质、水位、浑浊度、硝酸盐、滤层膨胀5参数进行组合优化处理，同时，智能反冲洗控制器有多种控制形式输出，满足多滤池并联、独立控制的需要，同时满足使用变频器控制的要求；可实现扩展模块相连，满足大型多级生物滤池污水处理厂的使用。
[0026]本实用新型的有益效果是，本实用新型是一种针对城市与工业大、中、小型污水处理厂曝气池的智能反冲洗控制器，不仅达到了节能、减少投资和降低设备损耗的目的，而且便于污水处理系统的改造和升级；该智能反冲洗控制器具有多种控制形式，满足多滤池的并联、独立控制的需要，同时满足要求用变频器控制的场合；该智能反冲洗控制器可增加扩展模块，满足了大型多级生物滤池污水处理厂的需要；该智能反冲洗控制器根据不同信号实现对生物滤池进行智能反冲洗，不仅成本低，集成度高，而且安装操作方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]下面结合附图对本实用新型进一步说明:
[0028]图1是本实用新型的原理框图；
[0029]图2是本实用新型所述反冲洗多滤池扩展模块的原理框图；
[0030]图3是本实用新型的一具体应用结构示意图。
[0031]图3中，1、11进水阀，2、12出水阀，3、13鼓风机，4、14反冲气阀，5、15排气阀，6、16
反冲水阀，7、17反冲水泵，8、18参数采集信号传输线，9变频器。
【具体实施方式】
[0032]如图1所示，本实用新型的一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器，它包括工业级STM32F单片机以及分别与STM32F单片机连接的模拟量输入电路、开关量输入电路、一级生物滤池反冲洗控制输出电路、二级生物滤池反冲洗控制输出电路、通讯模块、E2PROM存储器、键盘、显示模块、电源模块、日历时钟模和SD卡存储模块。
[0033]所述模拟量输入电路包括一级生物滤池模拟信号采集电路、二级生物滤池模拟信号采集电路、放大电路、零点校准电路、A/D转换电路和第一磁耦隔离电路，所述A/D转换电路通过第一磁耦隔离电路与STM32F单片机连接，所述的一级生物滤池模拟信号采集电路、二级生物滤池模拟信号采集电路、放大电路和零点校准电路分别与A/D转换电路连接；所述开关量输入电路包括I/o输入电路和第一光电隔离电路，所述I/O输入电路通过第一光电隔离电路与STM32F单片机连接；所述一级生物滤池反冲洗控制输出电路包括第二磁耦隔离电路、第一 D/A转换电路、第一 4-20mA电流控制输出电路、第二光电隔离电路和第一晶体管I/O输出电路，所述第一 D/A转换电路的输入端通过第二磁耦隔离电路与STM32F单片机连接，输出端与第一 4-20mA电流控制输出电路连接，所述第一晶体管I/O输出电路通过第二光电隔离电路与STM32F单片机连接；所述二级生物滤池反冲洗控制输出电路包括第三磁耦隔离电路、第二 D/A转换电路、第二 4-20mA电流控制输出电路、第三光电隔离电路和第二晶体管I/O输出电路，所述第二 D/A转换电路的输入端通过第三磁耦隔离电路与STM32F单片机连接，输出端与第二 4-20mA电流控制输出电路连接，所述第二晶体管I/O输出电路通过第三光电隔离电路与STM32F单片机连接；所述通讯模块包括主RS485接口电路、从RS485接口电路、第四磁耦隔离电路和第五磁耦隔离电路，所述主RS485接口电路通过第四磁耦隔离电路与STM32F单片机连接，所述从RS485接口电路通过第五磁耦隔离电路与STM32F单片机连接。
[0034]进一步地，所述的智能反冲洗控制器还包括上位机和故障远程报警电路，所述上位机与从RS485接口电路连接，所述故障远程报警电路通过第四光电隔离电路与STM32F单片机连接。
[0035]如图2所示，本实用新型所述的智能反冲洗控制器还包括反冲洗多滤池扩展模块，所述反冲洗多滤池扩展模块与主RS485接口电路连接。所述反冲洗多滤池扩展模块包括扩展STM32F单片机以及分别与扩展STM32F单片机连接的模拟量输入电路、开关量输入电路、N级生物滤池反冲洗控制输出电路、N+1级生物滤池反冲洗控制输出电路、通讯模块、存储器和24V输入电源模块；所述模拟量输入电路包括N级生物滤池模拟信号采集电路、N+1级生物滤池模拟信号采集电路、放大电路、零点校准电路、A/D转换电路和磁耦隔离电路，所述A/D转换电路通过磁耦隔离电路与扩展STM32F单片机连接，所述的N级生物滤池模拟信号采集电路、N+1级生物滤池模拟信号采集电路、放大电路和零点校准电路分别与A/D转换电路连接；所述开关量输入电路包括I/O输入电路和电隔离电路，所述I/O输入电路通过光电隔离电路与扩展STM32F单片机连接；所述N级生物滤池反冲洗控制输出电路包括磁耦隔离电路、D/A转换电路、4-20mA电流控制输出电路、光电隔离电路和晶体管I/O输出电路，所述D/A转换电路的输入端通过磁耦隔离电路与扩展STM32F单片机连接，输出端与4-20mA电流控制输出电路连接，所述晶体管I/O输出电路通过光电隔离电路与扩展STM32F单片机连接；所述N+1级生物滤池反冲洗控制输出电路包括磁耦隔离电路、D/A转换电路、4-20mA电流控制输出电路、光电隔离电路和晶体管I/O输出电路，所述D/A转换电路的输入端通过磁耦隔离电路与扩展STM32F单片机连接，输出端与4-20mA电流控制输出电路连接，所述晶体管I/O输出电路通过光电隔离电路与扩展STM32F单片机连接；所述通讯模块包括RS485接口电路和磁耦隔离电路，所述RS485接口电路通过磁耦隔离电路与扩展STM32F单片机连接。
[0036]进一步地，所述的生物滤池模拟信号采集电路分别与设置在生物滤池中用以检测水温、水质、液位高度、浑浊度、硝酸盐和滤层膨胀高度的仪表及传感器连接，所述放大电路与设置在生物滤池中的温度传感器连接，所述的I/o输入电路分别与生物滤池的各种电机连接，所述的4-20mA电流控制输出电路分别通过变频器与生物滤池反冲水泵和鼓风机的电机连接，所述的晶体管I/O输出电路分别与风机控制电路、风机阀门、进水阀、出水阀、排水阀、反冲水阀、排气阀和反冲气阀连接。[0037]下面结合图1来详细说明本实用新型所述一体化控制器的具体工作原理:
[0038]1、机壳设计
[0039]本实用新型所述的一体化控制器机壳可用铝合金冲压制成，适合室外安装，防水防尘。
[0040]2、电源设计
[0041]电源部分采用基于T0P246的单端反激式双输出开关电源设计，用交流85?265 V的宽电压输入，实现直流12V/0.5A、±24 V三电压输出。电源按EMC、EMI标准设计。反冲洗控制输出电压用外部电源，电源范围DC:0-100Vo
[0042]3、输入部分
[0043]输入部分包括仪表信号输入通道、水温输入通道、零点校准、开关量输入通道及键盘输入。
[0044](I)、仪表信号主要有曝气池出口的水温、水质、滤池液位高度、浑浊度、硝酸盐和滤层膨胀高度等输入参数，该类仪表一般都具有4-20mA或0-5V的输出信号。信号经A/D芯片TCL2543转换标度变换后变成各路相应值，TCL2543有11路输入，其中一路为零点校准。
[0045](2 )、曝气池的水温用PT 100检测，经过滤波电路、仪表放大器AD620、A/D转换获得污水曝气池污水的温度。
[0046](3)、8路带滞回的开关量输入，作为一级、二级生物滤池的鼓风电机和水泵的开启、连锁、互锁等输入信号。
[0047](4)、设置6个参数设定按键按键，实现模式、参数及功能设置。
[0048]4、输出通道
[0049]输出通道包括:反冲洗的控制和液晶显示。
[0050](I)、有些污水厂反冲洗电机采用变频控制，为实现控制器可对一级、二级滤池进行独立控制，控制器设有2 X 2路4-20mA输出。为满足不同阀的电压，该控制器采用对每级滤池采用2X8个达林顿大功率晶体管来输出，来控制风机开启、风机阀门、进水阀、出水阀、反冲水阀、排气阀、反冲气阀及风机阀的开度(开度靠时间调节)。
[0051](2)、液晶显示采用4.3英寸(分辨率为480X272)液晶显示屏,可显示仪表参数、控制方式等，可进行一系列参数的设置。
[0052]5、控制核心
[0053]本实用新型所述的中央处理器采用ST系列的工业级STM32F107VCT6单片机。该芯片是ARM Cortex-M3内核的32位微控制器。该处理器具有极强的抗干扰能力，宽电压2-3.5V使用范围，硬件集成了乘除算法，便于进行复杂的浮点运算。STM32F107VCT6单片机具有100个管脚，16路PWM输出，满足了仪表的需要，有5个USART接口，增加了以太网10/100 MAC模块，为网络通讯打下基础。控制器外接SD卡存储有关数据，最大可扩展到2GB，各参数设定值放在E2PROM 24C02存储器中；同时增加了时钟芯片RX8025，记录反冲洗时间。RX8025是爱普生(EPSON)公司生产的一种采用I2C总线接口的实时时钟芯片，工作稳定可靠，抗干扰能力强。另外，控制核心与外部采用磁耦和光电隔离，有效防止了电磁干扰。
[0054]6、RS485 通讯端口
[0055]控制器设有两个RS485通讯口，一个可与上位机或PLC通讯通讯。另一个可与控制器扩展模块相连。以实现多级滤池反冲洗控制。
[0056]7、反冲洗多滤池扩展模块
[0057]反冲洗多滤池扩展模块的原理图如图2所示，其模块结构与智能反冲洗控制器中的滤池控制模式一样，主要是应用于大型污水厂，多级且独立的生物滤池反冲洗控制，控制参数的设置在主控制器中。采用这样方式可节省成本。
[0058]8、水气联合反冲洗
[0059]根据生物滤池反冲洗操作规范及国家“水体污染控制与治理”科技重大专项研究表明，针对某种污水处理厂反冲洗效果最好的过程:先以气冲洗强度10 L /( m2.S)单独气洗2~3 min，再气水冲洗强度10 L /( m2.s)和水冲洗强度10 L /( m2.s)联合反冲洗3~5 min,最后以水冲洗强度10 L / ( m2.s)漂洗9~11 min。该控制器中储存6个阶段的反冲洗工艺阶段，以满足以后反冲洗工艺的升级。用户可在线修改每阶段的冲水强度、冲气强度、时间以及滤池之间的间隔扩展模块数量。
[0060]图3是本实用新型的一具体应用结构示意图。如图3所示，本实用新型应用到曝气生物滤池的具体实施方案:
[0061]该具体实施方案根据工艺要求按照标注接好仪表、传感器及其它控制线路。该智能反冲洗控制器可以在原有控制系统上进行改造，也可以作为新建系统。污水处理厂有一级生物滤池和二级生物滤池，或者具有多级生物滤池，控制系统由并联和独立控制系统，连线方式根据具体情况而定，控制方式与之对应；通过屏幕设置好有关参数及控制模式，控制模式基于所连接的传感器或仪表种类。该智能反冲洗控制器的电器柜主要是常规的动力电的输送，中间继电器连锁、变频器控制等。
[0062]该智能反冲洗控制器采用两种模式控制:固定时间模式和智能模式。固定模式就是厂家根据自己的情况设定反冲洗时间间隔，而智能反冲洗控制器按时间间隔进行反冲洗，冲洗方式可通过表1设置；智能模式一般是根据水温情况及水质、浑浊度、硝酸盐、水深度、滤层膨胀参数的组合进行智能`反冲洗，反冲洗的方式可按照表1进行设置:
[0063]
表1:反冲洗方式选择表
【权利要求】
1.一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器，其特征是，包括中央处理器以及分别与中央处理器连接的模拟量输入电路、开关量输入电路、一级生物滤池反冲洗控制输出电路、二级生物滤池反冲洗控制输出电路、通讯模块、存储器、键盘、显示模块和电源模块；所述模拟量输入电路包括一级生物滤池模拟信号采集电路、二级生物滤池模拟信号采集电路、放大电路、零点校准电路、A/D转换电路和第一磁耦隔离电路，所述A/D转换电路通过第一磁耦隔离电路与中央处理器连接，所述的一级生物滤池模拟信号采集电路、二级生物滤池模拟信号采集电路、放大电路和零点校准电路分别与A/D转换电路连接；所述开关量输入电路包括I/O输入电路和第一光电隔离电路，所述I/O输入电路通过第一光电隔离电路与中央处理器连接；所述一级生物滤池反冲洗控制输出电路包括第二磁耦隔离电路、第一D/A转换电路、第一 4-20mA电流控制输出电路、第二光电隔离电路和第一晶体管I/O输出电路，所述第一 D/A转换电路的输入端通过第二磁耦隔离电路与中央处理器连接，输出端与第一 4-20mA电流控制输出电路连接，所述第一晶体管I/O输出电路通过第二光电隔离电路与中央处理器连接；所述二级生物滤池反冲洗控制输出电路包括第三磁耦隔离电路、第二 D/A转换电路、第二 4-20mA电流控制输出电路、第三光电隔离电路和第二晶体管I/O输出电路，所述第二 D/A转换电路的输入端通过第三磁耦隔离电路与中央处理器连接，输出端与第二 4-20mA电流控制输出电路连接，所述第二晶体管I/O输出电路通过第三光电隔离电路与中央处理器连接；所述通讯模块包括主RS485接口电路、从RS485接口电路、第四磁耦隔离电路和第五磁耦隔离电路，所述主RS485接口电路通过第四磁耦隔离电路与中央控制器连接，所述从RS485接口电路通过第五磁耦隔离电路与中央控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器，其特征是，还包括上位机，所述上位机与从RS485接口电路连接。
3.根据权利要求1所述的一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器，其特征是，还包括反冲洗多滤池扩展模块，所述反冲洗多滤池扩展模块与主RS485接口电路连接。
4.根据权利要求3所述的一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器，其特征是，所述反冲洗多滤池扩展模块包括STM32F单片机以及分别与STM32F单片机连接的模拟量输入电路、开关量输入电路、N级 生物滤池反冲洗控制输出电路、N+1级生物滤池反冲洗控制输出电路、通讯模块、存储器和24V输入电源模块；所述模拟量输入电路包括N级生物滤池模拟信号采集电路、N+1级生物滤池模拟信号采集电路、放大电路、零点校准电路、A/D转换电路和磁耦隔离电路，所述A/D转换电路通过磁耦隔离电路与STM32F单片机连接，所述的N级生物滤池模拟信号采集电路、N+1级生物滤池模拟信号采集电路、放大电路和零点校准电路分别与A/D转换电路连接；所述开关量输入电路包括I/O输入电路和电隔离电路，所述I/O输入电路通过光电隔离电路与STM32F单片机连接；所述N级生物滤池反冲洗控制输出电路包括磁耦隔离电路、D/A转换电路、4-20mA电流控制输出电路、光电隔离电路和晶体管I/O输出电路，所述D/A转换电路的输入端通过磁耦隔离电路与STM32F单片机连接，输出端与4-20mA电流控制输出电路连接，所述晶体管I/O输出电路通过光电隔离电路与STM32F单片机连接；所述N+1级生物滤池反冲洗控制输出电路包括磁耦隔离电路、D/A转换电路、4-20mA电流控制输出电路、光电隔离电路和晶体管I/O输出电路，所述D/A转换电路的输入端通过磁耦隔离电路与STM32F单片机连接，输出端与4-20mA电流控制输出电路连接，所述晶体管I/O输出电路通过光电隔离电路与STM32F单片机连接；所述通讯模块包括RS485接口电路和磁耦隔离电路，所述RS485接口电路通过磁耦隔离电路与STM32F单片机连接。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器，其特征是，所述的生物滤池模拟信号采集电路分别与设置在生物滤池中用以检测水温、水质、液位高度、浑浊度、硝酸盐和滤层膨胀高度的仪表及传感器连接，所述放大电路与设置在生物滤池中的温度传感器连接，所述的I/o输入电路分别与生物滤池的各种电机连接，所述的4-20mA电流控制输出电路分别通过变频器与生物滤池反冲水泵和鼓风机的电机连接，所述的晶体管I/O输出电路分别与风机控制电路、风机阀门、进水阀、出水阀、排水阀、反冲水阀、排气阀和反冲气阀连接。
6.根据权利要求1至4任一项所述的一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器，其特征是，所述中央处理器采用工业级STM32F单片机。
7.根据权利要求1至4任一项所述的一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器，其特征是，还包括故障远程报警电路，所述故障远程报警电路通过第四光电隔离电路与中央处理器连接。
8.根据权利要求1至4任一项所述的一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器，其特征是，还包括日历时钟模块，所述日历时钟模块与中央处理器连接。
9.根据权利要求1至4任一项所述的一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器，其特征是，还包括SD卡存储模块，所述SD卡存储模块与中央处理器连接。
10.根据权利要求1至4任一项所述的一种曝气生物滤池通用的智能反冲洗控制器，其特征是，所述存 储器包括E2PROM存储器。
【文档编号】C02F3/02GK203593653SQ201320805178
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】李聪, 徐少昌, 张志伟, 陈亮, 张亚宁, 代后兆 申请人:济南大学