专利名称：混凝剂加注自动控制的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明是一种通过在线分析絮凝绒体特征来实现混凝剂加注自动控制的方法和系统。属于给水工程领域。
在国内外的自来水生产过程中，都有根据进水水质和出水要求适量投放混凝剂的问题。混凝剂投放过少会使沉淀水达不到要求的指标，过多则浪费混凝剂，且反而使沉淀水指标下降。长期以来混凝剂加注量的确定是靠烧杯试验，或是观察反应泄絮凝情况凭经验确定。这需耗费大量人力，速度慢，且不能实现在线自动控制。目前，国内外混凝剂加注的自动控制方法，主要有前馈、中馈和后馈三种。前馈控制就是根据原水中影响混凝的各种因素的效值确定加注量。由于系统庞大，投资大，很难全面选择参数，且有些参数不易实现在线检测。所以前馈控制一直没有推广应用。后馈控制由于其滞后时间实在太长1～3小时。所以控制效果差，也未推广应用。中馈控制目前常用流动电流法和絮凝绒体检测法。流动电流法因有些干扰物质，破坏探头表面的正常吸附和脱附，有时效果不理想。而目前絮凝绒体检测法都是通过间接方法推算出绒体的直径，而且它还与浊度等其它因素有关。另外，实际绒体形态各异，并非球体，仅用直径不能全面表示它的沉淀特性，因此效果也不很理想。
本发明的日的是提供一种通过在线分析絮凝绒体特征来实现自动控制的方法和系统。即就是要更准确的测量绒体，包括它的大小、形状、紧密程度这些和绒体沉淀速度有关的特性，以便与最终控制目标沉淀水浊度有更好的相关性，并用它来控制加注量，以达到更好的控制效果。
本发明的目的是这样实现的使用了在水下实时采集绒体图象，然后再由计算机进行实时图象处理，根据绒体的小大、形状、紧密程度这些与沉淀速度有关的参数，算出其“等效直径”，等效直径越大，沉淀速度越快，因此它与沉淀水浊度有更好的相关性，并用它来控制混凝剂的加注量。
本发明的目体实施方法和系统由以下实施例及其附图给出。
图1是根据本发明提出的一种通过在线分析絮凝绒体特征来实现混凝剂加注自动控制方法和系统的示意图。
下面结合图1详细说明依据本发明提出的具体实施方法和系统及其工作情况。
本发明是原水经进水泵3后，其流量经流量计4、输入输出接口5后，数据中进入计算机6；其水进混合反应池13。在混合反应池13的水中，安装一个水中絮凝绒体图象采集传感器12(专利申请号为98223102.4)，使混和反应池13流速较快的水，进入絮凝绒体图象采集传感器12后会缓慢下降，以确保绒体不碎。缓慢下降的原水经过取样窗口，由工业摄象机摄下流动的水中的绒体的图象，该图象的视频信号，经图象接口8送到计算机6，通过图象采集卡与软件将活动图象实时显示在显示屏7上。因此在显示屏上可看到水中绒体的大小、形状和流动的图象。计算机6软件设计每5秒采集一幅图象的数据，然后经数字滤波、图象增强、图象二值化的处理，去除干扰与噪声，形成二值化的图象数据块，再算出每幅图的绒体个数和每个绒体的面积、周长、长宽比，中孔面积与绒体沉淀速度有关的参数。综合以上因素，算出绒体的平均等效值径，并用此数值与设定的数值进行比较，其差值经数字PID运算后，得到所需的加注率，再乘上水流量，得到加注量。经D/A转换，光隔离，放大的处理，通过输入输出接口5输出标准电流信号，去控制加注泵2的加注量。加注混凝剂后的水经混合反应池13和沉淀池11送出，且经过浊度计10把浊度信号经输入输出接口5回送到计算机6。混凝剂池1的混凝剂经加注泵2进入反应池18。所有输入参数与输出参数，都在屏幕上实时显示。为了适应不同的水质，不同的水厂实际生产工艺、设备的情况，PID运算中的P(比例)、I(积分)、D(微分)参数，初始加注量，图象的对比度、亮度以及等效直径的设定值，都可在屏幕上用下拉式菜单自行设置。另外每5分钟计算机自动将水质的各参数如进水流量、加注量、设定的等效直径、实测的等效直径、沉淀水浊度以及日期、时间存入硬盘，作为数据库，以备以后调用。电源经漏电保护器9送到各个用电环节。
实践表明在固定的生产工艺条件和水温变化不大的情况下，等效直径设定后能较长时间有效地进行控制，但当换了另一工厂或工艺参数变化或水温变化较大时，等效直径值需重新设定。为了减少设定的麻烦，本系统又设计了一个自动设定功能，即根据最终目标参数(沉淀水浊度)与要求值的偏差，考虑一定的时滞后，自动改变等效值直径设定值。这样设备不论安装在何处，经过一定时间适应后，即能自动完成设置工作。水温变化时也能自行修正设定值。
权利要求
1．一种通过在线分析絮凝绒体特征来实现混凝剂加注自动控制的方法和系统，其特征在于在水下通过絮凝绒体采集传感器13实时采集絮凝绒体的图象。
2．根据权利要求1所规定的混凝剂加注自动控制的方法和系统，其特征是通过图象采集卡与软件将活动图象实时显示在显示屏7上。
3．根据权利要求1所规定的混凝剂加注自动控制的方法和系统其特征是计算机6软件设计成每5秒采集一幅图象的数据。然后，经数字滤波、图象增强、图象二值化的处理，去除干扰与噪声，形成二值化的图象数据块。
4．根据权利要求1所规定的混凝剂加注自动控制的方法和系统其特征是通过计算机6算出每幅图象的绒体个数和每个绒体面积、周长、长宽比、中孔面积这些与绒体沉淀速度有关的参数。
5．根据权利要求1所规定的混凝剂加注自动控制的方法和系统，其特征是算出绒体的平均等效直径，并用此数值与设定的数值进行比较，其差值经PID运算后，得到所需的加注率，再乘上水流量，得到加注量。
6．根据权利要求1所规定的混凝剂加注自动控制的方法和系统，其待征是根据最终目标参数(沉淀水浊度)与要求值的偏差，考虑一定的时滞后，自动改变等效直径的设定值。
全文摘要
本发明使用了在水下通过絮凝绒体采集传感器13进行实时采集绒体图象,然后再由计算机6进行实时图象处理,根据绒体的小大、形状、紧密程度这些与沉淀速度有关的参数,算出其“等效直径”,因此它与沉淀水浊度有更好的相关性,并用它与设定值的偏差来控制混凝剂的加注量。设定值根据沉淀水浊度要求由计算机6自动调整。
文档编号B01D21/01GK1223968SQ9811062
公开日1999年7月28日 申请日期1998年1月20日 优先权日1998年1月20日
发明者宋启敏, 陆明刚 申请人:上海大学