一种泥位自动测量装置的制作方法

1.本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种能够减少人工干预的泥位自动测量装置。


背景技术：

2.在污水处理设备中，经曝气池或氧化沟生化处理过的泥水混合液进入二沉池后，活性污泥与处理过的污水在这里进行分离，靠近二沉池的出水端，形成了一个清晰的泥水分界面，这就是泥位，即泥水分界面到池底的高度，泥位是工艺运行中的一项重要参数，它直接反映了活性污泥的沉降特性。
3.二沉池泥位也叫泥层高度，是二沉池设计、运行和控制中的一个非常重要的参数，通常定义为从二沉池底部至泥水界面之间的垂直距离。影响二沉池泥层高度的因素较多，除活性污泥的沉降性能sv
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之外，二沉池的设计参数、污水处理厂的运行参数都会对其产生影响。
4.泥位过高会影响二沉池的固液分离效果，进而影响出水的悬浮物浓度。污水处理厂的实测结果表明，当泥位高于某一临界值时，沉淀会显著地影响沉淀池的污水净化效果。传统的泥位物理测量方法主要是用一个一端装有节的塑料管将结打开放入水中，在塑料管到达池底后提出水面进行测量，这种方法尽管原理简单，但人工操作难度大，精度小，而当污泥进入塑料管后，由于周围环境变化，会导致极大的误差，测量结果不准确。
5.水位、水深、泥位是三个相互联系的参数,水位等于水深加上泥位，一般测量其中两个参数以求第三个参数。水位参数的测量可以使用超声波水位仪、雷达物位仪、跟踪式水位计、电容式水位计等进行测量,一般为已知参数，但到目前为止,水深和泥位这两个参数尚没有简单可靠的测量方法。而本发明设计了一种泥位自动测量装置，经过现场试验验证，该测量装置及方法具有精确的测量结果，精度满足实际测量的需要，具有推广价值。


技术实现要素：

6.针对现有污水处理设备无法实现简单且可靠地测量二沉池泥位参数，本发明提供了一种可满足实际测量精度需求的泥位自动测量装置，该装置不仅实现测量数据无线传送至监控平台的需求，而且进一步提高了测量准确度和精度。本发明装置已推广应用于污水处理设备中。
7.本发明所采用的具体技术方案如下：一种泥位自动测量装置，其包括电机、转轴、线绕轴、电缆、泥位传感器、接近开关、从机、主机和电机控制器、接收板，其中线绕轴安装在电机的转轴上，电缆的一端连接泥位传感器，另一端绕在线绕轴上连接从机，泥位传感器通过电缆连接从机；其中，泥位传感器与电缆构成下沉部件，通过电机控制器控制电机转动而使该下沉部件下沉或上升。
8.作为优选，泥位传感器带有配重，泥位传感器包含光电传感器和压力传感器，光电传感器用于判断泥位传感器是否到达泥层处,压力传感器用于读取压力值水
深数据，通过光电传感器和压力传感器共同进行测量。
9.作为优选，泥位传感器与从机的连接电缆通过rs485数字通讯连接。
10.作为优选，主机包含主机mcu、主射频模块、4g模块、开关电源以及发送线圈，从机包含从机mcu、从射频模块、电池以及接收线圈，主机由开关电源供电，从机由电池供电，主机通过发送线圈、接收线圈为从机的电池进行无线充电。
11.作为优选，主机mcu通过4g模块发送数据至监控平台。
12.作为优选，主机mcu具备异常运算功能和异常提示功能。
13.泥位自动测量装置工作过程如下：主机mcu通过电机控制器控制电机缓慢匀速正向转动，电机转动带动转轴与线绕轴旋转，从而使下沉部件下沉，泥位传感器在下沉过程中通过光电传感器判断是否下沉到泥层位置，当检测到已下沉到泥层位置时，从机mcu通过从射频模块发送到达泥层信号到主机mcu，主机mcu接收到该信号后，电机控制器立即控制电机停止转动，下沉部件停止下沉；从机mcu发送完到达泥层信号后，继续通过从射频模块发送压力值水深数据到主机mcu，主机mcu收到水深数据后，将该水深数据通过4g模块发送到监控平台，此后主机mcu通过控制电机控制器使电机反向旋转，下沉部件则开始上升；当泥位传感器上升到接近开关的位置时，主机mcu接收到接近开关信号，主机mcu通过电机控制器控制电机停止转动，回到下次测量的开始状态。
附图说明
14.图1为本发明泥位自动测量装置的模拟场景图。
15.图2为本发明泥位自动测量装置的原理框图。
16.图3为本发明泥位自动测量装置的从机程序流程图。
17.图4为本发明泥位自动测量装置的主机程序流程图。
具体实施方式
18.下面结合附图1-4，对本发明装置的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施方式用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
19.如图1所示，一种泥位自动测量装置，包括电机1、转轴2、线绕轴3、电缆4、泥位传感器5、接近开关6（作为系统保护部分）、从机7、主机和电机控制器8、接收板9，其中主机包含主机mcu、主射频模块、4g模块、开关电源以及发送线圈，从机包含从机mcu、从射频模块、电池以及接收线圈，其中线绕轴3安装在电机1的转轴2上，电缆4一端连接泥位传感器5，另一端绕在线绕轴3上，泥位传感器5通过电缆4连接从机7。
20.其中，泥位传感器5与电缆4构成下沉部件，泥位传感器5作为主要的检测传感器，工作过程中，通过电机控制器控制电机转动从而使该下沉部件下沉或上升，泥位传感器5参与过程参数检测，主机和电机控制器8参与过程参数控制。
21.其中，泥位传感器5带有独立的传感器检测单元,传感器检测后转换为数字量，减小判断误差。泥位传感器5是由光电传感器和压力传感器共同进行测量的，光电传感器用于判断泥位传感器5是否到达泥层处,压力传感器用于读取压力水位。
22.从机mcu将泥位传感器5测得的数据通过从射频模块无线发送给主机mcu，主机mcu对该数据进行判断并通过参数运算得出准确结果，主机mcu将该准确数据结果通过4g模块
发送到监控平台。主机mcu具备异常运算功能，异常提示功能。
23.本装置供电方式为：主机具备充电管理功能。从机由锂电池供电，主机由开关电源供电，主机通过发送线圈、接收线圈为从机的锂电池进行无线充电。
24.本发明泥位自动测量装置工作原理过程如下：开始测量，主机mcu通过电机控制器控制电机缓慢匀速转动（正向旋转），电机转动带动转轴与线绕轴旋转，从而使下沉部件（由泥位传感器5与电缆4构成）下沉，泥位传感器在下沉过程中通过光电传感器判断是否下沉到泥层位置，一旦检测到已下沉到泥层位置时，从机mcu通过从射频模块发送信号到主机mcu，主机mcu接收到信号后，电机控制器立即控制电机停止转动，下沉部件停止下沉；从机mcu发送完到达泥层信号后，继续通过从射频模块发送水深数据到主机mcu。主机mcu收到水深数据后，将该数据通过4g模块发送到监控平台，此后主机mcu通过控制电机控制器使电机反向旋转，下沉部件则开始上升。当泥位传感器上升到接近开关的位置时，主机mcu接收到接近开关信号，主机mcu通过电机控制器控制电机停止转动，回到下次测量的开始状态。
25.本发明泥位自动测量装置程序流程如下：从机程序开始，各个功能模块初始化，进入while循环，等待泥位传感器的信号。从机可从泥位传感器查询泥位传感器的状态，泥位传感器也可以主动发送数据给从机。
26.主机程序开始，首先各个功能模块（射频模块、4g模块、电机控制器）初始化，开始工作，通过按键远程控制电机转动，下沉部件（泥位传感器和电缆）缓慢下降，当下沉到泥层时，泥位传感器通过光电传感器检测到已到达泥层，泥位传感器向从机发送到达泥层信号，从机接收到到达泥层信号后立即通过从射频模块将到达泥层信号发送到主机，主机接收到该信号后，立即通过控制电机控制器控制电机停止转动，等待从机发送水深数据。
27.从机发送完泥位传感器到达泥层信号后，从机等待1秒，查询泥位传感器检测的水深数据（水深数据通过泥位传感器中的压力传感器测量），当查询到水深数据后，从机通过从射频模块发送水深数据到主机。主机收到水深数据后通过4g模块发送到监控平台，然后通过控制电机控制器使电机反转，下沉部件上升。从机发送完水深数据后，一直保持查询泥位传感器的状态，当查询到泥位传感器离开泥面后，从机则回到等待泥位传感器发送到达泥层信号的状态。主机在泥位传感器上升到接近开关位置时，接收到接近开关信号，此时主机通过控制电机控制器控制电机停止转动，回到下次测量的开始状态。
28.主机的电机控制也可设置另一个按键来控制，当泥位传感器下沉到泥面时，若从机未开始工作，则可以通过该另一个按键控制电机反转将下沉的泥位传感器收回。也可以设定一定的时间，在所设定的一定的时间内若从机没有发信号至主机，则主机就自动控制电机反转，将泥位传感器收回，并且通过4g模块发送测量失败信号到监控平台。
29.以上所述的实施方式只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。