专利名称:生化池自动测控仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种生化池自动测控仪，包括PLC控制器、采集器和由PLC控制器控制的风机，所述采集器包括甲烷传感器和检测生化池沉积物厚度的液位传感器，甲烷传感器、液位传感器均与PLC控制器电信号连接，液位传感器位于生化池内，风机位于生化池内上方，风机用于稀释生化池甲烷和排除甲烷爆炸危险，还包括与PLC控制器电信号连接的报警器。本实用新型集成化程度高，安全实用。
【专利说明】生化池自动测控仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种实时监测生化池中可燃气体浓度的数据的生化池自动测控仪。
【背景技术】
[0002]生化池是一种利用沉淀和厌氧发酵的原理，去除生活污水中悬浮性有机物的处理设施，属于初级的过渡性生活处理构筑物。生活污水中含有大量粪便、纸肩、病原虫等悬浮物固体，浓度一般为100~350mg/L，有机物浓度BOD5在100~400mg/L之间，其中悬浮性的有机物浓度BOD5为50~200mg/L。污水进入生化池经过12~24h的沉淀，可去除50%~60%的悬浮物。沉淀下来的污泥经过3个月以上的厌氧发酵分解，使污泥中的有机物分解成稳定的无机物，易腐败的生污泥转化为稳定的熟污泥，改变了污泥的结构，降低了污泥的含水率，定期将污泥清掏外运，填埋或用作肥料。
[0003]但是污泥厌氧发酵分解时，也产生了可燃气体(主要是甲烷气体)。
[0004]近年来，我国大中型城市时常出现生化池爆炸事故，例如重庆最近也发生了多起，渝中区南区路147号先后在2002、2003年发生过3次生化池爆炸，2004年8月观音桥农贸市场发生生化池爆炸，死I人；2004年12月沙坪坝燕渝园生化池爆炸，死I人；2005年I月高新区人和康居还建房生化池爆炸，伤I儿童；2005年4月菜园坝生化池爆炸伤数人……这些爆炸事故的发生大都是由于生化池可燃气体(主要是甲烷气体)浓度过高而引起的。由于生化池爆炸事故多发生在人口密集的住宅区，农贸市场等，对人民的生命财产安全造成了很大的危害，严重影响社会稳定和居民生命财产安全。其中重要的原因就是传统的人工监控管理手段落后，致使生化池内可燃气体浓度过高从而弓I发爆炸事件。
[0005]目前，城市生化池担负着生活污水、工业废水的接纳和输送功能，但由于其相对封闭，环境特殊，污水中的有机和无机物质在密闭的管道中，在厌氧条件下受微生物作用，会分解产生可燃气体(主要是甲烷气体)。如若管理不善，容易造成气体蓄积，当达到一定浓度后，如遇明火则极易产生爆炸，造成伤亡事故，对人民群众的人身和财产安全造成危害。近年来重庆、南京、武汉等地先后发生过严重的下水道爆炸事故。
[0006]长期以来，由于对生化池、下水道气体的监测大多采用人工检查作业模式，工作人员的工作繁重并且信息滞后，无法应对突发状况引起的生化池、下水道气体浓度变化；此外工作人员的疏忽粗心也容易导致事故发生。为预防生化池爆炸事件发生，保护环境质量及人民的声明财产安全，实时监测生化池中可燃气体(主要是甲烷气体)的数据已经迫在眉睫。
实用新型内容
[0007]本实用新型意在提供一种生化池自动测控仪，以实时监测生化池中可燃气体(主要是甲烷气体)的数据并降低可燃气体(主要是甲烷气体)浓度。
[0008]专利方案:本方案中的生化池自动测控仪，包括PLC控制器、采集器和由PLC控制器控制的用于稀释生化池甲烷和排除甲烷爆炸危险的风机，所述采集器包括甲烷传感器和检测生化池沉积物厚度的液位传感器，甲烷传感器、液位传感器均与PLC控制器电信号连接，液位传感器位于生化池内，风机位于生化池内上方，还包括与PLC控制器电信号连接的报警器。
[0009]与现有技术相比，本实用新型的优点是:甲烷传感器位于生化池内液面上方，用于检测生化池内甲烷的浓度，当甲烷传感器检测到生化池内的甲烷浓度达到PLC控制器中设定的预警值或者警戒值时，PLC控制器会发出指令控制风机工作，同时控制报警器报警，风机转动将生化池中的甲烷从生化池的出口排出，从而避免甲烷浓度过高引发爆炸事故，当生化池内的甲烷气体降到安全值时，PLC控制器会发出指令控制风机停止运转；当风机因甲烷浓度超高自动启动运行一段时间后，甲烷气体没有下降到最低设定值时，设备自动发出报警信号，以告知值班人员；而液位传感器则位于生化池底部，用于检测生化池内液面位置，当液位传感器检测到生化池内液面高度达到PLC控制器中设定的预警值或者警戒值时，PLC控制器会发出指令控制报警器报警，现场管理者就可以联系人员进行污泥清掏外运，液面下降也会稀释甲烷，降低甲烷浓度。
[0010]进一步，所述甲烷传感器为催化燃烧式传感器，输出信号线形好、指数可靠、价格便宜。
[0011 ] 进一步，所述PLC控制器还连接有触摸屏和工控机，所述触摸屏通过RS232接口与工控机连接，还通过RS485接口与PLC控制器连接，所述工控机通过以太网接口连接PLC控制器，既可以自动根据浓度、液位控制风机、报警灯，也可以人为根据触摸屏上显示的数据，采取开风机或者联系人员进行污泥清掏外运；此外，管理者可以开启风机并根据触摸屏上显示的甲烷浓度是否如正常速度下降来判断通气管道等的畅通状况，触摸屏、PLC控制器等可以设置在一个箱体中，触摸屏位于箱体表面，集成化程度高，安装拆卸方便；为方便管理，设备设有进入密码，以防止设定的数据被恶意的更改；本实用新型由于具有丰富的人机界面，不仅可以用来测试各种搅拌站控制软件，还可进行职工教学，仿真演示，监测站操作员培训等。测试系统运行效率高，系统安装，调试周期短；保证了用户使用方便，操作简单，达到了易学易用的效果。
[0012]进一步，风机设有多个，可以增强甲烷气体的排出，从而驱散甲烷，防止因甲烷浓度过高引发爆炸。
[0013]进一步，风机设有四个，其中一个风机朝向出气口，另外三个风机朝向生化池的液面，所述三个风机呈锥状分布，三个风机的工作面轴线的交点位于生化池液面下，三个风机从三个角度吹风，可绞绕为一股吹向液面的风，从而搅动液面乃至污泥，破坏污泥厌氧发酵分解的环境，减少甲烷的产生，给工作人员争取应对时间。
[0014]进一步，三个风机的工作面轴线相互之间夹角均为60度，结构稳定，风力均匀。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型实施例的逻辑框图；
[0016]图2为本实用新型实施例的结构示意图；
[0017]图3为图2中A部分的局部放大图。
【具体实施方式】
[0018]下面通过【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明:
[0019]实施例基本如图2所示:本方案中的生化池自动测控仪，包括PLC控制器5、继电器、TH765触摸屏6、采集器、指示灯、与PLC控制器5电信号连接的报警器、由PLC控制器5控制的风机3及电源，PLC控制器5包括I/O接口、RS232接口和电源接口，所述采集器包括催化燃烧式传感器I和检测生化池4沉积物厚度的PY201液位压力传感器2，催化燃烧式传感器1、PY201液位压力传感器2均通过I/O接口与所述的PLC控制器5相连，PY201液位压力传感器2位于生化池4内，风机3位于生化池4内上方，所述TH765触摸屏6通过RS232接口与所述的PLC控制器5相连；风机3、指示灯和报警器通过所述继电器经I/O接口与所述的PLC控制器5相连，电源通过电源接口与所述PLC控制器5相连；
[0020]还包括可以实现人机交互的TH765触摸屏6，TH765触摸屏6与PLC控制器5电信号连接，既可以由PLC自动根据浓度、液位控制风机3、报警灯，也可以人为根据TH765触摸屏6上显示的数据，采取开风机3或者联系人员进行污泥清掏外运；此外，管理者可以开启风机3并根据TH765触摸屏6上显示的甲烷浓度是否如正常速度下降来判断通气管道等的畅通状况；
[0021]所述PLC控制器5连接触摸屏6和工控机7，所述触摸屏6通过RS232接口与工控机7连接，还通过RS485接口与PLC控制器5连接，所述工控机7通过以太网接口连接PLC控制器5。接触屏6、工控机7和PLC控制器位于柜体8中。
[0022]如图2所示，风机3设有四个，其中一个风机3朝向出气口，如图3所示，另外三个风机3朝向生化池4的液面，所述三个风机3的中轴线交汇于一点并呈锥状分布，三个风机3的工作面轴线的交点位于生化池4液面下，三个风机3的工作面轴线相互之间夹角均为60度，三个风机3从三个角度吹风，可绞绕为一股吹向液面的风，从而搅动液面乃至污泥，破坏污泥厌氧发酵分解的环境，减少甲烷的产生，给工作人员争取应对时间；风机3包括壳体、叶片31和位于壳体背面固定风机3的支架32 ;
[0023]催化燃烧式传感器I位于生化池4内液面上方，用于检测生化池4内甲烷的浓度，当催化燃烧式传感器I检测到生化池4内的甲烷浓度达到PLC控制器5中设定的预警值或者警戒值时，PLC控制器5会发出指令控制风机3工作，风机3转动将生化池4中的甲烷从生化池4的出口排出，从而避免甲烷浓度过高引发爆炸事故；而PY201液位压力传感器2则位于生化池4底部，用于检测生化池4内液面位置，当PY201液位压力传感器2检测到生化池4内液面高度达到PLC控制器5中设定的预警值或者警戒值时，PLC控制器5会发出指令控制报警器报警，现场管理者就可以联系人员进行污泥清掏外运。
[0024]所述RS232接口，是当前通信工业中应用最广泛的一种串行标准接口。它采取单端传送方式，RS232c传送线上的总负载电容量不褥超过2500pF，若电缆电容为150pF/m(或125pF/m)时，则传送线的最大长度不应超过15m (或20m)。传送线长时，电容量增大，数据传送速率高时，电容的充放电电流增加，以致使接收端(负载端)的信号减弱，严重时甚至信号无法辨认，因此最大数据传送速率(波特率)限制在20KBi怕(20K波特)以下，所以RS232仅适用于本地设备之间的低速通信；所述RS485接口，除了实现“点对多”通信之外，RS485还可以实现“多对多”通信，无论是“点对多”通信还是“多对多”通信，RS485可同时接32个发送器和32个接收器。RS485需要两个终接电阻接在传送总线的两端(在传送距离小于300米时也可不接)，其阻值要求等于传送电缆的特性阻抗。
[0025]所述工控机7采用IPC--610型工控机7。IPC--610工控机7:工业控制计算机比普通PC机具有性能稳定、抗震性强，运行可靠(它能够长时间、不间断地稳定工作)。本系统所选用的是研华IPC — 610工控机7，此类机型工作可靠性高且带有14个扩充插槽，具有一定的扩充能力，有利于系统功能的进一步扩充。
[0026]所述PLC控制器5采用德国西门子公司的300系列的PLC控制器5。它控制系统的启动顺序、甲烷浓度信号和生化池4的实时采样、固态继电器触发信号的输出、保温时间记时累加及异常情况报警和处理等。系统将实际采样值与设定值进行比较，根据比较误差按照一定的控制算法给执行元件(调功柜)发出控制信号，通过控制固态继电器触发信号的有无，来控制风机3的开关，实现对生化池4的监控，维护生化池4的安全运行。
[0027]所述触摸屏6采用TH765触摸屏6。该触摸屏6具有功能强大、控件外观设计美观、使用方便、组态软件简单易学等特点，非常适合现代工业自动化的要求。一般的人机界面具有的主要功能有:①指示灯(PLC I，O显示、内部节点显示、多段指示灯等)；②开关(位状态型开关、多段开关、切换窗口开关等)各种动态图表(棒图、仪表、移动元件、趋势图等)；④数据显示(数据显示、ASCII显示、文字显示等)；⑤异常报警(报警显示、跑马灯显示、事件显示等)；⑦静态显示(直线、圆、矩形、文字等。)
[0028]工作原理:该测控仪采用PLC控制器5与工控机7 (带触摸屏6)组成两级计算机甲烷浓度控制系统。PLC控制调功柜的固态继电器触发信号，通过控制固态继电器触发信号的有无，来控制风机3的开关，实现生化池4的自动控制。工控机7对生化池4进行实时监控、记录、查询和打印等。测控仪控制过程中触摸屏6、工控机7和PLC三者之间要进行实时通讯，一方面触摸屏6和工控机7要实时获得PLC采集的数据，并将其显示出来，同时工控机7或触摸屏6也要实时对PLC发出控制命令。PLC控制器5还连接有触摸屏6和工控机7，所述触摸屏6通过RS232接口与工控机7连接，还通过RS485接口与PLC控制器5连接，形成串行通讯的工作方式，所谓“串行通讯”是指设备间使用两根数据信号线(可能还需要控制线)一位一位地进行传输，每一个数据都占据一个固定的时间长度，这种通讯方式使用的数据线少、成本低；功率调功柜采用固态继电器，对电热元件实现通断比控制，消除了移相触发控制产生谐波对电网的污染；由于固态继电器将晶闸管元件和过零检测、时间比例调节、过电流脉冲封锁、三相脉冲触发控制集成一体，集成度高，安装调试方便，工作可靠，使调功柜结构大大简化；触摸屏6实现生化池4运行参数设定，在工控机7出现故障的情况下，仍然可以通过触摸屏6对生化池4运行参数进行设定，对生化池4内实际情况进行监视，保证甲烷浓度始终保持在安全浓度下。
[0029]以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的【具体实施方式】等记载可以用于解释权利要求的内容。
【权利要求】
1.生化池自动测控仪，其特征在于，包括PLC控制器、采集器和由PLC控制器控制的用于稀释生化池甲烷和排除甲烷爆炸危险的风机，所述采集器包括甲烷传感器和检测生化池沉积物厚度的液位传感器，甲烷传感器、液位传感器均与PLC控制器电信号连接，液位传感器位于生化池内，风机位于生化池内上方，还包括与PLC控制器电信号连接的报警器，所述PLC控制器还连接有触摸屏和工控机，所述触摸屏通过RS232接口与工控机连接，还通过RS485接口与PLC控制器连接，所述工控机通过以太网接口连接PLC控制器，风机设有四个，其中一个风机朝向出气口，另外三个风机朝向生化池的液面，所述三个风机呈锥状分布，三个风机的工作面轴线的交点位于生化池液面下。2.根据权利要求1所述的生化池自动测控仪，其特征在于，三个风机的工作面轴线相互之间夹角均为60度。
【文档编号】G05D11-13GK204287993SQ201420480917
【发明者】胥洪凯 [申请人]胥洪凯