云端智能水质监控系统的制作方法

1.本技术涉及水处理领域，特别是涉及云端智能水质监控系统。


背景技术：

2.水处理和水质监控中，加药是一项必备环节。现有技术中，加药装置是一种具投药、搅拌、输送液体、自动控制与一体的成套设备，它被广泛应用于电厂的原水、锅炉给水、油田地面集输脱水处理系统，还被广泛应用在石油化工各种加药系统和废水处理系统。如投加混凝剂、酸碱溶液、磷酸盐、氨液、石灰水、氧化剂、还原剂、水质稳定剂(缓蚀剂)、阻垢剂、液体杀虫剂等。
3.加药时，先检测水质情况，然后进行分析判断，通过自动控制器的运算和控制，加药装置根据所需药剂浓度，在搅拌箱内配制，经搅拌器搅拌均匀后投入溶液箱、用计量泵(加药泵)，向投药点或指定的系统中输送所配制的溶液。最后，将配制好的药液输送至上水管或者回水管中。
4.整个水处理中，水质监测、控制、自动加药，再进行负反馈控制，这一整个过程中，由于分属于不同的供应商，以及不同的厂商，就会存在适配的问题，要进行适配的转换过程。例如使用西门子的plc进行控制，就需要采用西门子的通信协议和标准，才能进行适配使用。
5.在互联网和物联网时代，数据的互通和多产品的畅通适配，显得非常重要，尤其是进行不同产品的适配的时候，如何快速互联互通，成为了能否适配使用的关键。现有技术中，由于存在适配不畅的问题，使得物联网中的不同产品匹配时，具有一定难度且需要开发，使得整个匹配变得困难，也就阻碍了物联网的发展，尤其是水质检测监控的这一细分领域的物联网的发展。总之，现有技术的水质监控还不能做到很好的互联互通，使得现有的水质监控还不能达到很好的交互和匹配使用，整个系统不够成熟，甚至无法实现云端互联互通。


技术实现要素：

6.基于此，本技术的目的在于，提供云端智能水质监控系统，其具有便捷的实现水处理的自适应投加，从而使得云端互联互通更容易实现的优点。
7.本技术的一方面，提供一种云端智能水质监控系统，包括可编程控制器、检测输入模块、液位输入模块、输出控制模块、云端通信模块以及人机交互模块；
8.所述检测输入模块将检测到的模拟信号进行模拟量传输，在所述可编程控制器处，通过数字化传感器输入模块进行模数转换后，以数字化信号的方式传输至所述可编程控制器；所述液位输入模块将监测到的液位的模拟信号，通过数字化传感器输入模块进行模数转化后，以数字化液位值的方式传输至所述可编程控制器；
9.所述可编程控制器发送控制信号至所述输出控制模块，以控制注药动作的开和关；
10.所述可编程控制器通过其一rs485通信接口与所述云端通信模块电连接；
11.所述可编程控制器通过其另一rs485通信接口与所述人机交互模块电连接；
12.所述云端通信模块包括云端通信处理器、四位拨码开关、无线通信模组；所述云端通信处理器分别与所述四位拨码开关和所述无线通信模组电连接，所述云端通信处理器控制所述四位拨码开关，以切换无线通信模式；所述云端通信处理器通过rs485通讯接口与所述可编程控制器电连接；
13.所述人机交互模块包括交互处理器、内存暂存器、触摸屏以及显示屏，所述内存暂存器与所述交互处理器电连接，所述触摸屏通过电阻式接口与所述交互处理器电连接，所述显示屏通过液晶屏接口与所述交互处理器电连接；所述交互处理器通过rs485通讯接口与所述可编程控制器电连接；所述触摸屏堆叠在所述显示屏上；
14.所述可编程控制器对数字化传感器输入模块传输的数字化信号，进行数字化信号的标准化处理，以得到标准化检测信号，将标准化检测信号与设定范围进行比较，将比较结果分别发送至云端通信处理器和交互处理器。
15.本技术所述的云端智能水质监控系统，通过对非标传感器的数据进行标准化处理，并且将标准化后的数据与设定值进行比较，以判断其是否符合标准，进行控制对应的注液泵运行或停机，最终实现水质的自动智能控制。另外，本技术还实现了智能交互和互联互通的效果，通过人机交互模块，实现了人机交互的通畅，进而方便实现参数和数值范围的设定，提高了便利性和满足了人性化；通过云端通信模块，容易的实现了用户的远程获取信息的便利，用户可以在移动终端远程获取到现场的水质情况，实时且便利，从而进一步提高了互联互通的容易实现。本技术首先克服了非标产品的适配问题，极大的简化了适配的过程；然后还克服了水质监测的互联互通的便利问题，使得水质监控实时且方便，用户可以在移动终端完成水质管理；最后还克服了人机交互的困难的问题，使得现场水质监控管理的人机交互变得容易。
16.进一步地，所述进行数字化信号的标准化处理，以得到标准化检测信号包括：
17.以输入值为横坐标，以标准值为纵坐标，建立直角坐标系；
18.根据设定时的起点输入值和标准值的起始值，得到起点坐标；再根据设定时的终点输入值和标准值的终止值，得到终点坐标；
19.将起点坐标与终点坐标连在同一直线上，以得到标准化斜线；
20.将获取的数字化信号的值对应在横坐标上，并找到其对应的标准化斜线的纵坐标值，从而得到标准化检测信号的数值。
21.进一步地，所述将标准化检测信号与设定范围进行比较，包括：
22.设定每个被测信号的检测范围，若该被测信号的检测范围的起始值为0，则将标准化检测信号的数值与设定的检测范围的终点值进行比较，若标准化检测信号的数值小于该终点值，则输出合格；若标准化检测信号的数值大于该终点值，则输出偏高；
23.若被检测信号的检测范围的起始值大于0，则先将标准化检测信号的数值与设定的检测范围的起始值进行比较，若比较结果为标准化检测信号的数值小于该起始值，则输出偏低；若比较结果为标准化检测信号的数值大于该起始值，则将标准化检测信号的数值与设定的检测范围的终点值进行比较；
24.若比较结果为标准化检测信号的数值小于该终点值，则输出合格；若比较结果为
标准化检测信号的数值大于该终点值，则输出偏高。
25.进一步地，在所述将比较结果分别发送至云端通信处理器和交互处理器之后，还包括：
26.建立检测输入模块与所述输出控制模块的关联关系；
27.可编程控制器发出对应控制信号，至对应的注液泵，以控制对应的注液泵的启动或关闭。
28.进一步地，所述将比较结果分别发送至云端通信处理器和交互处理器，包括：若比较结果为合格，则将得到的标准化检测信号的数值发送给交互处理器，交互处理器对该数值进行处理后，显示在所述显示屏的对应模块上；同时，将“合格”发送给云端通信处理器，以在用户终端显示“合格”字样；
29.若比较结果为偏高或偏低，将得到的标准化检测信号的数值发送给交互处理器，以表盘指针指在对应刻度的方式显示在显示屏上，并在显示屏上显示“偏高”或“偏低”；并将“偏高”或“偏低”发送给云端通信处理器。
30.进一步地，所述检测输入模块包括余氯传感器、ph传感器、浑浊度传感器、溶解氧传感器、恒压余氧传感器、氨氮传感器；
31.所述液位输入模块包括酸液液位计、碱液液位计、氯液液位计、沉淀剂液位计；
32.所述输出控制模块包括y0光耦合隔离输出、y1光耦合隔离输出、y2光耦合隔离输出、y3光耦合隔离输出；
33.y1光耦合隔离输出与酸液计量泵电连接，y2光耦合隔离输出与碱液计量泵电连接，y0光耦合隔离输出与氯液计量泵电连接，y3光耦合隔离输出与沉淀剂计量泵电连接；
34.所述建立检测输入模块与所述输出控制模块的关联关系，包括，建立余氯传感器与y0光耦合隔离输出的关联关系、分别建立ph传感器与y1光耦合隔离输出和y2光耦合隔离输出的关联关系、建立浑浊度传感器与y3光耦合隔离输出的关联关系、分别建立溶解氧传感器、恒压余氧传感器、氨氮传感器与增氧泵的关联关系。
35.进一步地，所述可编程控制器发出对应控制信号，至对应的注液泵，包括：
36.对余氯传感器检测到的模拟信号进行模数转换，并将模数转换后的数字化信号进行标准化处理，以得到余氯测量值，将该余氯测量值与余氯设定值进行比较；若比较结果为合格，则可编程控制器发出控制信号至y0光耦合隔离输出，以控制氯液计量泵处于停机状态；若比较结果为偏低，则控制氯液计量泵开启并处于运行状态；
37.对ph传感器检测到的模拟信号进行模数转换，并将模数转换后的数字化信号进行标准化处理，以得到ph值，将该ph值与ph设定值进行比较；若比较结果为合格，则可编程控制器发出控制信号至y1光耦合隔离输出和y2光耦合隔离输出，以控制酸液计量泵和碱液计量泵分别处于停机状态；若比较结果为偏高，则控制酸液计量泵启动并保持运行，直到ph值的检测结果为合格；若比较结果为偏低，则控制碱液计量泵启动并保持运行，直到ph值的检测结果为合格；
38.对浑浊度传感器检测到的模拟信号进行模数转换，并将模数转换后的数字化信号进行标准化处理，以得到浑浊度值，将该浑浊度值与浑浊度设定值进行比较，若比较结果为合格，则可编程控制器发出控制信号至y3光耦合隔离输出，以控制沉淀剂计量泵处于停机状态；若比较结果为偏高，则控制沉淀剂计量泵启动并保持运行，直到浑浊度的检测结果为
合格。
39.进一步地，还包括电源电路，该电源电路分别与所述可编程控制器、所述检测输入模块、所述液位输入模块、所述输出控制模块、所述云端通信模块以及所述人机交互模块电连接。
40.进一步地，所述无线通信模组包括gprs通信模块、tcp通信模块、wifi通信模块；
41.所述四位拨码开关分别与gprs通信模块、tcp通信模块、wifi通信模块电连接，以切换选择通信模式。
42.进一步地，所述可编程控制器设置有modbus通信接口，所述人机交互通信模块设置有下载程式usb接口。
43.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本技术。
附图说明
44.图1为本技术示例性的云端智能水质监控系统的结构框图；
45.图2为本技术示例性的可编程控制器及相关输入输出模块连接关系的结构框图；
46.图3为本技术示例性的人机交互模块的结构框图；
47.图4为本技术示例性的云端通信模块的结构框图；
48.图5为本技术示例性的显示屏的展示结果示意图；
49.图6为本技术示例性的云端智能水质监控系统的一种控制流程图；
50.图7为本技术示例性的云端智能水质监控系统的再一种控制流程图；
51.图8为本技术示例性的直角坐标系的示意图。
具体实施方式
52.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
53.请参阅图1-图8，本技术示例性的一种云端智能水质监控系统，包括可编程控制器、检测输入模块、液位输入模块、输出控制模块、云端通信模块以及人机交互模块；
54.所述检测输入模块将检测到的模拟信号进行模拟量传输，在所述可编程控制器处，通过数字化传感器输入模块进行模数转换后，以数字化信号的方式传输至所述可编程控制器；所述液位输入模块将监测到的液位的模拟信号，通过数字化传感器输入模块进行模数转化后，以数字化液位值的方式传输至所述可编程控制器；
55.所述可编程控制器发送控制信号至所述输出控制模块，以控制注药动作的开和关；
56.所述可编程控制器通过其一rs485通信接口与所述云端通信模块电连接；
57.所述可编程控制器通过其另一rs485通信接口与所述人机交互模块电连接；
58.所述云端通信模块包括云端通信处理器、四位拨码开关、无线通信模组；所述云端通信处理器分别与所述四位拨码开关和所述无线通信模组电连接，所述云端通信处理器控
制所述四位拨码开关，以切换无线通信模式；所述云端通信处理器通过rs485通讯接口与所述可编程控制器电连接；
59.所述人机交互模块包括交互处理器、内存暂存器、触摸屏以及显示屏，所述内存暂存器与所述交互处理器电连接，所述触摸屏通过电阻式接口与所述交互处理器电连接，所述显示屏通过液晶屏接口与所述交互处理器电连接；所述交互处理器通过rs485通讯接口与所述可编程控制器电连接；所述触摸屏堆叠在所述显示屏上。
60.s10、所述可编程控制器对数字化传感器输入模块传输的数字化信号，进行数字化信号的标准化处理，以得到标准化检测信号；
61.在一些优选实施例中，所述进行数字化信号的标准化处理，以得到标准化检测信号包括：
62.s11、以输入值为横坐标，以标准值为纵坐标，建立直角坐标系；
63.s12、根据设定时的起点输入值和标准值的起始值，得到起点坐标；再根据设定时的终点输入值和标准值的终止值，得到终点坐标；
64.s13、将起点坐标与终点坐标连在同一直线上，以得到标准化斜线；
65.s14、将获取的数字化信号的值对应在横坐标上，并找到其对应的标准化斜线的纵坐标值，从而得到标准化检测信号的数值。
66.s20、将标准化检测信号与设定范围进行比较；
67.在一些优选实施例中，所述将标准化检测信号与设定范围进行比较，包括：
68.s21、设定每个被测信号的检测范围，若该被测信号的检测范围的起始值为0，则将标准化检测信号的数值与设定的检测范围的终点值进行比较，若标准化检测信号的数值小于该终点值，则输出合格；若标准化检测信号的数值大于该终点值，则输出偏高；
69.s22、若被检测信号的检测范围的起始值大于0，则先将标准化检测信号的数值与设定的检测范围的起始值进行比较，若比较结果为标准化检测信号的数值小于该起始值，则输出偏低；若比较结果为标准化检测信号的数值大于该起始值，则将标准化检测信号的数值与设定的检测范围的终点值进行比较；
70.s23、若比较结果为标准化检测信号的数值小于该终点值，则输出合格；若比较结果为标准化检测信号的数值大于该终点值，则输出偏高。
71.s30、将比较结果分别发送至云端通信处理器和交互处理器。
72.在一些优选实施例中，所述将比较结果分别发送至云端通信处理器和交互处理器，包括：若比较结果为合格，则将得到的标准化检测信号的数值发送给交互处理器，交互处理器对该数值进行处理后，显示在所述显示屏的对应模块上；同时，将“合格”发送给云端通信处理器，以在用户终端显示“合格”字样；
73.若比较结果为偏高或偏低，将得到的标准化检测信号的数值发送给交互处理器，以表盘指针指在对应刻度的方式显示在显示屏上，并在显示屏上显示“偏高”或“偏低”；并将“偏高”或“偏低”发送给云端通信处理器。
74.在一些优选实施例中，在所述将比较结果分别发送至云端通信处理器和交互处理器之后，还包括：
75.s40、建立检测输入模块与所述输出控制模块的关联关系；
76.在一些优选实施例中，所述建立检测输入模块与所述输出控制模块的关联关系，
包括，建立余氯传感器与y0光耦合隔离输出的关联关系、分别建立ph传感器与y1光耦合隔离输出和y2光耦合隔离输出的关联关系、建立浑浊度传感器与y3光耦合隔离输出的关联关系、分别建立溶解氧传感器、恒压余氧传感器、氨氮传感器与增氧泵的关联关系。
77.s50、可编程控制器发出对应控制信号，至对应的注液泵，以控制对应的注液泵的启动或关闭。
78.在一些优选实施例中，所述可编程控制器发出对应控制信号，至对应的注液泵，包括：
79.对余氯传感器检测到的模拟信号进行模数转换，并将模数转换后的数字化信号进行标准化处理，以得到余氯测量值，将该余氯测量值与余氯设定值进行比较；若比较结果为合格，则可编程控制器发出控制信号至y0光耦合隔离输出，以控制氯液计量泵处于停机状态；若比较结果为偏低，则控制氯液计量泵开启并处于运行状态；
80.对ph传感器检测到的模拟信号进行模数转换，并将模数转换后的数字化信号进行标准化处理，以得到ph值，将该ph值与ph设定值进行比较；若比较结果为合格，则可编程控制器发出控制信号至y1光耦合隔离输出和y2光耦合隔离输出，以控制酸液计量泵和碱液计量泵分别处于停机状态；若比较结果为偏高，则控制酸液计量泵启动并保持运行，直到ph值的检测结果为合格；若比较结果为偏低，则控制碱液计量泵启动并保持运行，直到ph值的检测结果为合格；
81.对浑浊度传感器检测到的模拟信号进行模数转换，并将模数转换后的数字化信号进行标准化处理，以得到浑浊度值，将该浑浊度值与浑浊度设定值进行比较，若比较结果为合格，则可编程控制器发出控制信号至y3光耦合隔离输出，以控制沉淀剂计量泵处于停机状态；若比较结果为偏高，则控制沉淀剂计量泵启动并保持运行，直到浑浊度的检测结果为合格。
82.在一些优选实施例中，余氯的检测范围为0.2-1.0ppm，ph的检测范围为6.9-7.9，溶解氧的检测范围为650-750ppm，浑浊度的检测范围为0.01-10ntu。
83.在一些优选实施例中，所述检测输入模块包括余氯传感器、ph传感器、浑浊度传感器、溶解氧传感器、恒压余氧传感器、氨氮传感器；
84.所述液位输入模块包括酸液液位计、碱液液位计、氯液液位计、沉淀剂液位计；
85.所述输出控制模块包括y0光耦合隔离输出、y1光耦合隔离输出、y2光耦合隔离输出、y3光耦合隔离输出；
86.y1光耦合隔离输出与酸液计量泵电连接，y2光耦合隔离输出与碱液计量泵电连接，y0光耦合隔离输出与氯液计量泵电连接，y3光耦合隔离输出与沉淀剂计量泵电连接。
87.在一些优选实施例中，还包括电源电路，该电源电路分别与所述可编程控制器、所述检测输入模块、所述液位输入模块、所述输出控制模块、所述云端通信模块以及所述人机交互模块电连接。
88.在一些优选实施例中，所述无线通信模组包括gprs通信模块、tcp通信模块、wifi通信模块；
89.所述四位拨码开关分别与gprs通信模块、tcp通信模块、wifi通信模块电连接，以切换选择通信模式。
90.在一些优选实施例中，所述可编程控制器设置有modbus通信接口，所述人机交互
通信模块设置有下载程式usb接口。
91.以余氯值的监控流程进行示例说明，以说明本技术的云端智能水质监控系统的工作原理。
92.通过余氯传感器获取的模拟信号，进行模数转换之后，以数字信号的方式传输，并在可编程控制器中进行该信号的标准化处理。如图8所示，标准的探头的输出信号是4-20mv，而该传感器的输出信号是2-30mv。建立直角坐标系，以输入值为横坐标，以标准值为纵坐标，得到起点坐标(2，4)，还得到终点坐标(30，20)；将起点与终点连线便得到标准化斜线。如果某个时刻检测到的输出信号为12mv，则将它转化为该时刻标准化的输出信号m的值为6.86mv。如果该余氯传感器的量程为0-100ppm，那么，该时刻的余氯测量值总量程的占比为：(6.86-4)/(20-4)＝17.875％，进而，该时刻的余氯测量值为100*17.875％＝17.875ppm。至于从电信号到具体的值的运算，现有技术能够实现，本技术中不再赘述。
93.此外，本技术还有另一种标准化的计算方法。
94.以标准化探头的量程为纵坐标，以实际使用探头的量程为横坐标，将实际读取到的量程转化为标准化量程，然后直接得到实际测量值的标准化结果。
95.进一步地，还可以将该余氯值与设定的检测范围进行比较，若设定的检测范围为0.1-10ppm，那么，该时刻的余氯实测值大于该检测范围的终点值，则输出“偏高”，该结果同步发送至交互处理器和云端通信处理器，以便用户及时了解。
96.通过本技术的云端智能水质监控系统，实现了非标准化的传感器的即连即用，不需要再进行标准化的适配，从而降低了适配成本和降低了对传感器的选择要求，而且数据监测准确可靠，具有较好的通用性和较高的准确度。因为通用性的提高，使得互联互通成为容易且方便的实现成为可能，从而能够方便的获取检测数据，并将数据传输至人机交互模块和云端服务器中，进而能够容易的实现万物互联的物联网状态。或者，实现了水质监测和控制的物联网模式，对水质监控的传感器的要求降低，即使非标产品也能很好的适配，并且能够保证非标传感器具有较高的检测精度。
97.为了保证检测的精度，传感器检测到的数据经过放大和滤波之后，直接进行使用，而不再进行标准化的适配，从而能够保证数据的精确性，经过换算之后得到结果准确可靠。传感器检测到的数据采用的滤波和放大的运算，可以根据其自身的性能进行，无需按照标准化的要求进行放大和滤波，从而更容易保证得到的结果的精确。
98.此外，可编程控制器内的运行模式可以根据用户自定义进行编程，可编程控制器的模块也可以自由定义，实现了丰富的个性化需求，也保证了检测的定制化需求。从而，将更多的设备或者元件的接入，成为可能，也更容易实现水质监测的物联网。
99.本技术还提供了丰富的接头和交互操作模块，使得新接入的设备更方便，模块的添加更容易。
100.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。