CN103676647A - 一种污水曝气控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水曝气控制装置，包括：至少一个现场控制装置：现场控制装置包括流量计算单元和流量控制单元，流量计算单元用于接收和处理传感器传送回来的测量信号，并将计算结果传递给流量控制单元，流量控制单元根据设定值向执行装置发出控制信号；至少一个执行装置：用于调整气体流量，并受流量控制单元控制；至少一个流量传感器，用于检测流量参数，并实时传送给现场控制装置。采用本技术方案的有益效果是：该系统以气体质量流量信号作为主要的控制信号，根据实际的气体流量值对原始设定值进行动态调整，采用现场实时控制方法，精确控制曝气池中溶解氧浓度。

Description

一种污水曝气控制装置

技术领域

本发明污水处理领域，特别涉及一种污水曝气控制装置。

背景技术

传统的污水处理中对曝气量的控制常常采用溶解氧浓度（DO）控制，即以溶解氧浓度信号为控制信号、以蝶阀为执行元件的方式进行控制，但对于这种传统的控制方式，存在以下问题：

溶解氧浓度控制的严重滞后，导致溶解氧浓度振荡大，同时推流式工艺好氧池中前后段溶解氧浓度相差很大，而溶解氧浓度控制的不当，直接影响出水水质，不能达标排放。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能精确控制活性气体的供给量的污水曝气控制装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种污水曝气控制装置，包括：

至少一个现场控制装置：现场控制装置包括流量计算单元和流量控制单元，流量计算单元用于接收和处理传感器传送回来的测量信号，并将计算结果传递给流量控制单元，流量控制单元根据设定值向执行装置发出控制信号；

至少一个执行装置：用于调整气体流量，并受流量控制单元控制；

至少一个流量传感器，用于检测流量参数，并实时传送给现场控制装置。

优选的，所述污水曝气控制装置还包括溶解氧传感器和/或氨氮传感器，所述溶解氧传感器和/或氨氮传感器与所述现场控制装置信号连接。

优选的，所述污水曝气控制装置还包括：

压力控制单元：用于接收并综合实际流量信号和执行装置的阀位信号，确定新的最低压力值，并发送给鼓风机控制装置；

鼓风机和控制鼓风机的转速和/或进口导叶的鼓风机控制装置。

优选的，所述污水曝气控制装置还包括：远程控制中心，所述远程控制中心与所述现场控制器有线或无线信号连接。

优选的，所述气体流量传感器为热效应气体质量流量计。

优选的，所述执行装置包括菱形调节阀和检测菱形调节阀的阀位并能控制其阀位的阀位控制/传感器，所述阀位控制/传感器分别与菱形调节阀和流量计算单元电连接和信号连接。

优选的，所述污水曝气控制装置还包括：远程控制中心，所述远程控制中心包括计算机系统、内置的交互软件控制系统、信号处理电路和有线信号接口或无线信号接收和发射装置，所述现场控制装置设有信号处理电路以及与所述有线信号接口或无线信号接收和发射装置匹配的有线信号接口或无线信号接收和发射装置。

优选的，所述污水曝气控制装置还包括：模糊控制装置，所述模糊控制装置包括集成有模糊控制程序的模糊控制模块，所述模糊控制程序包括以下两个步骤：

1)利用Matlab的模糊逻辑工具箱即Matlab Fuzzy Tools建立一个模糊控制系统，并将该系统存为扩展名为.fis的数据文件；并使用Matlab定义的隶属度函数和逻辑操作函数；

2)在C语言应用程序中实现Matlab中定义的模糊推理系统功能；

(1)从Matlab建立的模糊推理系统数据文件(*.fis)中读取系统参数信息，并以矩阵形式调人内存空间，其利用fis.C中的returnFism -atrix()函数；

(2)利用前一步得到的系统参数矩阵建立C平台下的模糊推理系统，即用fisBuildFisNode()函数建立一个FIS结构体，并进行FIS结构参数检查；

(3)在控制过程中，根据控制系统的状态确定适当的模糊系统输入向量，向量长度与模糊推理系统的输入节点数相同，并注意向量中各输入元素的位置应与相应模糊推理系统的输入节点对应；

(4)根据当前输人向量，运用上述步骤(2)建立的模糊推理系统并利用getFisOutput()函数计算模糊控制输出，得到与系统输出节点数相对应的输出向量；

(5)经过编译使之成为例行程序，供控制机构调用使用；

所述模糊控制装置的输入端信号连接所述传感器，所述传感器包括流量传感器、溶解氧传感器、氨氮传感器中的一种或数种，其输出端输出所述污水曝气控制装置设有的鼓风机的操作压力控制信号。

采用本技术方案的有益效果是：该系统以气体质量流量信号作为主要的控制信号，根据实际的气体流量值对原始设定值进行动态调整，采用现场实时控制方法，精确控制曝气池中溶解氧浓度。

另外，气体流量控制系统通过精确控制曝气池中DO浓度，以提高污水处理效率，在保证出水达标的基础上可大大降低溶解氧浓度设定值来降低能耗。

附图说明

图1为本发明一种污水曝气控制装置实施例1的示意图。

图2为本发明一种污水曝气控制装置实施例2的示意图。

具体实施方式

下面就具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1，

如图1所示，一种污水曝气控制装置，其最基本的单元构成包括：

一个现场控制装置：现场控制装置包括流量计算单元和流量控制单元，流量计算单元用于接收和处理传感器传送回来的测量信号，并将计算结果传递给流量控制单元，流量控制单元根据设定值向执行装置发出控制信号；

本实施例设置了1个流量控制单元，对应设置了1个执行装置：用于调整气体流量，并受流量控制单元控制；

1个流量传感器（图中的FQ1/X3），用于检测流量参数，并实时传送给现场控制装置。另外，根据需要，在本实施例中，还设置了氨氮浓度信号的氨氮浓度传感器（图中为QR1/X2）和一个检测溶解氧浓度的溶解氧浓度传感器（图中为QR1/X1），还设有一个检测阀位信号并能根据流量控制单元的指令控制阀位的阀位传感器（图中为FC）。

假如进水水质、水量相对比较稳定，当系统受到外界因素的影响使鼓风机的出口压力或流量发生了变化，或由于其它就地控制回路的调节作用使该回路的曝气量发生了变化，平衡状态被打破。此时流量传感器立即测量到了这个变化，将该变化信号传送给流量计算单元，流量计算单元将该变化量与原设定值进行比较计算，然后计算出新的调整量，并及时的反应到流量控制单元的输入端，流量控制单元很快对这个变化作出判断，迅速向控制装置发出控制指令，控制装置改变该回路中高精度调节阀的开度（阀位的位置）以保持曝气量不变。这样，经过流量控制装置的控制，在干扰还未波及到溶解氧之前就已经被克服，即便是干扰较大，其大部分影响已经被流量控制单元所克服，波及到溶解氧时，干扰已经很小，再通过流量计算单元进一步调节，彻底消除干扰影响，使溶解氧恢复到给定值。

假如供气系统稳定，而进入曝气池的水质、水量等发生了变化，使溶解氧发生了波动，破坏了原来的平衡。

当干扰发生时，流量传感器将实际测得的气体流量反应到流量计算单元，溶解氧浓度的设定值、溶解氧浓度实际测量值、溶解氧变化趋势以及氨氮浓度信号等也同时反应到流量计算单元，结合系统的历史数据，系统会根据实际需要重新给定一个气体流量设定值，反应给流量控制装置，及时调节现场回路的曝气量，干扰被克服，很快使溶解氧恢复到给定值。

本实施例的进一步优化方案如下，即加入一个模糊控制装置，当干扰发生时，流量传感器将实际测得的气体流量反应到流量计算单元，溶解氧浓度的设定值、溶解氧浓度实际测量值、溶解氧变化趋势以及氨氮浓度信号等也同时反应到流量计算单元，结合系统的历史数据，通过系统内的模糊控制装置，系统会根据实际需要重新给定一个气体流量设定值，反应给流量控制装置，及时调节现场回路的曝气量，干扰被克服，很快使溶解氧恢复到给定值。

所述模糊控制装置包括集成有模糊控制程序的模糊控制模块，所述模糊控制程序包括以下两个步骤：

1)利用Matlab的模糊逻辑工具箱即Matlab Fuzzy Tools建立一个模糊控制系统，并将该系统存为扩展名为.fis的数据文件；并使用Matlab定义的隶属度函数和逻辑操作函数；

2)在C语言应用程序中实现Matlab中定义的模糊推理系统功能；

(1)从Matlab建立的模糊推理系统数据文件(*.fis)中读取系统参数信息，并以矩阵形式调人内存空间，其利用fis.C中的returnFism -atrix()函数；

(2)利用前一步得到的系统参数矩阵建立C平台下的模糊推理系统，即用fisBuildFisNode()函数建立一个FIS结构体，并进行FIS结构参数检查；

(3)在控制过程中，根据控制系统的状态确定适当的模糊系统输入向量，向量长度与模糊推理系统的输入节点数相同，并注意向量中各输入元素的位置应与相应模糊推理系统的输入节点对应；

(4)根据当前输人向量，运用上述步骤(2)建立的模糊推理系统并利用getFisOutput()函数计算模糊控制输出，得到与系统输出节点数相对应的输出向量；

(5)经过编译使之成为例行程序，供控制机构调用使用；

所述模糊控制装置的输入端信号连接所述传感器，所述传感器包括流量传感器、溶解氧传感器、氨氮传感器中的一种或数种，其输出端输出所述污水曝气控制装置设有的鼓风机的操作压力控制信号。

本实施例中模糊控制系统设计的实现：

将由热效应气体质量流量传感器、溶解氧传感器、氨氮传感器等检测到的数据作为系统输入，将鼓风机的操作压力（现场回路的曝气量与之相关）为系统输出，并将它们转化为模糊控制器的两个输入E、EC分别由控制误差e和误差变化率ec量化得来和u。e，ee为输入语言变量，u为输出语言变量。各输入输出语言变量的基本论域均为[一1，1]。输入变量e和ee都取三个语言值，记为{N，Z，P},其意义是:N-负, Z-零,P-正，输出变量U取5个语言值，记为{N，NZ，Z，PZ，P}。NZ-非零，PZ-正零。

各语言值的隶属函数及其参数为：

a．输入变量E和EC(见表1)。

b．输出变量U(见表2)。

表1 输入变量E和EC

语言值	隶属函数类型	隶属函数参数
			N	Z型（zmf）	[-0.6，0]
Z	高斯（gaussmf）	[0,1,1]
			P	S型（smf）	[0,0.6]

表2 输出变量U

语言值	隶属函数类型	隶属函数参数
			N	Z型（zmf）	[-0.8，-0.3]
NZ	高斯（gaussmf）	[0.16,-0.3]
			Z	高斯（gaussmf）	[0.1,1]
PZ	高斯（gaussmf）	[0.16,0.3]
			P	S型（smf）	[0.6,0.8]

(2)模糊推理规则 (见表3)。

	N	Z	P
				N	N	NZ	Z
Z	NZ	Z	PZ
				P	Z	PZ	P

利用控制设置的扫描周期或人工随时作出的干预请求，触发一次硬件中断，实现控制系统的输入数据的采样(A／D)、计算和模糊控制、控制量的输出(D／A)等工作。

本实施例进一步的优化方案是，所述污水曝气控制装置还可以增设：

压力控制单元：用于接收并综合实际流量信号和执行装置的阀位信号，确定新的最低压力值，并发送给鼓风机控制装置；

鼓风机控制装置用于控制鼓风机的转速和/或进口导叶。

当干扰发生时，流量传感器将实际测得的气体流量反应到流量计算单元，溶解氧的设定值、溶解氧实际测量值、溶解氧变化趋势以及氨氮信号等也同时反应到流量计算单元，结合系统的历史数据，系统会根据实际需要重新给定一个气体流量设定值，反应给流量控制单元，及时调节现场回路的曝气量，干扰被克服，很快使溶解氧恢复到给定值。  

再由压力控制单元综合所有的实际气体流量信号及阀位信号，通过计算，给出一个最低所需的压力设定，来重新调整鼓风机的操作压力(调节进口导叶或变频))，以达到按实际所需供应气体的目的。  

实施例2，

如图2所示，一种污水曝气控制装置，包括：

一个现场控制装置：现场控制装置包括流量计算单元和流量控制单元，流量计算单元用于接收和处理传感器传送回来的测量信号，并将计算结果传递给流量控制单元，流量控制单元根据设定值向执行装置发出控制信号；

本实施例设置了4个流量控制单元，对应设置了4个执行装置：用于调整气体流量，并受流量控制单元控制；流量控制单元设置4个是为了分别控制各执行装置进行精确供气，也可以根据实际情况设置1个或两个等其他数量的流量控制单元，对应控制所有的执行装置或分别控制其中部分控制装置。

4个流量传感器，用于检测流量参数，并实时传送给现场控制装置。

本实施例和实施例1的控制过程类似，4个流量传感器分别检测四个送气管路的供气流量，当检测到有流量变化时，将该变化信号传送给流量计算单元，流量计算单元将该变化量与原设定值进行比较计算，然后计算出新的调整量，并及时的反应到对应的流量控制单元的输入端，流量控制单元很快对这个变化作出判断，迅速向对应的控制单元发出控制指令，控制单元改变该回路中高精度调节阀的开度以保持曝气量不变。

本实施例中，实际上还根据需要增设了溶解氧传感器和氨氮传感器，所述溶解氧传感器和氨氮传感器与所述流量计算单元信号连接。

进一步的优化方案是，所述污水曝气控制装置还可以增设：

压力控制单元：用于接收并综合实际流量信号和执行装置的阀位信号，确定新的最低压力值，并发送给鼓风机控制装置；

鼓风机控制装置用于控制鼓风机的转速和/或进口导叶。

当干扰发生时，流量传感器将实际测得的气体流量反应到流量计算单元，溶解氧的设定值、溶解氧实际测量值、溶解氧变化趋势以及氨氮信号等也同时反应到流量计算单元，结合系统的历史数据，系统会根据实际需要重新给定一个气体流量设定值，反应给流量控制单元，及时调节现场回路的曝气量，干扰被克服，很快使溶解氧恢复到给定值。  

再由压力控制单元综合所有的实际气体流量信号及阀位信号，通过计算，给出一个最低所需的压力设定，来重新调整鼓风机的操作压力(调节进口导叶或变频))，以达到按实际所需供应气体的目的。  

本发明的系统也称为气体流量控制系统，是专门用于污水处理厂中精确控制活性气体的供给量，可达到以下控制效果。

1、精确控制曝气池中溶解氧浓度

该系统以气体质量流量信号作为主要的控制信号，而DO信号仅作为辅助控制信号，根据实际的气体流量值对原始设定值进行动态调整，采用现场实时控制方法，精确控制曝气池中溶解氧浓度。

2、大大降低曝气池中溶解氧浓度设定值来降低浓度

气体流量控制系统通过精确控制曝气池中DO浓度，以提高污水处理效率，在保证出水达标的基础上可大大降低溶解氧浓度设定值来降低能耗。

3、优化鼓风机的控制，降低工厂运行成本

压力回馈控制系统根据系统控制器给出的阀位和气体流量信号等精确计算出一个最小所需压力值，传给鼓风机管理系统，来适时调节鼓风机的风量，从而达到节能的效果。

4、自动报警

系统设有上下限自动报警功能，可及时判断DO或曝气头的工作状态，所有现场仪表的状态故障报警。

系统控制原理如下：

在系统稳定的情况下，假设进水水量、水质、水温等条件都保持不变，鼓风机出口压力、曝气量也不变，耗氧速率和充氧速率基本平衡，溶解氧浓度稳定在给定值上。但在污水处理过程中不可能永远出于这么理想的平衡状态，干扰发生时必然会破坏上述的平衡，所以必须得通过先进的自动调节手段才能使整个系统及时恢复稳定。

当水质水量不变时，系统如何保证曝气平衡？

假如进水水质、水量相对比较稳定，当系统受到外界因素的影响使鼓风机的出口压力或流量发生了变化，或由于其它就地控制回路的调节作用使该回路的曝气量发生了变化，平衡状态被打破。

系统的每个现场控制回路中，都配有一个高精度的气体流量计，它会连续并且精确的测量气体流量的变化，当受到干扰时，该回路的流量计立即测量到了这个变化，及时的反应到该回路的输入端，流量控制回路很快对这个变化作出判断，迅速改变该回路中高精度调节阀的开度以保持曝气量不变。这样，经过流量控制回路的控制，在干扰还未波及到溶解氧之前就已经被克服，即便是干扰较大，其大部分影响已经被流量控制回路所克服，波及到溶解氧时，干扰已经很小，再通过流量计算回路进一步调节，彻底消除干扰影响，是溶解氧恢复到给定值。

当水质水量发生变化时，系统如何保证曝气量？假如供气系统稳定，而进入曝气池的水质、水量等发生了变化，使溶解氧发生了波动，破坏了原来的平衡。

系统中包括流量计算单元和流量控制单元。当干扰发生时，流量计将实际测得的气体流量反应到流量计算单元，溶解氧的设定值、溶解氧实际测量值、溶解氧变化趋势以及氨氮信号等也同时反应到流量计算单元，结合系统的历史数据，通过系统内的模糊控制程序，系统会根据实际需要重新给定一个气体流量设定值，反应给流量控制单元，及时调节现场回路的曝气量，干扰被克服，很快使溶解氧恢复到给定值。再由系统中的压力控制单元，综合所有的实际气体流量信号及阀位信号，通过计算，给出一个最低所需的压力设定，来重新调整鼓风机的操作压力(调节进口导叶或变频))，以达到按实际所需供应气体的目的。    

系统技术特点如下：

控制系统一般包括三个部分，即传感器、执行器（执行装置）和控制器（流量控制单元）。上述实施例中，流量传感器可采用热效应气体质量流量计、执行装置可采用菱形控制阀(电动执行机构)、流量只算单元和流量控制单元可采用内置控制算法及系统软件的微处理器系统或计算机系统。气体流量控制系统与传统的DO控制系统相比，具有以下特点：

1、传感器

上述实施例中，各传感器的类型和数量根据实际需要确定，可以是1个、2个或3个及以上任意数量，本气体流量控制系统以热效应气体质量流量计为主传感器，与DO仪相比，其工作环境较为固定，测量数据更为准确，基本上不需维护，能更即时地反映曝气池中设备的状态(如曝气头堵塞会引起风量减少)、水量的变动(水量加大会引起水面升高，风量减少)，污泥量的变化(污泥量增加也会引起阻力加大，风量减少)；而传统的DO仪则存在着诸多弊端：信号的严重滞后、数据的失准(受油脂或其他杂质影响)、维护量大；

上述实施例中，除了以热效应气体质量流量计为主传感器之外，还可以选择以DO仪为辅助传感器。在DO仪正常的情况下，它可以起到辅助控制作用，在一定程度上加强了控制精度，但它的故障绝不影响到整个系统的控制精度和正常工作。

此外，为保证现场仪表的精确性，气体流量控制系统采用实验室模拟校验技术来保证现场仪表和调节阀的精度。

2、执行器

上述实施例中，各执行器的类型和数量根据实际需要确定，可以是1个、2个或3个及以上任意数量，本气体流量控制系统的执行装置采用菱形调节阀来代替传统控制中的蝶阀。菱形调节阀有两个优点，一是在0-100%内调节均呈线性关系，具有等百分比流量特性，而蝶阀仅在25-65%的范围内呈线性关系；二是该阀步进值较小，因此可以精确地调整供风量。如蝶阀在开度30%时其步进值为6%，而菱形调节阀仅为0.6%，是蝶阀的十分之一。

3、流量控制单元

上述实施例中，各流量控制单元数量根据实际需要确定，可以是1个、2个或3个及以上任意数量，本气体流量控制系统的控制部分包括系统控制器(硬件部分)和内置控制算法及系统软件(软件部分)。系统控制器可以接受气体质量流量、DO等现场仪表的信号，也可接受PLC的其它信息，通过内置控制算法及系统软件来控制菱形控制阀的开度，调整供风量，提供满足系统需要的风量。

气体流量控制系统技术规范如下：

1、系统特点

系统的精度优于5％，并能及时准确的对气体供给量进行控制，反映实际所需曝气量。

可消除风向、压损、温度等外界因素对曝气池所需氧量的影响。

曝气头或溶氧仪出错可以立即报警。

调节特性好，不受介质流量特性的影响。

直管段的有无不影响系统气体流量的测量和控制。

可均匀控制生物反应池中溶解氧浓度，波动范围小。

2、菱形调节阀的参数和特点 

调节范围为0－100％，菱形阀芯垂直于流速剖面，可高精度控制。

关断严密，零泄漏。

面对面尺寸小，满足安装空间小的要求。

阀门压力损失小于10mbar，满足ATV推荐标准。

对夹连接形式，法兰标准为DIN2501，压力等级PN16。

DN200的Kvs值为500，DN80的Kvs值为80。

3、电动执行机构 

供电电源为220V，50Hz；输入/出信号：4～20mA。

满足户外使用要求，防护等级：IP65。

环境使用温度范围为：-10oC～+60oC。

带有阀位开关并配有位置指示器。

有防腐保护措施。

3274-16可以承受力为3kN，3374-11可以承受力为2.5kN。

4、热式气体质量流量计

供电电压：24VDC±10%。

输出：流速：（4～20）mA；温度：（4～20）mA。 

输出阻抗：Rmax：（Vs –12）/0.02(Ω) ，其中Vs为电源电压。

高低限报警无源光隔输出(50V/150mA)。

重复性：±0.5％的满量程。

量程比高（大于100：1）。

温度系数：0.05%/℃。

通讯接口：RS232或RS485可对所有参数进行设置及调整，并对主变量进行监测。

显示接口：LED和按键允许用户现场设定流量量程和报警点以及校正流量、温度等参数可选的LCD :瞬时流量，累积流量，累积时间等。

防爆认证：EXdIICT4。

5、系统控制单元（流量控制单元）

以气体流量信号作为控制信号，溶解氧和氨氮信号作为辅助控制信号。

标准为输入输出4～20mA信号。

可将阀位信号及管线中气体流量信号提供给控制系统。

集成了大量现场信息的数据模块及系统软件组成的系统控制单元可自动调整气体流量设定值，并可按实际需要进行快速、有效的控制。

收集现场DO、NH3-N等信号（通过通信接口从上位机获取）。

6、压力回馈控制系统（压力控制单元）

接受现场各曝气控制系统的空气阀位信号和气体流量信号，并根据所收集的现场信号计算出鼓风机所需最低的压力值，传给PLC，由PLC传给鼓风机管理系统来优化鼓风机的控制，从而达到鼓风机稳定及进一步节能的目的。

本发明采用菱形控制阀，其控制范围与出口大小成正比，为等百分比流量特性。阀门步进值小，精度高，关闭时为零泄漏。其坚固、经济、严密关断，在任何介质条件下，确保压损小于10mbar。

阀杆及滑板的材质为WN0.6025，垫圈材质为丁二烯橡胶。阀门的阀杆与滑板之间的连接紧密，保证阀门在长时间运行后无任何部件的松动，并保证阀杆能传递最大扭矩。阀杆的轴套不需要外加任何润滑油。

阀门的电动执行机构，其法兰压力等级为PN16，并符合DIN国际标准。阀门厂在工厂将阀门驱动装置（包括电动或手动装置）完整和坚固地安装在阀门上。阀门及其驱动器装置整体运输。所有的驱动装置能够使阀门在全开与全闭之间的任意位置均能灵活自如的切换。

本发明采用的流量传感器为热式气体质量流量计，流量计的传感器材质为不锈钢，无传动部件，坚固、耐磨损。所有材质适用于污水的腐蚀环境。

本发明还可以与PLC控制系统整合在一起使用，PLC选用法国Schneider公司 Modicon系列。从处理器CPU到I/O模块、从硬件到软件，整个产品的结构具有开放、可靠、灵活和易于扩展的特点。同时，该PLC系统将离散量控制、运动控制、相互协调的变频控制以及过程综合在一个集成式结构中，而且可耐受震动、高温及各种工业环境下的电气干扰，使其具有工业化、集成化、结构紧凑的优点，可以满足用户的多种需求。

实施例3，

其余与上述实施例相同，不同之处在于，所述污水曝气控制装置还包括：远程控制中心，所述远程控制中心包括计算机系统、内置的交互软件控制系统、信号处理电路和无线信号接收和发射装置，所述现场控制装置设有信号处理电路以及与所述无线信号接收和发射装置匹配的有线信号接口或无线信号接收和发射装置。

这样，远程控制中心可以随时查询各传感器、执行装置的参数和运行状态，当参数发生异常或设备故障，可及时发出警报，比如计算机交互界面闪烁、计算机系统发出其他声光报警，通知操作人员立即予以处理，也可以自动发出控制指令，比如切换到备用的设备，保证整个系统可连续作业，不受零部件故障的影响。

采用本技术方案的有益效果是：该系统以气体质量流量信号作为主要的控制信号，根据实际的气体流量值对原始设定值进行动态调整，采用现场实时控制方法，精确控制曝气池中溶解氧浓度。

另外，气体流量控制系统通过精确控制曝气池中DO浓度，以提高污水处理效率，在保证出水达标的基础上可大大降低溶解氧浓度设定值来降低能耗。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种污水曝气控制装置，其特征在于，包括：

至少一个现场控制装置：现场控制装置包括流量计算单元和流量控制单元，流量计算单元用于接收和处理传感器传送回来的测量信号，并将计算结果传递给流量控制单元，流量控制单元根据设定值向执行装置发出控制信号；

至少一个执行装置：用于调整气体流量，并受流量控制单元控制；

传感器，包括至少一个流量传感器，用于检测流量参数，并实时传送给现场控制装置。

2.根据权利要求1所述的污水曝气控制装置，其特征在于，所述污水曝气控制装置还包括溶解氧传感器和/或氨氮传感器，所述溶解氧传感器和/或氨氮传感器与所述现场控制装置信号连接。

3.根据权利要求1所述的污水曝气控制装置，其特征在于，所述污水曝气控制装置还包括：

压力控制单元：用于接收并综合实际流量信号和执行装置的阀位信号，确定新的最低压力值，并发送给鼓风机控制装置；

鼓风机和控制鼓风机的转速和/或进口导叶的鼓风机控制装置。

4.根据权利要求1所述的污水曝气控制装置，其特征在于，所述气体流量传感器为热效应气体质量流量计。

5.  根据权利要求1所述的污水曝气控制装置，其特征在于，所述执行装置包括菱形调节阀和检测菱形调节阀的阀位并能控制其阀位的阀位控制/传感器，所述阀位控制/传感器分别与菱形调节阀和流量计算单元电连接和信号连接。

6.根据权利要求1所述的污水曝气控制装置，其特征在于，所述污水曝气控制装置还包括：远程控制中心，所述远程控制中心包括计算机系统、内置的交互软件控制系统、信号处理电路和有线信号接口或无线信号接收和发射装置，所述现场控制装置设有信号处理电路以及与所述有线信号接口或无线信号接收和发射装置匹配的有线信号接口或无线信号接收和发射装置。

7.根据权利要求1到6任一所述的污水曝气控制装置，其特征在于，所述污水曝气控制装置还包括：模糊控制装置，所述模糊控制装置包括集成有模糊控制程序的模糊控制模块，所述模糊控制程序包括以下两个步骤：

1)利用Matlab的模糊逻辑工具箱即Matlab Fuzzy Tools建立一个模糊控制系统，并将该系统存为扩展名为.fis的数据文件；并使用Matlab定义的隶属度函数和逻辑操作函数；

2)在C语言应用程序中实现Matlab中定义的模糊推理系统功能；

(1)从Matlab建立的模糊推理系统数据文件(*.fis)中读取系统参数信息，并以矩阵形式调人内存空间，其利用fis.C中的returnFism -atrix()函数；

(2)利用前一步得到的系统参数矩阵建立C平台下的模糊推理系统，即用fisBuildFisNode()函数建立一个FIS结构体，并进行FIS结构参数检查；

(3)在控制过程中，根据控制系统的状态确定适当的模糊系统输入向量，向量长度与模糊推理系统的输入节点数相同，并注意向量中各输入元素的位置应与相应模糊推理系统的输入节点对应；

(4)根据当前输人向量，运用上述步骤(2)建立的模糊推理系统并利用getFisOutput()函数计算模糊控制输出，得到与系统输出节点数相对应的输出向量；

(5)经过编译使之成为例行程序，供控制机构调用使用；

所述模糊控制装置的输入端信号连接所述传感器，所述传感器包括流量传感器、溶解氧传感器、氨氮传感器中的一种或数种，其输出端输出所述污水曝气控制装置设有的鼓风机的操作压力控制信号。