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1、 本科毕业论文（设计）污水处理自动监测系统的设计与应用所 在 学 院 信息科学技术学院 _专 业 名 称 自动化 _申请学士学位所属学科 工 学 _年 级 2008级 _学生姓名、学号 _指导教师姓名、职称 _完 成 日 期 2012年5月10日 _目录摘 要随着我国工业化进程的迅速发展，自动控制系统渐渐应用到污水处理工艺过程监测过程当中，并且取得了良好效果，既节省了人力资源又节约了能源，具有广阔的发展前景。但是由于这项工作尚处在实践摸索阶段，与国外水平相比存在较大差距，存在着诸如主要控制设备功能不稳定。因此大多数污水处理厂的自控系统只能发挥监视和对部分设备进行远程控制的功能。自动监测系统作为
2、自动控制系统的重要组成部分一向被视为自动控制系统的眼睛，具有极高的研究价值.它的自动控制水平决定了整个工业污水处理自动化的发展状况。本文就污水在线监测系统在污水处理工艺中的设计问题及应用前景展开分析,系统的介绍了目前污水处理的现状以及其工艺流程，具体分析了检测系统的总体构架与具体检测方法。并提出其不足及改进方法，设计出一套更完善的自动监测系统。该系统和传统监测方式相比，实现了污水自动提取和随机抽取，保证了污水检测的测量数据的代表价值；系统的监控和报警功能保证了系统的持续稳定工作；同时系统配有打印设备及分析处理网上发布功能，可以自动生成各种报表，方便用户直观监测污水状况；该系统结构简单造价比较低
3、，运行费用低，适用于大多数企业，可以全国性推广使用。关键词：污水处理 ，自动化控制，在线监测，自动检测ABSTRACT With the rapid development of the countrys industrialization process, the automatic control system is gradually applied to the sewage treatment monitoring process, and has achieved favorable effects by saving human resources and energy, so
4、there are broad prospects for its development. However, because this work is still in exploratory stage, and there is a big gap with that of the developed countries, e.g. the main control device capabilities instability can not fully meet the requirements of computer-control; low levels of self-cont
5、rol for intelligent automatic control; large range of operating conditions makes the continuous adjustment of technology sectors necessary。 Therefore, most of the sewage treatment plant automation system can only play the monitoring and remote control functions. As an important part of the automatic
6、 control system, the automatic detecting system has a very high research value, so the problems and prospects of application of the sewage on-line monitoring system in sewage treatment process will be analyzed for the design of more sophisticated automatic detection system which may significantly im
7、prove system efficiency.Key words: sewage treatment automation control automatically detects 目 录1.课题前期调研1 1.1 工业污水处理的国内外现状3 1.2研究目的和意义3 1.3课题主要设计的内容32 工业污水处理控制系统的总体介绍3 2.1工业污水处理基本概念3 2.2 常用的工业污水处理工艺4 2.3工业污水处理系统工艺及描述73. 检测系统结构框架8 3.1. 系统组成8 3.2 系统总构架10 3.3 系统实现功能 10 3.4.集成辅助功能124 自动监测系统的软件设计12 4.1软件
8、设计13 4.2数据实时显示模块165 结束语20参考文献21致谢22IV 1 课题前期调研1.1 工业污水处理的国内外现状 水是生命的基础，它与人们的生活息息相关。特别在现代社会生活及生产中人们对水的需求量日益俱增，水资源的占有与利用就更加重要。近年来我国污水处理技术、污泥处理技术、再生水回用等技术都取得了巨大的进步，某些项目已达到国际领先水平。随着科技的进步，社会的发展，污水处理事业在我国也得到了快速的发展。国外污水处理新技术、新工艺、新设备得到发展并被引进到我国。活性污泥法、AB法、A/O法、A/A/O法、SBR法、CASS法、氧化沟法、稳定塘法等在污水处理厂的建设中得到应用和发展。由于
9、建设大型工业污水处理厂的投入较大，而我国的建设资金有限，投入到污水处理中的资金也有限，无法满足污染治理的需要。因此大部分企业都引进国外污水处理厂设备减少研发投入，从而也刺激了我国污水处理厂的建设速度。一批大型污水处理厂利用国外贷款项目相继建成并投入使用。它们的建成与使用标示着我国政府对污水处理事业的重视，标示着我国污水处理事业的不断壮大和发展，标示着污水处理工艺在我国发展的阶段性成果，也标示着我国污水处理事业发展到一个崭新的阶段。 国际上，二战以后经济复苏，经济的蓬勃发展必将带来环境的污染。污水问题也日益的到各国人民的重视。在污水治理与控制中，城市排水治理和工业污水处理厂的兴建和运行发挥着中流
10、砥柱作用。至20实际80年代初，美国已建成18000多座城市工业污水处理厂，英国、法国、德国更耗费了巨额资金兴建了许多大中型城市工业污水处理厂。这些污水处理厂的建成标志着污水治理问题已被提上国家基础建设的日程也标志着污水治理产业的迅猛发展。不可否认，这些工业污水处理厂的投入对国家的水污染治理起了关键的作用，也为人类治理水污染积累了丰富的经验。现在，国际上工业污水处理水平又有了进一步提高，具有脱氮除磷功效的设施得到了新的应用，对水资源环境的保护做出了重要贡献。不可否认我国污水处理目前存在如下问题（1）进口设备的维修及设备备件的开发。我国污水处理设备多为进口，一些进口老旧设备容易出现不同程度损坏。
11、因此必须培养对进口设备维修保养的国内专业人员，使其完全掌握其维修标准。还得有充足的备用配件，对于一些将要被淘汰的产品，其零部件就需要国内自行加工制造，只有保证其正常运行才能使进口设备发挥出它的作用，否则设备的损坏，配件的缺乏会影响污水处理厂的正常运行带来不必要的经济损失。（2）污水处理厂运行经费不能到位。全国目前已经建成投产运行的污水处理厂中，满负荷运行的不到1/3。其原因是：运行经费不到位，国家建设基金有限而地方自行收取的污水处理费没有正规标准，导致许多省市收取污水处理费不均，还有的是只收工厂、企业的没收居民的，或者是虽然收取，但收费标准定的比较低，远不能满足污水处理厂正常运行所需的最低费用
12、。因此设立严格正规的污水处理费收取法规是解决资金短缺的必要途径（3）污水处理效率低。我国虽然已建成很多污水处理厂，但在城市本身的处理率并不高。目前大城市已着手进行污水处理厂建设的规划工作。但中小城市还没有将污水处理的规划纳入到城市发展的议程。其主要原因就是没有专门的建设资金，地方政府不重视污水治理或没有筹措资金，加快水污染治理工程建设。（4）许多地区盲目选择污水处理工艺，不结合本地区的实际情况而一味追求热门工艺。不考虑本地区的进水水质、处理水量以及出水用途的问题，以至造成设施设备闲置，导致无法正常使用。增大了建设投资也提高了日常运作成本。 （5）污水处理厂的进水池，格栅间，初沉池，沉砂池，及污
13、泥处理系统的储泥池，脱水机房等都会产生严重的臭气，但是许多污水处理厂却没有除臭装置。即影响操作运行人员的身体健康，也给周围居民生活环境带来污染，污泥没有最终的处置途径，大部分的废水使用后也无处理方法，造成了严重的浪费，应建立良好地后续处理设备，消除污染，保护环境。1.2研究目的和意义经济的发展会推进社会进步，使人民生活得到进一步改善，但是也会带来不同程度的环境污染，污水作为重要的污染源之一已经引起了世界各国政府的关注。我国是一个严重缺水的国家，水资源的稀缺和水资源的污染，己经严重的影响了人民的日常生活和我国的经济建设的可持续发展。因此建设符合我国国情的污水厂自动控制系统对降低工业污水处理成本、
14、改善环境、建立可持续发展和谐社会、保持我国经济高速发展具有重要的指导意义。而在线监测设备作为自动控制系统的重要组成部分，一直被视为自动控制系统的眼睛。因此，采用先进、实用的技术改造传统工艺，在环保工程中广泛采用先进的自动控制技术，完善在线监测系统在污水处理中的作用是具有可持续发展眼光的重要举措。在这种形势下工业污水在线监测系统系统无疑是一个具有巨大的社会效益、环境效益及经济效益的研究课题。因此，有效的结合目前最新的工艺状况、自控检测仪表设计出更合理的在线监测设备将为当前工业污水处理控制系统提供更大的改进和完善。1.3课题主要设计的内容 本课题主要设计的内容是工业工业污水处理工艺及工业污水处理系
15、统的组成和自动检测制系统设计,主要由以下内容组成：（1）介绍了工业污水处理的基本内容，包括工业污水处理的发展现状以及工业污水处理的工艺流程；（2）分析设计工业污水处理系统的设计结构及原理；（3）具体分析污水处理中的自动检测系统结构及软件设计；2 工业污水处理控制系统的总体介绍2.1工业污水处理基本概念 生产污水或经过企业初步处理后的生产污水，往往都排入排水系统。这些污水除了含有碳水化合物、蛋白质、氨、氨基酸、尿素、动植物脂肪等物质外，还含有细菌、病毒等容易使人致病的微生物。一般不能用于再次使用，需要进一步的处理后达到排放标准方可使用。经处理后的污水，一般有三种排放途径：排放至江河；灌溉田地；重
16、复使用。 在微生物的作用下，耗氧有机物借助微生物的新陈代谢降解为无机物，有机物的种类繁多，其共性是在微生物的作用下被降解时，都要消耗水中的溶解氧，所以在实际运用中，通常规定以下物理量作为检测标准：生物化学需氧量或生化需氧量BOD（mg/L）、化学需氧量COD（ mg/L）、总有机碳TOC（ mg/L）、总需氧量TOD（ mg/L）。 在工业实际运用中，虽然BOD能够精确地描述污水的生化需氧量，但其测定的时间太长（约20天）。而好氧分解速率一般在开始的几天最快，而化学需氧量(COD)的作为测量的另一重要标准，其特点是能够精确的表示污水中的有机物含量，并且测定时间短容易实施，但它不能像BOD那样表
17、示出微生物氧化的有机物量。所以两者各有千秋，一般协同运用于污水处理的测量中。2.2 常用的工业污水处理工艺 污水处理工艺常因污水处理对象的不同，污水处理环境的改变而变化。因此，在选择污水处理工艺的时候必需要考虑到当地污水的化学成分，实际的污水处理的环境和可行性等条件。工业污水处理的方法主要有物理、化学、生物、物理化学相结合等几种。这些方法根据实际情况，可以单一使用，也可以针对不同的污水状况混合使用。目前，工业污水处理的方法一般以生物处理法为主，辅以物理处理法和化学处理法。常用的工业污水处理工艺有以下几种。（1）传统活性污泥法。传统活性污泥处理法作为一种使用最早的工业污水处理工艺，其关键组成部分
18、为沼气池与沉淀池，主要处理部分关系框图如图2-1所示。曝气池（微生将有机物氧化为无机物）沉淀池（活性泥下沉处理）回流活性泥污水清水排出 图2-1传统活性污泥法工艺流程图 根据图示污水中的有机物在曝气池停留的过程中，曝气池中的微生物吸附污水中的大部分有机物，并且在曝气池中将其氧化成无机物，然后在沉淀池中经过沉淀后的部分活性泥下沉回流到曝气池中。该工艺的优点有：有机物去除率高，污泥负荷高，沉淀池的容积小，耗电少，运行成本低。该工艺的缺点有：建设投资大，易产生污泥膨胀现象，磷和氮的去除率比较低。（2）A/O法。A/O法是在传统活性污泥法的基础上发展起来的一种新型工业污水处理工艺，该工艺主要通过增加好
19、氧池与缺氧池形成的硝化-反硝化反应系统，更好的处理了污水中的氮含量，具有很好的脱氮效果。但是该系统需要严格的操作控制，对管理操作提出了较高的要求，这也是该工艺的一大缺点。其工艺流程图如下： 图2-2 A/O法工艺流程图（3） A2/O法。A2/O法也是在传统活性污泥法的基础上发展起来的一种工业污水处理工艺， A2/O简单来讲就是一种利用厌氧缺氧好氧反应的工业污水处理工艺。与其他方法相比A2O法的除磷脱氮效果比较好，非常适合用于对除磷脱氮有较高要求的工业污水处理。因此，在对除磷脱氮有特别要求的工业污水处理厂，一般首选A2/O工艺。其工艺流程图如图2.3所示。（4）A/B法。A/B法是指吸附生物降
20、解法，该工艺操作没有初沉淀，而是将曝气池分为高低负荷两段，并分别有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，能够去除一半的BOD。而B段则与常 图2-3 A2/O法工艺流程图规活性污泥法相似，但负荷比较低，实施中有很多弊端。比较来说，B段有较大劣势，而 AB法适用于高浓度的工业污水处理，并有较高的节能效益。但是实际运用中，A段污泥有机物含量较高，污泥产量较大，需要对污泥的后期反应处理，这样就将增加了投资和费用,而且污泥污染和处理一直是我国污水处理中的一个十分薄弱的环节。 总体而言，AB法工艺有明显的节能优势较适合于污水浓度高，具有污泥硝化等后续处理设施的
21、大中规模的城市工业污水处理厂，而对于有脱氮要求的城市工业污水处理厂，一般不宜采用。（5）SBR法。SBR法是一种按照一定的时间顺序间歇式操作的污水生物处理技术，也是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥工业污水处理工艺，又被称作歇式活性污泥法。SBR法与传统的水处理工艺原理类似但操作不同，其最大区别在于它是以时间分割操作代替了空间分割操作。整个过程对于单个操作单元而言是间歇进行的，但组合来讲又是相互联系的，在运行上实现了有序和间歇操作相结合。比传统法更有优势。2.3工业污水处理系统工艺及描述：工业污水处理工艺流程图如下图2-4所示：由下图可知城市污水依次经过粗格栅、进水泵房、细格栅、沉砂池、分配井
22、、氧化沟、初沉池、曝气池和二沉池来实现污水的处理。其中主要部分的功能如下：（1） 进水泵房用于将污水提升，粗格栅用于除掉污水中大块杂物和污物，进而保护进水泵不被损坏。（2） 进水泵房用于将污水提升，粗格栅用于除掉污水中大块杂物和污物，进而保护进水泵不被损坏。 图2-4 工艺流程图 （3） 沉砂池的细格栅用于除去污水中的小块杂物，吸砂桥除砂和漂浮油脂。（4） 初沉池初步除掉水中污泥，用刮泥机收集污泥至初沉池泥泵房。（5） 曝气池一般为生化反应处理区，通过投放回流活性污泥搅拌和曝气供氧，培养微生物大量繁殖，形成更多的活性污泥。（6） 二沉池彻底清污水，通过各层反应处理使泥水分离。（7） 排出的污水
23、经监测系统排出，并对污泥进行进一步处理和规划。3自动监测系统总体构架水质在线自动监测系统是一个以提供具有代表性、可靠性和及时性的样品信息为核心任务，以在线分析仪器和研究运用需求为服务目标，运用计算机技术、自动控制技术及专业软件，设计成的一个以实现对样品的在线自动监测为目的，以取样、预处理、数据分析，数据处理及数据存贮为手段的完整并相对独立的系统。自动监测系统一般包括预处理系统、取样系统、数据采集与控制系统、在线监测分析仪表、数据处理、传输系统及远程数据管理中心等组成部分，这些分系统相互协作又相对独立，保证整个在线自动监测系统的连续可靠准确地运行。 3.1 系统组成图3-1 系统组成图由上图可知
24、污水处理的监测系统一般分三部分即采集，传输，接收处理。前期污水取样系统主要负责将具有代表性的污水采集并经过流量计，PH计，TOC和COD分析仪等设备分析处理后由数据采集设备将数据统计由传输设备送至终端接收处理设备。3.1.1 污水数据采集终端考虑到该系统主要用来检测工业污水的处理状况，所以监测的内容为污水处理环节中的污水中各物质含量的变化状况。实际运用中主要检测的物理量有：流速、流量、COD、PH值、氨氮、硝氮、亚硝氮、总磷等物理量。做为采集终端必须有比较准确的污水取样系统，设计禀行准确随机和代表性原理，将各个取样点的数据通过工业上通用的MODIBUS标准协议进行传输，实时将现场各种数据采集到
25、智能监控终端内，并保证数据的准确性和实时性。3.1.2无线传输设备数据传输是监测系统各部分联系的纽带。一般企业多采用电话线、GPRS、GSM短消息、局域网、以太网、3G、无线电台等。其传输各有优势也各有局限。考虑到电源稳定性及处理传输的各种环境不同，该系统的无线传输设备预选F2103 IP MODEM。作为科技新产品，与以往设备相比它具有体积小、功耗低、配置简单、即插即用使用方便的优点。支持主备数据通道、并行多数据通道、实时在线和按需在线多种工作方式，并且支持APN网络接入等功能，该设备不仅可以保障数据安全可靠，还能让客户根据所需传输，节省费用和时间。3.1.3数据管理中心数据管理中心包括监测
26、数据接收子系统，报警子系统，数据分析统计子系统和WEB发布子系统四部分。各部分相互协作共同完成数据的接收分析与处理以及后期的发布存储，是监控系统的中心枢纽。 监测数据接收子系统是一个十分重要的子系统,它负责各种现场实时数据的监测及数据的接收；报警短信子系统是利用移动通讯技术使用的一项警报系统，当系统发生事故或危险时报警短信子系统可向外界指定者发出警报；数据分析统计子系统是监测系统中的核心部分，该系统由工作人员直接操作，是中枢分析单位； WEB发布子系统是该系统与外界联系的枢纽也是人们了解污水状况的窗口，可以通过此系统查询污水处理的数据，普通市民可以通过该系统了解居住城市水体质量，也揭示被监测企
27、业、工厂的排放污染程度，对企业起到了良好地监督指导作用。3.2 系统总架构污水数据采集终端通过RS232/485通讯接口与F2103串口连接，数据监控中心可以采用固定IP、APN、ADSL等多种方式连接网络。其工作流程为无线传输设备F2103通过GPRS网络连接到远程数据中心服务器主机，与中心建立TCP/IP连接后将采集终端需要上报数据原封不动地发送到数据中心服务器主机。当数据中心下发的命令或数据通过通道传输到F2103时，它则通过串口送到采集终端，从而实现了数据双向透明传输。其工作流程如下图所示图3-2污水数据连接系统3.3系统实现功能3.3.1监测数据接收子系统监测数据接收子系统是一个十分
28、重要的子系统,它负责各种现场实时数据的监测及数据的接收。作为接收系统应实现数据过滤，将接收到的数据进行比较排查，隔离不安全数据；现场反控即通过修改监测采集方案来启动现场设备，通过参数修改反向控制系统；各种现场检测仪表的不同类型测量值的接收和识别的功能，并可以查看各监测站连接状态和运行状态并将接收的数据保存于后台，实现数据的备份与保护。3.3.2数据分析统计子系统数据分析统计子系统是监测系统中的核心部分.是用户直接操作和感受到的部分，采用 C/S模式在监测部门内部供工作人员直接操作使用。具有安全、快捷方便的特点、系统即具有综合性、集成性的特点、又有各模块独立操作的有点。其功能包括如下:（1）实时
29、显示水体污染变化，实时监测原始数据的查询、偏离修正、监测数据有效性审核、预报数据录入。（2） 监测数据历史记录的维护并可以结合历史数据生成水体污染指数曲线图。（3）监测数据异常分析、实时地通过短信向指定对象发布报警信息。（4）各种数据汇总报表、统计报表的制作及上传。（5）默认、自定义监测采集方案维护并进行现场自动采样器操作。（6）现场样本试验数据录入、与自动监测数据对比、偏离报告并进行数据备份。（7）现场维护记录及现场设施系统权限的分配。（8）WEB用户注册认证、权限设置、访问统计情况等3.3.3报警短信子系统报警短信子系统是指利用通讯技术将系统发布的警报信息发送到指定方的一项自动监测通信设备
30、。预选用F2103 IP MODEM，该设备持续在线，随时监测，可设置多个号码进行短信报警接收。设备具有独立的信息分析设备可以实时的将数据信息分析当系统异常时可以及时的将信息反馈。这样就保证了系统的顺畅性，保证了接受者随时随地都可以对系统运转情况了如指掌。3.3.4 WEB发布子系统WEB发布子系统是该系统与外界联系的枢纽也是人们了解污水状况的窗口，普通市民可以通过该系统了解居住城市水体质量，也揭示被监测企业、工厂的排放污染程度，对企业起到了良好地监督指导作用。其发布内容包括：(1)当前水体状况以及以往数据查询，也提供水体质量预测报告，用户可以通过该系统进行查询备份及修改工作；(2)监测系统各
31、部分运行数据状况及其分析结果、监测数据分析报告等；3.4 集成辅助系统 系统的正常运作除了需要以上几个系统的协作还需要一定的辅助系统以便根据现场情况的变化而作相应的调整。 (1）电力的保障：通电是设备运行的基础，所以自动监测系统运行前需要对电流进行监测，运行前也要对电流进行再次整流，以便保证电流的稳定。还需要配备后备电源防止停电时影响在线监测系统的正常运行。(2）调节温湿度：系统对仪表的精确度要求很高因此必须考虑温度湿度等因素对仪表的影响。因此需要配备空调和除湿设备以保证运行环境稳定持续适合，这样仪表的使用寿命和准确度都有保证。(3）管路的清洗：由于污水中各类杂质复杂，长期运作必然导致管路中残
32、留大量污垢以及各种滋生的藻类，这些污染物不仅容易造成管道堵塞还会对监测样本进行二次污染，影响测试结果。所以需要对管路进行定时定量的清洗，这样可以保证水样的真实性和代表性，还有利于设备的保护，延长其使用寿命。 (4）预防雷击：系统需要配有健全的防雷措施，尤其是在雷雨多发的地区，雷雨后工作人员要尽快检查防雷器的状态及设备的状况，如损毁要及时更换。要保证所有设备都不会受到损坏。4自动监测系统的软件设计4.1软件设计4.1.1软件设计总框图根据以上的硬件系统及其分析设计出以下基于软件合成技术的软件系统。其原理简单来讲就是通过软件操作平台将各个功能模块有机的结合，以实现监测系统的数据采集、分析、系统控制
33、、短信报警等功能。以下图4-1为监测系统的结构框图，其主要组成部分及功能如下图所示。系统采用模块化的思想，根据完成任务的不同将系统分为几个功能模块，将每个功能模块分别设计成不同的子VI（标准编辑器），让每个子VI都有自己的用户界面都可以单独进行编辑。除此之外还应提供一个系统主界面，主界面主要用来将各个子功能模块进行整合，协调作用共同完成该监测系统的各项功能。主界面是整个操作系统的中枢，可以比较系统共同完成该监测系统的各项功能。主界面是整个操作系统的中枢，可以比较系统的指导各分部的工作。系统总体分为三部分即采集系统、传输系统及分析控制系统。其工作进程为用户管理、信号获取、数据处理、数据显示、数据
34、库管理、帮助说明。用户应做好日常的密码保护，防止密码泄露及丢失。信号管理包括采集参数设置（采集频率时间等参数）及数据采集。数据处理是指小波滤波及参数设置（参数应严格按照国家污水排放标准进行设置），在进行以上准备工作后系统进入监测阶段，显示屏实际显示数据包括全部参数监测，物理参数监测，化学参数检测监测。监测数据进入数据库管理后应进行数据保存，数据库可支持数据查询及数据的添加、修改、删除等操作，而帮助说明就是为用户提供操作说明。整个监测系统结构框图如下所示：图4-1监测系统的结构框图 根据以上的结构框图进行软件设计，首先是系统的初始化，程序进入启动页面，用户进行登录验证，若用户名及密码无误后进入系
35、统对系统进行操作，包括设置参数，数据采集，以及数据的采集传输和分析存储记录。当操作完成时退出系统，这是比较直观简单的设计思路，根据此思路来设计程序，还应注意到细节之处包括密码的修改保存以及退出后系统的恢复重整。还应注意到数据库的更新及保护，其数据库的修改及查询应面向指定操作人员，防止因操作不当造成的数据丢失及篡改等。在数据显示模块应注意到全部参数模块的显示应包括物理、化学两方面的整合，而不是简单的叠加，要使用户的操作界面简单明了，同时可操作性要强。图4-2系统软件设计流程图4.1.2系统主程序设计根据设计流程的分析该系统的主程序是要实现身份验证后对系统进行参数设置包括化学参数、物理参数、数据查
36、询、数据库管理及帮助等，数据采集包括数据的原值、新值、类型、时间和数据保存及数据库的管理等功能。其主程序是一个While循环结构和事件结构，事件结构的工作原理犹如具有内置等待通知函数的条件结构，时间结构可包含多个分支，一个分支既是一个独立的事件处理程序，一个分支配置可处理一个或多个事件，但每次只能发生这些事件中的一个事件，事件结构执行时将等待一个之前指定事件的发生，待改事件发生后及执行该事件的条件分支，一个事件处理完毕后事件结构的执行亦告完毕，据此设计出系统的主程序如下图所示：图4-3系统主程序设计由上可以，在事件结构的驱动程序中，系统等待触发条件即等待事件发生，若达到触发条件则按照指定事件的
37、程序代码对事件进行响应，该响应进行后再回到等待事件状态。选择事件结构进行操作可以达到与程序框图同步，事件结构的触发条件为用户单击主界面上任何一个按键即有多个触发条件，但每次操作只对一个触发条件作出反应，可以根据控件引用的Label.Text属性获得按键名称，以此得到该按键对应VI的绝对路径。再通过Open VI Reference函数获得VI引用，根据VI的Execution.State属性得到VI的运行状态，如果VI处于Idle状态，则通过Run VI的方法运行该VI，最后通过VI的FP.Open函数弹出该子VI，该响应操作就得以完成，系统恢复等待下次触发。 4.1.3数据采集模块前文已经简
38、单介绍数据采集的流程，除了规范的操作还需要合理选择采样频率和采样点数。根据其需要在进行系统软件编程时，在软件中加入DAQ Assistant（数据采集助手）模块，利用这个模块可以使操作简单，用户直接进入到模块界面配置数据采集卡的工作参数就可以实现数据采集的操作。污水处理需要进行BOD、COD、PH、TOC、液位、流量的多参数测量，因此数据采集卡选择为6个通道，6个通道分别进行采集，数据采集模式采用连续循环采样方式，采样点数设置为5000，这样保证了采样的均匀行和普遍性，采样频率设置为25kHz，这样稍微偏高的采样频率有利于增加采样点，这样的采集结果更加准确。将输入电压设置在0-5V之间。各参数
39、设置都应保证在正常范围，以便保证系统的稳定持续运行。 4.2数据实时显示模块数据实时显示模块有全部参数监测、物理参数监测和化学参数监测三种显示模式,其中物理参数包括液位和流量，其检测模式相似。化学参数包括BOD、COD、PH、TOC，检测系统运行时可随意在各种监测量之间进行切换。操作人员可以更加全面系统地监测污水各参数的实时动态。4.2.1全部参数监测全部参数监测是系统的总检测平台，将BOD、COD、PH、TOC、液位、流量利用Subpanel动态载入到监测界面，如图4-4所示，其中左半部分为操作按键，操作人员可通过按下对应按钮实时检测各个参数的变化。Subpanel控件设置在右半部分。子面板
40、通过编辑设置可自由控制该系统。点击界面中的任一按键，相应的子VI就会自动载入到Subpanel控件中。下图展示的是PH值的控制界面，其他物理量的界面都与此相似。在界面最下面有上下限警示灯，该控制子VI中包括数字显示、仪表显示、实时曲线显示和报警灯显示四个显示程序。根据监测控件中设置了三条曲线，其中红色线表示上限，黄色表示下限，蓝色表示实时检测数据的曲线，这样三条曲线可以对比参照，能更加直观的看出所测数据的变化趋势及是否超标。也可以看到一段时间内的数据及其变化。当所测数据超过标定的上下限范围时，报警灯就会发出报警信号，操作人员应及时采取措施检查并调整系统，使其迅速回到标准范围内。整个显示屏是该系
41、统与外界交流的窗口，应保证其准确性及实时性。图4-4检测界面设置若满足以上全部参数监测应将BOD、COD、PH、TOC、液位、流量的监测数值及规定数值设置为Subpanel控件监测量，当其任一数值改变时都可将对应子VI就会自动载入到Subpanel控件，该系统每次操作只对一个触发条件作出反应，可以根据控件引用的Label.Text属性获得此按键名称，据此推出VI的绝对属性。根据VI绝对属性得到VI的运行状态，若运行状态为Idle状态，则通过Run VI的方法运行该操作指令，最后通过VI的FP.close函数弹出该子VI，该响应操作就得以完成，系统恢复等待下次触发。整个过程系统将触发此操作的参数
42、值记录并存储，其数值在显示界面直观的展现出来。如上图4-4的显示界面，运行中若数值不在上下限值范围内则自动启动报警装置。在一条指令未处理完成时下条指令应处在等待状态。当在额定时间内，所有监测量都处在正常状态时，系统会输出此段时间内的参数变化曲线，作为对一段时间内参数变化趋势的观测及预测标准。这样可以比较直观的观测短时间内检测量的变化趋势，可以帮助检测人员预测以及防护突发事件的发生。其参数监测程序如下图4-5所示图4-5参数检测总程序框图4.2.2物理参数监测物理参数模块主要包括两方面即流量和液位，其显示端配有直观的显示仪器，如图所示。其中流量仪表显示盘上部分有具体刻度，下部分则为一段时间内其变
43、化趋势。其中红色线表示上限，黄色表示下限，蓝色表示实时检测数据的曲线，这样的设计能更加直观的看出所测数据的变化趋势及是否超标。当所测数据超过标定的上下限范围时，报警灯就会发出报警信号，最下方就是报警指示灯。整体界面简单明了。以下为物理参数界面及程序框图分析。图4-6物理参数界面图由图上所知当系统收到开始指令时开始进行测量。首先确定系统的电源及传感器都运转正常，当确定正常后开始进行流量采集，采用的是图4的参数采集程序，将结果与限定值比较，若不在范围值之内则要进行采集频率调节，若仍然不在范围值内启动报警装置，系统运行暂时停止。若采集值在范围值之内则完成此次操作等待下次触发。其他参数的测量均与此流程
44、图相似，只是测量值不同，与此比较的测量范围也不同。由此图可知该系统对个参数的测量是采用分散处理，集中整合的思想，这样就保证了每个参数各自测量互不干扰，更加保证了测量值的准确性。而且总体上设计简单明了，整体造价也较少，能被大多数企业所接受，所有设备都能自动监测，减少了操作过程的工作量，适合大范围的开发推广。图4-7流量分析流程图4.2.3化学参数监测化学参数主要包括参数为pH值、BOD、COD和TOC，其前面板与物理检测面板相似，流量仪表显示盘上部分有具体刻度，下部分则为一段时间内其变化趋势。其中红色线表示上限，黄色表示下限，蓝色表示实时检测数据的曲线，（其上下限数值的设定均严格按照国家出台的污
45、水排放标准进行设定）这样的设计能更加直观的看出所测数据的变化趋势及是否超标。当所测数据超过标定的上下限范围时，报警灯就会发出报警信号。图4-8化学参数界面5结束语伴随着经济的发展，环境污染问题日益得到人们的重视。尤其是污水处理方面。目前污水处理系统日益规范合理，作为污水处理的眼睛，污水数据监测也应用广泛，他的设计运行直接影响到生态环境安全和污水处理质量。本文系统的介绍了目前污水处理的现状以及其工艺流程，具体分析了检测系统的总体构架与具体检测方法。并提出其不足及改进方法。该系统和传统监测方式相比，实现了污水自动提取和随机抽取，保证了污水检测的测量数据的代表价值；系统的监控和报警功能保证了系统的持
46、续稳定工作；同时系统配有打印设备及分析处理网上发布功能，可以自动生成各种报表，方便用户直观监测污水状况；该系统结构简单造价比较低，运行费用低，适用于大多数企业，可以全国性推广使用；系统容易扩展，留有数据接口，用户可通过配置或改变传感器来扩展或改变系统功能，因此该系统也适用于空气污染监测和噪音监测。但是不可否认，由于时间紧促，许多分析及设计存在一些不足及不恰当之处。还希望能得到进一步的完善。参考文献1孙振强，王晖，孙玉峰.可编程控制原理及应用教程 M.北京：清华大学出版社，2005： 76-88.2唐宇毅.电厂含油工业污水处理的PLC控制系统设计D.广州：广东工业大学出版社，2005： 46-473廖常初.PLC编程及应用 M.北京：机械工业出版社，2005：56-674张培山，钟昆.基于PLC的工业污水处理厂自控系统的实现J.控制系统,2006,5（1）：82-83.5李英辉，赵