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一種水源紫外線殺菌器控制系統及其控制方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510661878.4

申請日:

2015.10.10

公開號:

CN105253949A

公開日:

2016.01.20

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):C02F 1/32申請日:20151010|||公開
IPC分類號: C02F1/32 主分類號: C02F1/32
申請人: 無錫市江大聯盛水處理科技有限公司
發明人: 羅為民
地址: 214008江蘇省無錫市興源北路638號401
優先權:
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510661878.4

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2016.04.20|||2016.01.20

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種水源紫外線殺菌器控制系統,包括微控單元、水溫傳感器監測模塊、紫外線強度監測模塊、控制面板和電源輸入模塊。水溫傳感器監測模塊包括溫度傳感器和溫度傳感器信號傳送電路。紫外線強度監測模塊包括紫外線強度傳感器和紫外線強度傳感器信號傳送電路。控制面板包括LCD顯示器、控制系統運行指示燈和功能按鍵。本發明還涉及系統控制方法,包括啟動紫外線殺菌器和控制系統、調整光源強度、光源適時監控和故障排除等步驟。本發明通過對水溫的監控信息調節紫外線強度,通過對紫外線燈管本身的監控增強了紫外線殺菌器的穩定性和安全性,通過485通訊接口,實現了DCS、PLC等控制系統的監控,改善了設備的可維護性,運行成本低。

權利要求書

1.一種水源紫外線殺菌器控制系統,其特征是包括微控單元、水溫
傳感器監測模塊、紫外線強度監測模塊、控制面板和電源輸入模塊;
所述水溫傳感器監測模塊包括溫度傳感器和溫度傳感器信號傳送電
路,所述溫度傳感器將采集到的水溫信號通過所述溫度傳感器信號傳
送電路傳送給所述微控單元;所述紫外線強度監測模塊包括紫外線強
度傳感器和紫外線強度傳感器信號傳送電路,所述紫外線強度傳感器
將采集到的紫外線強度信號通過所述紫外線強度傳感器信號傳送電
路傳送給所述微控單元;所述控制面板包括LCD顯示器、控制系統運
行指示燈和功能按鍵,所述LCD顯示器包括LCD顯示屏和LCD顯示器
接口電路,所述微控單元將系統監測到的紫外線強度信號、水溫信號
和光源狀態信息通過所述LCD顯示器接口電路傳送到所述LCD顯示屏
上,所述功能按鍵包括按鍵模塊和按鍵接口電路,所述按鍵模塊將采
集到的外部指令信號通過所述按鍵接口電路傳送給所述微控單元;所
述電源輸入模塊通過系統電源接口給系統供電。
2.根據權利要求1所述的水源紫外線殺菌器控制系統,其特征在于,
所述溫度傳感器信號傳送電路包括信號放大電路和數據采集器,所述
水溫信號經所述信號放大電路轉換為標準工業信號后輸入所述數據
采集器,所述數據采集器將收到的標準水溫信號轉換為數字信號傳送
給所述微控單元。
3.根據權利要求1所述的水源紫外線殺菌器控制系統,其特征在于,
所述紫外線強度傳感器信號傳送電路包括信號放大電路和數據采集
器,所述紫外線強度信號經所述信號放大電路轉換為標準工業信號后
輸入所述數據采集器,所述數據采集器將收到的標準紫外線強度信號
轉換為數字信號傳送給所述微控單元。
4.根據權利要求1所述的水源紫外線殺菌器控制系統,其特征在于,
所述水源紫外線殺菌器控制系統還包括光源故障狀態監測模塊,所述
光源故障狀態監測模塊包括光源故障狀態輸入電路、光源故障信號傳
送電路和光源故障報警輸出電路,所述光源故障狀態輸入電路將采集
到的光源故障狀態信號通過所述光源故障信號傳送電路傳送給所述
微控單元,所述微控單元將收到的故障信號轉換成外部設備可識別信
號通過所述光源故障報警輸出電路輸出。
5.根據權利要求4所述的水源紫外線殺菌器控制系統,其特征在于,
所述光源故障信號傳送電路包括光電隔離器和數據采集器,所述光源
故障狀態信號經過所述光電隔離器輸入所述數據采集器,所述數據采
集器將收到的光源故障狀態信號轉換為數字信號傳送給所述微控單
元;所述光源故障報警輸出電路包括功率繼電器,所述光源故障報警
輸出電路通過所述功率繼電器與外部聲光報警器電連接。
6.根據權利要求5所述的水源紫外線殺菌器控制系統,其特征在于,
所述控制面板還包括系統故障報警指示燈,所述系統故障報警指示燈
包括紫外線強度低報警指示燈、系統超溫報警指示燈和光源故障報警
指示燈。
7.根據權利要求1所述的水源紫外線殺菌器控制系統,其特征在于,
所述水源紫外線殺菌器控制系統還包括RS485通訊接口電路,所述
RS485通訊接口電路包括RS485電平轉換芯片,所述RS485通訊接口
電路通過所述RS485電平轉換芯片與DCS中央控制系統電連接。
8.根據權利要求6所述水源紫外線殺菌器控制系統控制紫外線對水
源消毒的方法,其特征是包括步驟:
(1)放入適量的水源,開啟紫外線殺菌器和控制系統,所述控制系統
控制面板的LCD屏上顯示出所述控制系統通過水溫傳感器監測模塊
和紫外線強度監測模塊測得的紫外線強度數值、水溫數值和紫外線光
源運行時間數值;
(2)根據步驟(1)中得到的水溫數值調節光源紫外線強度;
(3)根據步驟(1)中得到的紫外線強度數值分段累計光源運行的時長,
估算紫外線燈的實際使用壽命;
(4)根據控制系統控制面板上的系統故障報警指示燈調節光源紫外線
強度、水溫,關閉或重啟所述紫外線殺菌器。
9.根據權利要求8所述的方法,其特征在于,所述控制系統采用
RS485通訊接口電路與DCS中央控制系統電連接,所述DCS中央控制
系統通過所述RS485通訊接口電路遠程控制所述紫外線殺菌器運行。

說明書

一種水源紫外線殺菌器控制系統及其控制方法

技術領域

本發明涉及一種紫外線殺菌器控制系統及其控制方法,特別涉及
一種水源紫外線殺菌器控制系統及其控制方法,屬于紫外線殺菌器領
域。

背景技術

采用紫外線滅菌在水源消毒領域內有著廣泛的應用,與傳統化學
方法相比有無可替代的優勢。利用紫外線對水源消毒是一種完全綠色
環保的水源凈化方式,消毒后的水源對人畜均無危害,而且不會在消
毒過程中產生有害物質,紫外線對水源中的絕大多數微生物均有極高
的殺滅效力,甚至能夠有效殺滅對氯氣有免疫力的微小隱孢子蟲。紫
外線是介于可視光線和X射線間的電磁波頻譜,介于200nm至400nm
的紫外光譜具有很強的殺菌力,其主要是通過刺穿細胞膜,破壞細胞
內脫氧核糖核酸和破壞細胞內的其它分子,使微生物不能再復制和繁
殖,從而達到消毒的目的。

公開號是CN2426472Y的專利文件公開了一種單片機控制的飲用
水紫外線消毒器,這種飲用水紫外線消毒器由筒體和控制器構成,筒
體內設有紫外線燈管和石英玻璃套管,控制器由流量傳感器、數據采
集系統、單片機、繼電器等組成,通過監測水流量控制開啟燈管的數
目。這種飲用水紫外線消毒器節約了能源,延長了燈管使用壽命,但
是僅依靠水流量通過開關方式控制燈管工作狀態,其所能達到的實際
效果是有限的。

公開號是CN201379814Y的專利文件公開了一種自動控制型紫外
線消毒器,這種消毒器能夠根據消毒液體的多少自動點亮相適應數量
的紫外線燈管,這種紫外線消毒器包括紫外線燈管組、過流罐體和可
編程控制器,根據可編程控制器收到的液體流量信號判斷開啟紫外線
燈管的數量并自動開啟運行,節約了電能,提高了紫外線燈管的使用
效率,但是這種紫外線消毒方案也僅是根據水流量控制開啟紫外線燈
管的數量,對燈管本身的運行狀態沒有任何監控,其實際達到的效果
十分有限。

公開號是CN103900261A的專利文件公開了一種熱水器及熱水器
的紫外線殺菌控制方法,這種熱水器包括進水管、出水管、第一紫外
線殺菌裝置、水質檢測裝置以及控制電路,控制電路根據收到的水質
信息調節第一紫外線殺菌裝置的工作狀態,節約了能源,延長了紫外
線殺菌裝置的使用壽命。這種熱水器及紫外線殺菌控制方法依靠水流
量以及水流中含有細菌的數量調整紫外線殺菌裝置的工作狀態,未涉
及對燈管本身運行狀態監控的內容,在燈管出現故障或工作狀態不穩
定時,不能及時發現和解決。

發明內容

本發明水源紫外線殺菌器控制系統及其控制方法公開了新的方
案,通過對水溫的監控信息調節紫外線強度,通過對紫外線燈管本身
的監控解決了現有紫外線殺菌器無法及時獲取光源狀態信息的問題。

本發明水源紫外線殺菌器控制系統包括微控單元、水溫傳感器監
測模塊、紫外線強度監測模塊、控制面板和電源輸入模塊。水溫傳感
器監測模塊包括溫度傳感器和溫度傳感器信號傳送電路,溫度傳感器
將采集到的水溫信號通過溫度傳感器信號傳送電路傳送給微控單元。
紫外線強度監測模塊包括紫外線強度傳感器和紫外線強度傳感器信
號傳送電路,紫外線強度傳感器將采集到的紫外線強度信號通過紫外
線強度傳感器信號傳送電路傳送給微控單元。控制面板包括LCD顯示
器、控制系統運行指示燈和功能按鍵,LCD顯示器包括LCD顯示屏和
LCD顯示器接口電路,微控單元將系統監測到的紫外線強度信號、水
溫信號和光源狀態信息通過LCD顯示器接口電路傳送到LCD顯示屏
上,功能按鍵包括按鍵模塊和按鍵接口電路,按鍵模塊將采集到的外
部指令信號通過按鍵接口電路傳送給微控單元。電源輸入模塊通過系
統電源接口給系統供電。

本發明還包括水源紫外線殺菌器控制系統控制紫外線對水源消
毒的方法,包括步驟:(1)放入適量的水源,開啟紫外線殺菌器和控
制系統,控制系統控制面板的LCD屏上顯示出控制系統通過水溫傳感
器監測模塊和紫外線強度監測模塊測得的紫外線強度數值、水溫數值
和紫外線光源運行時間數值;(2)根據步驟(1)中得到的水溫數值調節
光源紫外線強度;(3)根據步驟(1)中得到的紫外線強度數值分段累計
光源運行的時長,估算紫外線燈的實際使用壽命;(4)根據控制系統
控制面板上的系統故障報警指示燈調節光源紫外線強度、水溫,關閉
或重啟所述紫外線殺菌器。

本發明水源紫外線殺菌器控制系統及其控制方法通過對水溫的
監控信息調節紫外線強度,通過對紫外線燈管本身的監控提高了紫外
線殺菌器的穩定性和安全性,改善了設備的可維護性,運行成本低。

附圖說明

圖1是本發明水源紫外線殺菌器控制系統控制面板示意圖。

圖2是水源紫外線殺菌器控制系統原理圖。

圖3是水源紫外線殺菌器控制系統電路模塊圖。

圖4是紫外線強度監測模塊控制累時器的程序簡圖。

具體實施方式

本發明水源紫外線殺菌器控制系統包括微控單元、水溫傳感器監
測模塊、紫外線強度監測模塊、控制面板和電源輸入模塊。水溫傳感
器監測模塊包括溫度傳感器和溫度傳感器信號傳送電路,溫度傳感器
將采集到的水溫信號通過溫度傳感器信號傳送電路傳送給微控單元。
上述溫度傳感器信號傳送電路的作用是將溫度傳感器發送來的信號
加工處理成模塊能夠接受的工業標準信號,可以采用現有的慣常設
計,也可以采用適用于特殊處理器的專用設計,具體是溫度傳感器信
號傳送電路包括信號放大電路和數據采集器,水溫信號經信號放大電
路轉換為標準工業信號后輸入數據采集器,數據采集器將收到的標準
水溫信號轉換為數字信號傳送給微控單元。紫外線強度監測模塊包括
紫外線強度傳感器和紫外線強度傳感器信號傳送電路,紫外線強度傳
感器將采集到的紫外線強度信號通過紫外線強度傳感器信號傳送電
路傳送給微控單元。上述紫外線強度傳感器信號傳送電路的作用是將
紫外線強度傳感器發送來的信號加工處理成模塊能夠接受的工業標
準信號,可以采用現有的慣常設計,也可以采用適用于特殊處理器的
專用設計,具體是紫外線強度傳感器信號傳送電路包括信號放大電路
和數據采集器,紫外線強度信號經信號放大電路轉換為標準工業信號
后輸入數據采集器,數據采集器將收到的標準紫外線強度信號轉換為
數字信號傳送給微控單元。控制面板包括LCD顯示器、控制系統運行
指示燈和功能按鍵,LCD顯示器包括LCD顯示屏和LCD顯示器接口電
路,LCD接口電路通過內部12C總線與微控單元連接,以最少的10
口實現主從通訊。微控單元將系統監測到的紫外線強度信號、水溫信
號和光源狀態信息通過LCD顯示器接口電路傳送到LCD顯示屏上,功
能按鍵包括按鍵模塊和按鍵接口電路,按鍵模塊可以采用消抖動處理
電路對按鍵信號進行優化,按鍵信號以標準的TTL電平形式輸出,按
鍵模塊將采集到的外部指令信號通過按鍵接口電路傳送給微控單元。
電源輸入模塊通過系統電源接口給系統供電。

水源紫外線殺菌器在運行過程中,隨著工況狀態不斷的變化,光
源燈管的工作狀態也在不斷的調整,為了保證紫外線光源燈管正常工
作,及時發現光源發生的問題,本方案還包括紫外線光源故障檢測報
警系統,具體是水源紫外線殺菌器控制系統還包括光源故障狀態監測
模塊,光源故障狀態監測模塊包括光源故障狀態輸入電路、光源故障
信號傳送電路和光源故障報警輸出電路,光源故障狀態輸入電路將采
集到的光源故障狀態信號通過光源故障信號傳送電路傳送給微控單
元,微控單元將收到的故障信號轉換成外部設備可識別信號通過光源
故障報警輸出電路輸出。上述光源故障信號傳送電路的作用是將光源
故障狀態輸入電路發送來的信號加工處理成模塊能夠接受的工業標
準信號,可以采用現有的慣常設計,也可以采用適用于特殊處理器的
專用設計,具體是光源故障信號傳送電路包括光電隔離器和數據采集
器,光源故障狀態信號經過光電隔離器輸入數據采集器,數據采集器
將收到的光源故障狀態信號轉換為數字信號傳送給微控單元。光源故
障報警輸出電路包括功率繼電器,光源故障報警輸出電路通過功率繼
電器與外部聲光報警器電連接或作為中控系統的報警輸入點。光電隔
離器是一種以光為媒介把輸入端信號耦合到輸出端的光電耦合器,實
現了“電-光-電”的信號轉換,具有體積小、壽命長、無觸點,抗
干擾能力強,輸出和輸入之間絕緣,單向傳輸信號等優點。基于以上
方案,本方案的控制面板也增加了相應的功能,具體是控制面板還包
括系統故障報警指示燈,系統故障報警指示燈包括紫外線強度低報警
指示燈、系統超溫報警指示燈和光源故障報警指示燈,操作人員根據
上述報警指示燈的提示進行相關操作。

為了降低操作人員的勞動強度,減少車間現場的工人數量,提高
整體設備的運行效率,本方案還包括遠程控制方案,具體是水源紫外
線殺菌器控制系統還包括RS485通訊接口電路,RS485通訊接口電路
包括RS485電平轉換芯片,RS485通訊接口電路通過RS485電平轉換
芯片與DCS中央控制系統電連接。上述方案實現了DCS等中央控制系
統對紫外線殺菌器的遠程控制。基于以上方案,本方案的控制面板也
增加了相應的功能,具體是控制面板還包括RS485通訊指示燈,RS485
通訊指示燈指示RS485通訊接口電路的工作狀態。

本發明還包括水源紫外線殺菌器控制系統控制紫外線對水源消
毒的方法,包括以下步驟。

(1)放入適量的水源,開啟紫外線殺菌器和控制系統,控制系統
控制面板的LCD屏上顯示出控制系統通過水溫傳感器監測模塊和紫
外線強度監測模塊測得的紫外線強度數值、水溫數值和紫外線光源運
行時間數值。

(2)根據步驟(1)中得到的水溫數值調節光源紫外線強度。低壓紫
外線燈在工作時會受到水溫的影響,一般而言,水溫在20℃是低壓
紫外線燈的最佳水溫值,當水溫低于或者高于20℃時會導致紫外線
輻射輸出量的降低,當溫度低于5℃時,紫外線的強度將受到更大的
影響,嚴重影響紫外線燈的正常工作,上述情況對于中壓紫外線燈也
存在一定的影響。為了彌補水溫對紫外線燈管的影響,本方案根據水
溫傳感器監測模塊反饋的信號調節紫外線的強度,或通過水源溫度的
控制配合紫外線燈的工作要求。具體可以是,當水溫低于或高于設定
參數時,適當增強紫外線照射的強度,保持水源消毒的質量,在水溫
超出可控范圍時,可以通過對源頭水源溫度的調節,配合紫外線燈的
工作參數要求。

(3)根據步驟(1)中得到的紫外線強度數值分段累計光源運行的
時長,估算紫外線燈的實際使用壽命。現有紫外線殺菌燈采用累時器
控制紫外線燈的工作時長累計,累時器控制式方只能通過燈的運行壽
命為依據作為更換光源的標準,不能有效利用燈管,而上述步驟根據
紫外線強度監測模塊反饋的信號判斷燈管的工作狀態,確定燈管的實
際使用時長,燈管的實際使用壽命更長。在上述基礎上,本方案還可
以對紫外線光源集成中的每個光源(燈管)實行分別的監測,例如16
根燈管光源的適時監測,提高光源信息的反饋精度。

(4)根據控制系統控制面板上的系統故障報警指示燈調節光源紫
外線強度、水溫,關閉或重啟所述紫外線殺菌器。上述過程使得中控
系統能夠及時掌握紫外線殺菌器及其工作環境的各種狀態信息,及時
作出應對操作。

為了實現自動化遠程控制,本方案的上述步驟可以通過遠程通訊
接口實現與中控系統(DCS,PLC等遠程集中控制系統)的連接,即控
制系統采用RS485通訊接口電路與DCS中央控制系統電連接,DCS中
央控制系統通過RS485通訊接口電路遠程控制紫外線殺菌器運行,以
便于實時監測紫外線殺菌器的工作狀態。

本方案的水源紫外線殺菌器控制系統及其控制方法采用水溫傳
感器監測模塊,根據水溫對紫外線輸出的影響曲線控制紫外線殺菌器
的工作狀態,采用紫外線強度監測模塊加強對紫外線燈管的適時監
控,可以實現單機對16根光源實時監測,采用光源故障狀態監測模
塊實現頻繁啟動報警功能,提高了紫外線光源的使用壽命,采用
RS-485通訊接口實現了DCS等中央控制系統對紫外殺菌的遠程控制。
本方案涉及的電路、模塊以及電子元器件均可以采用現有技術的慣常
設計,也可以根據個案需要作出適應性改變。基于以上特點,本方案
的水源紫外線殺菌器控制系統及其控制方法增強了紫外線殺菌器的
安全性、可控性、穩定性和可維護性,相比現有的方案具有突出的實
質性特點和顯著的進步。

本方案的水源紫外線殺菌器控制系統及其控制方法并不限于實
施例公開的內容,實施例中出現的技術方案可以單獨存在,也可以相
互包含,本領域技術人員根據本方案結合公知常識作出的簡單替換方
案也屬于本方案的范圍。

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一種 水源 紫外線 殺菌 控制系統 及其 控制 方法
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