放電等離子體污水處理智能測控系統(tǒng)的研究

【摘要】：放電等離子體污水處理技術是一種兼具臭氧/自由基、紫外光解、高能電子等理化效應于一體的高級氧化技術,對傳統(tǒng)方法難治理的水中污染物處理效果好,具有處理效率高、反應迅速、無二次污染等優(yōu)點。隨著放電等離子體污水處理技術研究的推進,距離其實際應用的時間也將越來越短,針對放電等離子體水處理工藝過程運行的檢測與控制也將逐漸納入技術整體研發(fā)過程,有必要開展放電等離子體水處理工藝過程測控系統(tǒng)的研究。本文針對放電等離子體污水處理工藝過程中關鍵參數的測控電路進行設計、仿真和研制,研究結果如下： 1、分析放電等離子體污水處理工藝過程及其特點,建立了基于RS485總線的集散分布式智能測控系統(tǒng)(DCS),采用PC機+單片機+信號調節(jié)電路三層分布式測控方案,設計了電氣參數、水質參數和氣體參數三個關鍵的參數測控電路,實現了放電等離子體污水處理過程中各關鍵參數的測控。 2、設計了一種基于準同步采樣算法的?工頻非正弦功率測量模塊,并利用一次加權法加速算法運算,解決了放電功率的測量問題；電導率測量電路采用頻率可調的雙極性脈沖電壓作為激勵源的測量方法,有效地削弱了影響電導率測量的極化效應和電容效應；PT100電阻測溫電路采用恒流源作為激勵源和四線制平衡接線方法,有效地降低了溶液溫度測量的誤差。 3、結合水流量測控的特點,提出了一種基于渦輪流量計、步進電機和改造后電動閥的水流量測控方法；結合氣體流量的測控特點,設計了測控系統(tǒng)對氣體質量流量控制器的控制電路,實現了氣體流量的有效測控。 4、建立了以ATMEGA128單片機為核心處理器的測控系統(tǒng)下位機,實現了對多路信號調節(jié)電路的有效控制；測控系統(tǒng)的PC上位機軟件采用虛擬儀器技術開發(fā)平臺LabVIEW進行開發(fā),實現測控系統(tǒng)的遠程控制、數據的進一步處理轉換和實時曲線及運行數據顯示等功能。 【關鍵詞】：放電水處理 運行參量 智能測控 AVR單片機 設計和仿真
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：X853
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 緒論11-15
• 1.1 智能測控技術概述11
• 1.2 放電等離子體污水處理技術工藝過程及其特點11-14
• 1.2.1 放電等離子體污水處理技術的介紹11-12
• 1.2.2 放電等離子體污水處理工藝過程12-13
• 1.2.3 放電等離子體污水處理工藝過程主要影響因素分析13-14
• 1.3 本課題的研究內容14-15
• 2 放電等離子體污水處理智能測控系統(tǒng)設計15-27
• 2.1 智能測控系統(tǒng)的總體結構設計15-16
• 2.2 智能測控方法分析及傳感器選擇16-25
• 2.2.1 水氣流量測控方法17
• 2.2.2 基于準同步采樣算法的輸入功率的測量原理17-21
• 2.2.3 溶液電導率測量原理及傳感器21-23
• 2.2.4 水溫測量原理及傳感器23-24
• 2.2.5 pH值測量原理及傳感器24-25
• 2.2.6 氣體溫濕度及其他水質參數的測量25
• 2.3 本章小結25-27
• 3 放電等離子體污水處理智能測控系統(tǒng)的硬件設計27-50
• 3.1 放電等離子體污水處理智能測控系統(tǒng)的硬件結構27-28
• 3.2 輸入功率測量電路28-32
• 3.2.1 電壓測量電路28-30
• 3.2.2 電流測量電路30-31
• 3.2.3 電壓電流信號采集電路31-32
• 3.3 水質參數的測控32-41
• 3.3.1 電導率測量電路32-34
• 3.3.2 pH值測量電路34-36
• 3.3.3 溫度測量電路36-38
• 3.3.4 pH值和溫度信號采集電路38
• 3.3.5 水流量測控電路38-41
• 3.4 氣體參數的測控41-44
• 3.4.1 氣體溫濕度的測量41-42
• 3.4.2 氣體流量測控電路42-44
• 3.5 系統(tǒng)內設備開關控制電路44-45
• 3.6 數據存儲45
• 3.7 人機接口電路45-48
• 3.7.1 鍵盤電路46
• 3.7.2 液晶顯示電路46-47
• 3.7.3 RS485通信電路47-48
• 3.8 系統(tǒng)電源電路48
• 3.9 本章小結48-50
• 4 放電等離子體污水處理智能測控系統(tǒng)的軟件設計50-63
• 4.1 AVR軟件編程環(huán)境51-53
• 4.1.1 AVR Studio和WinAVR聯合編譯環(huán)境的建立51-53
• 4.2 放電等離子體污水處理智能測控系統(tǒng)模塊驅動程序53-58
• 4.2.1 AVR單片機初始配置53
• 4.2.2 主從模塊通信程序53-54
• 4.2.3 AD7705和TLC2543驅動程序54-56
• 4.2.4 AT24C256驅動程序56
• 4.2.5 PG160128液晶模塊驅動程序56-57
• 4.2.6 MAX517、DS1302和SHT71驅動程序57
• 4.2.7 電導率雙脈沖電源產生與LF398驅動程序57-58
• 4.2.8 精準定時的程序設計58
• 4.3 放電等離子體污水處理智能測控系統(tǒng)應用程序設計58-62
• 4.3.1 系統(tǒng)下位機人機交互界面60-61
• 4.3.2 系統(tǒng)上位機應用程序61-62
• 4.4 本章小結62-63
• 5 放電等離子體污水處理智能測控系統(tǒng)的抗干擾設計與實驗分析63-72
• 5.1 主要干擾源及抗干擾措施63-64
• 5.1.1 主要干擾源分析63-64
• 5.1.2 抗干擾措施64
• 5.2 系統(tǒng)實驗結果分析64-70
• 5.2.1 輸入功率和電導率測量電路調試與分析65-67
• 5.2.2 電導率、PT100和pH值測量結果分析67-69
• 5.2.3 放電等離子體直流電暈放電污水處理小型系統(tǒng)測試69-70
• 5.3 本章小結70-72
• 結論72-74
• 參考文獻74-76
• 附錄A 電路原理圖76-77
• 附錄B 電路實物圖77-78
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況78-79
• 致謝79-80

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