VI международная научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов
«Современная информационная Украина: информатика, экономика, философия»,
институт искусственного интеллекта ДонНТУ
26 апреля 2012

Е.Э. Петрова, магистрант, В.П. Тарасюк, доц., к.т.н.

Донецкий национальный технический университет


МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ИНДЕКСА ИЛА
В АЭРОТЕНКЕ В СРЕДЕ LABVIEW


В условиях сложной экологической ситуации, обусловленной сбросами загрязненных сточных вод в окружающую среду, актуальна тема повышения качества очистки наиболее эффективным на сегодняшний день методом аэробной биологической очистки путем внедрения автоматизированных систем контроля необходимых параметров с возможностью прогнозирования.


Основная часть. О качестве очистки воды биологическим методом судят по состоянию применяемой в данном методе биологически активной массы активного ила. Одним из важных ее показателей является индекс ила, или иловый индекс, определяемый выражением


I = V0.5 / d, (1)

где V0.5 — доза ила по объему, см3/дм3; d — доза ила по массе, г/дм3. [1].

Индекс ила характеризует способность ила к оседанию и уплотнению. Основная задача процесса биологической очистки — поддержание стабильности илового индекса. Таким образом видна актуальность разработки электронной системы контроля индекса активного ила в аэротенке. Задачей данной работы является имитационное моделирование предлагаемой системы контроля индекса ила в аэротенке, структура которой представлена на рис. 1.


Рис. 1 — Структурная схема электронной системы контроля индекса ила.

Предлагаемая электронная система контроля индекса ила состоит из измерительной части системы преобразования и управления на основе микропроцессора. Измерительная часть представлена седиментационным сосудом, по всей длине которого расположены фотопреобразователи на основе фотодиодов, а в верхней части сосуда светоизлучатель. Датчик уровня жидкости срабатывает при заполнении необходимого объема пробы, сигнал от которого поступает в микропроцессорную систему, где формируется сигнал остановки электромеханизма забора пробы. После заполнения емкости исследуемая жидкость отстаивается в течение 30 минут, причем каждые 3 минуты включается освещение и производится измерение освещенности по всей длине сосуда с помощью фотоприемников, судя по которой можно сделать вывод о плотности осадка по всей длине измерительной емкости.

Передняя панель промоделированной системы в среде LabView показана на рис. 2. Скорость заполнения и задержка сигналов задаются в отдельной вкладке «Настройка» (см. рис. 4). Есть возможность задания начальной концентрации ила в литровом сосуде.





Рис. 2 — Передняя панель системы контроля индекса ила
Рис. 3 — Блок заполнения сосуда пробой

Для возможности задания задержки в выполнении блоков заполнения сосуда (см. рис. 3), освещения и преобразования сигнала использованы Timed sequence.


Рис. 4 — Вкладка настроек системы

Оптическая часть системы контроля индекса ила реализуется отдельной подсистемой, которая учитывает и строит спектральные характеристики светоизлучателя и приемника излучения, рассчитывает потоки излучения на всех этапах передачи светового сигнала (см. рис. 5).

Среда активного ила также моделируется отдельным блоком. В ее основу положена аналитическая зависимость изменения концентрации ила, полученная экспериментальным путем.

а) б)
Рис. 5 — Передняя панель оптической части системы
а) источник света, б) фотоприемник (фотодиод)

Результат моделирования изменения концентрации, полученный в LabView и в MathCad представлен на рис. 6.


а)
б)
Рис. 6 — Результат моделирования изменения концентрации, полученный в а) LabView и б) MathCad

Предложенная модель системы контроля индекса ила позволяет моделировать процесс оседания ила в седиментационном сосуде, задаваясь параметрами системы и ила. Ее основа может быть использована в системе прогнозирования, контроля и управления биологическим процессом очистки сточных вод в аэротенке.

Литература

  1. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. — М.: АКВАРОС, 2003 г. — 512с.