基于嵌入式的智能多壓供水控制系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、近年來，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對供水量的需求呈現(xiàn)快速放大的趨勢，由此造成供水用電量猛增，由于公眾節(jié)能意識的提高和能源價格的節(jié)節(jié)攀升，利用先進的控制技術、自動化技術降低供水系統(tǒng)能耗成為必然趨勢。
　　 本課題的研究目的主要是探討如何在變頻恒壓供水系統(tǒng)基礎上設計出更加節(jié)能的供水系統(tǒng)。由于供水系統(tǒng)的性能主要取決于其控制單元，因此本文將開發(fā)更加先進、節(jié)能的供水控制系統(tǒng)作為核心目標，并將節(jié)能環(huán)保理念貫穿于系統(tǒng)設計的各

2、個環(huán)節(jié)。
　　 本文對傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)模式及優(yōu)缺點進行了分析，肯定了當前基于變頻技術的恒壓供水方式相比于傳統(tǒng)供水系統(tǒng)在節(jié)能、工程量、空間等方面的優(yōu)勢。通過分析基于變頻控制技術的水泵揚程-流量工作曲線，結(jié)合實際運行過程中供水管網(wǎng)水體流動時產(chǎn)生沿程損失和局部損失的情況，提出將恒壓供水方式改進為多壓供水控制方式，當用戶用水量較大，超過一臺變頻泵額定功率時，系統(tǒng)采用常壓供水控制方式，優(yōu)先保證用戶出水口水壓充足；當用戶用水量較小，低于一

3、臺變頻泵額定功率時，該變頻泵工作于節(jié)能效果顯著的多壓智能切換模式，從而使系統(tǒng)能效比得到較大程度提升。
　　 為實現(xiàn)多壓供水控制系統(tǒng)實時響應，本文采用飛思卡爾公司帶協(xié)處理器的16位高性能微控制器(MCU)作為實時控制單元核心，它一方面通過高分辨率AD采樣通道對供水系統(tǒng)管網(wǎng)水壓、水質(zhì)等信息進行實時采集，一方面通過高性能DA輸出控制變頻器的工作頻率，從而間接控制變頻泵運轉(zhuǎn)速度，使整個供水系統(tǒng)形成典型閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)，只需工作人員設置

4、好合適的運行參數(shù)，系統(tǒng)即可實現(xiàn)智能化運行，減少了維護人員的工作量。
　　 為改進當前供水控制系統(tǒng)維護不便、操作界面不直觀、操作不方便以及沒有權(quán)限認證功能的普遍弊端，本文使用高性能嵌入式處理器PXA270(CPU)處理人機交互工作，使得供水系統(tǒng)運行狀態(tài)信息可以非常直觀的展現(xiàn)于5.6寸液晶顯示屏，對工作參數(shù)的設置則使用附著于LCD的觸摸板完成，方便了工作人員對供水系統(tǒng)的查看及設置，使得維護工作復雜度大大降低；并預留網(wǎng)絡接口為后續(xù)的遠

5、程控制服務提供支持。
　　 MCU與CPU在完成各自任務的同時，通過Modbus不斷進行信息交互，共同構(gòu)成了嵌入式智能多壓供水控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)在實驗室模擬環(huán)境下完成3個月的調(diào)試驗證，優(yōu)化了系統(tǒng)運行設置，設備人性化程度提高。之后在寧波某鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠進行了3個月的實際運行，運行結(jié)果證實該系統(tǒng)節(jié)能效果明顯，與原有恒壓供水方式同比節(jié)能達18％。
　　 鑒于我國人口眾多而且工業(yè)較為發(fā)達，對供水控制系統(tǒng)的市場需求較為龐大，如該供水控