CC BY
176
Финаев Валерий Иванович
Технологический институт федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге.
E-mail: [email protected].
347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.
Тел.: 88634371773.
Кафедра систем автоматического управления; заведующий кафедрой. Битюцкая Наталья Ивановна
ГОУ ВПО Пятигорский государственный технологический университет.
E-mail.: [email protected].
357500, . , . 40- , 56.
Тел.: 88793399172.
Finaev Valery Ivanovich
Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”.
E-mail: [email protected].
44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia.
Phone: 88634371773.
The Department of Automatic Control Systems; post-graduate student; head chair.
Bitutsaya Nataliya Ivanovna
State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education “Pyatigorsk State University of Technology”.
E-mail.: [email protected].
56, 40 Let Octyabrya, Pyatigorsk, 357500, Russia.
Phone: 88793399172.
УДК 55:504
Б.В. Мамутов
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ
Рассматривается решение задачи автоматизированного контроля качества воды. Рассматриваемая система обладает универсальностью, позволяющей ее при незначительных изменениях переключаться из достаточно специфичной области информирования водоочистных сооружений о качестве поступающей воды, на целый круг новых проблем, таких как экологический мониторинг.
Вода; экология; контроль.
B.V. Mamutov CAS OF WATER QUALITY CONTROL
The decision of task of the automated control of quality of water is examined. The examined system possesses universality, allowing it at insignificant changes commuted from the specific enough area of informing of waste-water treatment facility about quality of acting water, on the whole circle of new problems, such as an ecological monitoring.
Water; ecology; control.
Работа предприятий энергетической промышленности является ощутимым фактором воздействия на окружающую среду. Тепловое, химическое, радиоактив-
ное и другие загрязнения окружающей среды и особенно воды в последние десятилетия вызывают озабоченность специалистов и тревогу общественности. Проблема
защиты окружающей среды в XXI в. стала наиболее значимой для большинства промышленно развитых стран.
На планете стала ощутимой нехватка воды, которую мог бы безбоязненно по. -
тивная сеть контроля состояния водных ресурсов, отработанной воды энергетиче-, -
пасности и залогом устойчивого развития современного общества [1].
В последние десятилетия общество все шире использует в своей деятельности сведения о состоянии природной среды. Эта информация нужна в повседневной , , , -тельствах — для оповещения о надвигающихся опасных явлениях природы. Но изменения в состоянии водных ресурсов происходят и под воздействием биосфер,
(ГРЭС), поэтому определение вклада антропогенных изменений представляет также специфическую задачу.
Автоматизированная система контроля качества воды должна информировать оператора об отклонении от нормы важнейших параметров воды, влияющих на .
Проектируемая система содержит два вида модулей - центральный модуль и .
информации от периферийных модулей, представление этой информации в виде, понятном оператору. В задачи периферийного модуля входит опрос датчиков, измеряющих параметры воды, анализ информации, преобразование полученной информации к виду, удобному для передачи по каналам связи.
В периферийный модуль включены различные датчики, такие как датчик , , ,
, .
Увеличение мутности воды, поступающей на водоочистные сооружения, требует увеличения количества коагулянта [2]. Уменьшение мутности приводит не только к уменьшении дозы коагулянта, но, зачастую, и к выводу каких либо шагов водоочистки из технического процесса.
Увеличение содержания нитратов приводит к необходимости использования .
Понижение жесткости воды приводит к необходимости подщелачивания, а
- .
, , -
ние на процесс коагуляции.
Повышение температуры улучшает процесс коагуляции, а понижение приводит к возможности применения альтернативных коагулянтов и флокулянтов [2].
Каналы передачи информации могут быть различными. Например, коммутируемая телефонная линия, канал мобильной радиосвязи стандарта GSM, радиоканал, компьютерные сети, Internet и др.
В связи с поставленной задачей и имеющимся набором инструментов, для её ,
контроля качества воды может быть представлена в виде, показанном на рис. 1.
( ),
( ), ( ).
Рис. 1. Общая структурная схема автоматизированной системы контроля
качества воды
Центральный модуль расположен в помещении оператора комплекса водо,
производиться выбор параметров очистки воды.
Структурная схема периферийного модуля показана на рис. 2.
На структурной схеме: ОК - объект контроля; Д - датчики, число которых зависит от количества параметров контроля; МК - микроконтроллер, который осуществляет преобразование информации к виду, удобному для передачи; в8М-модуль -, -мации; КС - канал связи стандарта в8М(900/1800), а именно 8М8-протокол передачи коротких сообщений.
Объект
конроля
* Д
Рис. 2. Структурная схема модуля сопряжения
В стандарте GSM используется узкополосный многостанционный доступ с временным разделением каналов (NB ТОМА). В структуре ТОМА кадра содержится 8 временных позиций на каждой из 124 несущих. Для защиты от ошибок в радиоканалах при передаче информационных сообщений применяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот (SFH) в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду. В стандарте GSM достигается высокая степень безопасности передачи сообщений; осуществляется шифрование сообщений по алгоритму шифрования с открытым ключом (RSA).
В модуле сопряжения применен микроконтроллер семейства AVR, что связанно с тем, что данные микроконтроллеры обладают всеми необходимыми качествами и аппаратными возможностями, необходимыми для решения поставленной .
Система команд AVR весьма развита и насчитывает до 133 различных инструкций. Почти все команды имеют фиксированную длину в одно слово (16 бит), что позволяет в большинстве случаев объединять в одной команде и код операции, и операнды. В последних версиях кристаллов "mega" AVR реализована функция .
В рассматриваемой системе контроля предполагается наличие необходимого набора датчиков с выходными сигналами, соответствующими государственной системе приборов и средств автоматики: датчик температуры - HEL-776; датчик мутности - APMS-10G; датчик нитратов - NITRATAX plus sc; датчик кислорода -АНИОН-4151 (410Д); датчик pH - InLab 406.
Функциональная схема модуля сопряжения системы контроля показана на рис. 3. На функциональной схеме представлены аппаратные средства микрокон-, , -чения к микроконтроллеру. Для сопряжения персонального компьютера используется стандартный сот-порт и устройство сопряжения max232.
-
(0-5 ) - -
тель 4...20 мА - 0...5 В фирмы Texas Instruments типа RCV420. Для его подключения к АЦП микроконтроллера введен дополнительный делитель напряжения, так как максимальное значение входного напряжения АЦП Uma^lin=2,5575 В, а максимальное выходное напряжение преобразователя RCV420 - UImax=5 В.
Рис. 3. Функциональная схема модуля сопряжения системы контроля
, -зованием в качестве канала передачи информации 8М8-протокола в8М-канала , , поддерживаемый 8М8-сообщениями. Разработан алгоритм приёма с датчиков информации, ее обработки и последующей передачи на в8М-модуль.
Разработанная автоматизированная система контроля качества воды решает ,
только в обычных водоемах, но и в водоемах технологического назначения, предоставляет оператору информацию для принятия своевременных управленческих .
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Вода России. Математическое моделирование в управлении водопользованием / Рос-НИИВХ. - Екатеринбург: АКВА-ПРЕСС, 2001.
2. Храновт И.Л. Управление водными ресурсами. Потоковые модели. - М.: Научный мир, 2001. - 295 с.
Мамутов Батр Вячеславович
Технологический институт федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге.
E-mail: [email protected].
347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.
Тел.: 88634371689.
Кафедра систем автоматического управления; аспирант.
Mamutov Batr Vjacheslavovich
Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”.
E-mail: [email protected].
44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia.
Phone: 88634371689.
The Department of Automatic Control Systems; postgraduate student.
