《給排水工程儀表與控制》第二版

思考題與習(xí)題答案第一章1.自動控制系統(tǒng)的作用是什么？與人工控制系統(tǒng)有什么共同點？有什么差別？

2．自動控制系統(tǒng)有哪些基本組成部分?各部分的作用是什么？

答：一個自動控制系統(tǒng)只要由以下基本見構(gòu)成：①整定文件：也稱給定文件，給出了被控量應(yīng)取的值②測量元件：檢測被控量的大?、郾容^文件：用來得到給定值與被控量之間的誤差④放大元件：用來將誤差信號放大，用以驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)⑤執(zhí)行元件：用來執(zhí)行控制命令，推動被控對象⑥校正元件：用來改善系統(tǒng)的動靜性能⑦能源元件：用來提供控制系統(tǒng)所需的能量。

3．自動控制系統(tǒng)由哪些形式？

答：(1)閉環(huán)控制;(2)開環(huán)控制；(3)復(fù)合控制。

4．方塊圖和傳遞函數(shù)有什么作用？

答：方塊圖和傳遞函數(shù)是自動化理論的重要基礎(chǔ)。通過方塊圖可以直接看出各環(huán)節(jié)的聯(lián)系，及環(huán)節(jié)對信號的傳遞過程；而傳遞函數(shù)可以用來描述環(huán)節(jié)或自動控制系統(tǒng)的特性，將輸入----輸出關(guān)系一目了然表示出來。

5.

.分析各種典型環(huán)節(jié)的動態(tài)特性極其特點。

①比例環(huán)節(jié)也稱放大環(huán)節(jié)，特點是當(dāng)輸入信號變化時輸出信號會同時以一定的比例復(fù)現(xiàn)輸入信號的變化。傳遞函數(shù)：G（s）=k（k為放大系數(shù)），Y（s）=KX（s）,y(t)=kx(t)。②一階環(huán)節(jié)也稱一階慣性環(huán)節(jié)，當(dāng)輸入信號做階躍變化后，輸出信號立刻以最大速度開始變化，曲線斜率最大，而后變化速度開始放慢，并越來越慢，最后達(dá)到一個新的穩(wěn)定狀態(tài)。傳遞函數(shù)：G(s)=k/Ts+1,X(s)=A/S(xu=A)。③積分環(huán)節(jié)：只要有輸入信號存在，輸出信號就一直等速的增加或減小，隨著時間而積累變化。傳遞函數(shù)：G（s）=k/b*s

Y(s)=kX(s)/TiS

y(t)=k/Ti

∫x(t)dt。④微分環(huán)節(jié)：微分作用的輸出變化與微分相同和輸入信號的變化速度成比例而與輸入信號大小無關(guān)，即輸入信號變化速度愈快，微分時間越長，微分環(huán)節(jié)輸出信號也愈大。傳遞函數(shù)：G(s)=Td*S，Y(s)=Td*S*X(s)，y(t)=Td*dx(t)/dt。⑤純滯后環(huán)節(jié)：當(dāng)輸入信號產(chǎn)生一個階躍變化時，他的輸出信號即不是立刻反應(yīng)輸入信號的變化，也不是慢慢的反應(yīng)，而是要經(jīng)過一段純滯后時間以后才等量的復(fù)現(xiàn)輸入信號的變化。傳遞函數(shù)：G(s)=e﹣zs，Y（s）=e﹣zs*X(s)

y(t)=x(t-τ)。

6．評價自動控制系統(tǒng)的過渡過程有哪些基本指標(biāo)？

答：評價自動控制系統(tǒng)的過渡過程基本指標(biāo)有：(1)最大偏差A(yù)；(2)過渡時間ts;(3)余差C；(4)衰減比；(5))振蕩周期Tp.

7.有哪些常用控制方式？

答：常用控制方式有：(1)位式控制；(2)比例控制；(3)比例積分控制；(4)比例積分微分控制。

9．邏輯代數(shù)有哪些基本運算？有哪些基本性質(zhì)？

答：邏輯代數(shù)基本運算有：(1)單變量運算:‘‘非’’函數(shù)，‘‘是’’函數(shù)；(2)雙變量(多變量)運算：‘‘與’’函數(shù)，‘‘或’’函數(shù)。

基本性質(zhì)為：置換律、結(jié)合律。

14．智能控制系統(tǒng)的基本功能和特點是什么？

答：智能控制系統(tǒng)的基本功能是：(1)容錯性；(2)多模態(tài)性；(3)全局性；(4)

混合模型和混合計算；(5)學(xué)習(xí)和聯(lián)想記憶能力；(6)動態(tài)自適應(yīng)性；(7)組織協(xié)調(diào)能力。特點：

第二章1、檢測儀器有哪些基本部分組成？各有什么作用？

答：檢測儀器的基本組成部分有傳感器、變換器、顯示器以及連接它們的傳輸通道。

傳感器的作用：感受到被檢測參數(shù)的變化，直接從對象中提取被檢測參數(shù)的信息，并轉(zhuǎn)換成一相應(yīng)的輸出信號。變換機的作用：將傳感器的輸出信號進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送、放大、線性變化貨轉(zhuǎn)變成統(tǒng)一的信號，供給顯示器等。顯示器的作用：想觀察者顯示被檢測數(shù)值的大小。傳輸通道的作用：連接儀表的各個環(huán)節(jié)，給各環(huán)節(jié)的輸入和輸出提供通道。

2、檢測儀表的性能指標(biāo)是什么？簡述重要性能指標(biāo)。

答：儀表的性能指標(biāo)是評價儀表性能的好壞、質(zhì)量優(yōu)劣的重要依據(jù)，它也是正確選擇和使用儀表，以達(dá)準(zhǔn)確檢測之目的所必須的具備和了解的知識。詳見P71-77。

3、水質(zhì)自動監(jiān)測站點如何選擇？

答：在主要污染部分的上游設(shè)對照子站，監(jiān)測本區(qū)域污染前的水質(zhì)狀況；在主要污染部分設(shè)立污染監(jiān)測子站，監(jiān)測本地區(qū)貨城市對河流的污染程度，并追蹤污染情況的變化；在主要污染區(qū)的下游，設(shè)立水質(zhì)自凈情況監(jiān)測子站，檢查水的自凈情況以及帶給下游的污染物程度。詳見P108-109

4、PH測量的基本方法和原理是什么？

答：PH測量的基本方法：電極電位法。原理是：PH計其主體是一個精密電位計，將電極插在被測溶液中，組成一個電化學(xué)原電池，通過測量原電池的電動勢并直接用pH值表示出來。酸度計種類繁多，但其結(jié)構(gòu)均由電極系統(tǒng)和高阻抗的電子管或晶體管直流毫伏計兩部分組成。電極與待測溶液組成原電池，以毫伏計測量電極間的電位差，電位差經(jīng)放大電路放大后，由電流表或數(shù)碼管顯示。

5、溶解氧測量的基本方法和原理是什么？

答：碘量法：在水中加入硫酸錳和堿性碘化鉀，水中的溶解氧將二價的錳氧化成四價錳，并生成氫氧化物沉淀。加酸后，沉淀溶解，四價錳又可氧化碘離子而釋放出與溶解氧量相當(dāng)?shù)挠坞x碘。以淀粉為指示劑，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋放出的碘，可計算出溶解氧含量。

高錳酸鉀法：用高錳酸鉀氧化亞鐵離子，消除干擾，過量的高錳酸鉀用草酸鈉溶液除去，生成的高價鐵離子用氟化鉀掩蔽。

疊氮化鈉修正法：疊氮化鈉在酸性條件下將亞硝酸根分解破壞。

膜電極法：氧敏感膜電極浸沒在電解質(zhì)溶液中的兩個金屬電極和氧選擇性半透膜組成。氧半透膜只允許透過半透膜和其他氣體，而幾乎完全阻擋水和溶解性固體。透過膜的氧在陰極上還原，產(chǎn)生的擴散電流與水樣中氧的濃度成正比，將濃度信號變成電信號，由電流計讀出。

電導(dǎo)測定法：利用非導(dǎo)電元素或化合物與溶解氧反應(yīng)產(chǎn)生能導(dǎo)電的離子，如氧化氮氣與溶解氧生成硝酸根離子，增加電導(dǎo)率，即可求得溶解氧含量。

7、濁度測量的基本方法和原理是什么？

答：濁度測量的基本方法：透光測定法，散色光測定法，透射光和散射光比較測定法，表面散射光法。原理都是光電光度法。

8、生化需氧量測量的基本方法和原理是什么？

答：生化需氧量（BOD）測量的基本方法：五天培養(yǎng)法、檢壓法、庫倫法、微生物電極法等。

五天培養(yǎng)法：水樣經(jīng)過稀釋后，在（20±1℃）條件下培養(yǎng)5天，求出培養(yǎng)前后水樣中溶解氧含量，二者的差值記為BOD5。如果水樣的五日生化需氧量未超過7mg/L，則不必進(jìn)行稀釋，可直接測定。

檢壓法：將水樣置于裝有一個以CO2吸收劑小池的密閉培養(yǎng)瓶中，當(dāng)水樣中的有機物被微生物氧化分解時，消耗的溶解氧則由氣體管中的氧氣補充，產(chǎn)生的CO2又被吸收池中的吸收劑吸收，結(jié)果導(dǎo)致密閉系統(tǒng)的壓力降低，用壓力計測出的壓力降低值來求出水樣中的BOD值，在實際測量中，先用葡萄糖—谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液校正壓力計，即可從壓力計中直接讀出水樣的BOD值。

9、化學(xué)需氧量（COD）測量的基本方法和原理是什么？

答：（1）供電電源；（2）信號傳輸；(3)所有I/O信號（開關(guān)量信號）均經(jīng)光電隔離設(shè)施；（4）配電箱、工作臺等電氣設(shè)備外殼均接保護(hù)地，計算機系統(tǒng)采用一點接地、系統(tǒng)浮空措施，控制共模干擾；（5）計算機系統(tǒng)的穩(wěn)壓電源具有過壓、欠壓和過流保護(hù)能力；前置機掉電，數(shù)據(jù)能持續(xù)保存24h，系統(tǒng)掉電數(shù)據(jù)存貯時間<10min；（6）軟件設(shè)計按工藝條件劃分模塊，并有數(shù)據(jù)糾錯、慮錯和改錯技術(shù)。

第四章1

混凝控制的目的與意義是什么？

目的：是水中的混濁物質(zhì)聚結(jié)形成具有一定力度及表面特性的絮凝體，為沉淀或過濾去除創(chuàng)造良好的條件。

意義：在保證效果的前提下，節(jié)約混凝劑消耗，是降低凈水成本的重要措施，經(jīng)濟(jì)意義十分重大。

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混凝控制技術(shù)有哪些類型？

經(jīng)典目測法

燒杯試驗法

模擬濾池法

數(shù)學(xué)模型法

膠體電荷控制法

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數(shù)學(xué)模型混凝控制技術(shù)的特點是什么？數(shù)學(xué)模型是如何建立的？

數(shù)學(xué)模型法是以若干原水水質(zhì)，水量參數(shù)為變量，建立其與投藥量之間的相關(guān)函數(shù)，即數(shù)學(xué)模型，計算機系統(tǒng)自動采集參數(shù)數(shù)據(jù)，并按此模型自動控制投藥。

數(shù)學(xué)模型的建立包括兩方面的內(nèi)容：一，模型參數(shù)的選取，這往往要綜合多年的生產(chǎn)經(jīng)驗、混凝試驗、數(shù)學(xué)統(tǒng)計檢驗以及參數(shù)的可測性等因素確定；二，模型中各項系數(shù)的確定，，這可以根據(jù)多年的運行資料，有統(tǒng)計分析確定，也可以對長期燒杯實驗的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析確定，然后再生產(chǎn)上加以修正。

4流動電流混凝控制技術(shù)的特點是什么？其基本組成是什么？

特點：單因子控制

小滯后系統(tǒng)

中間參數(shù)控制

基本組成：檢測，控制，執(zhí)行三大部分

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流動電流的基本原理和檢測原理是什么？流動電流參數(shù)有哪些基本特性？

基本原理：指在外力作用下，液體相對于固體表面流動而產(chǎn)生的電場的現(xiàn)象。

檢測原理：1966年，GERDES發(fā)明了活塞式“流動電流檢測器”，可以用于檢測水樣中膠體粒子的荷電特性。檢測器由檢測水樣的傳感器和檢測信號的放大處理器兩部分構(gòu)成。傳感器主要由圓形檢測室、活塞和環(huán)形電極組成，活塞和檢測室內(nèi)壁之間的縫隙構(gòu)成一個環(huán)形毛細(xì)空間。當(dāng)活塞在電機驅(qū)動下作往復(fù)運動時，水樣中的微粒附著在“環(huán)形毛細(xì)管”壁上形成一個微?！澳ぁ?，水流的運動帶動微?！澳ぁ睌U散層中反離子運動，從而在“環(huán)形毛細(xì)管”的表面產(chǎn)生交變電流，此電流由檢測室兩端的環(huán)形電極收集并經(jīng)放大處理后輸出。

基本特性:

表征水中膠體雜質(zhì)表面電荷特性。

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透光率脈動的產(chǎn)生與檢測儀的原理是什么？

如果懸浮液是連續(xù)流動的，并且每次被檢測的體積相同，則在該體積內(nèi)的顆粒數(shù)目由于同樣原因也隨機變化，且遵循泊松分布。在連續(xù)式濁度儀中，樣品體積內(nèi)顆粒數(shù)目的隨機變化會導(dǎo)致濁度的脈動。

當(dāng)懸浮液連續(xù)流過時，光束內(nèi)的真實顆粒數(shù)將在平均顆粒數(shù)V的周圍隨機變化，透射光強度也產(chǎn)生相應(yīng)的脈動。對于很小的樣品體積，因為顆粒數(shù)量的變化，有可能得到明顯的透射光強度脈動。

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高濁度水混凝控制有哪些技術(shù)？各有什么特點？

泥沙顆粒比表面積法

所用儀器設(shè)備比較復(fù)雜，檢測時間長，難于實現(xiàn)在線自動控制。

數(shù)學(xué)模型法

需要大量實驗數(shù)據(jù)，通過數(shù)理統(tǒng)計方法求出，另外計算公式也屬于經(jīng)驗公式，控制起來會有偏差。

透光脈動絮凝檢測技術(shù)的應(yīng)用

可以利用透光脈動絮凝檢測裝置檢測其絮凝情況并控制投藥量，從而成為新的高濁度水絮凝控制方法。

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絮體影像混凝投藥控制技術(shù)有什么特點？

沉淀水濁度與原水混凝后形成的絮凝體特征和沉淀情況有關(guān)，絮體形成得越好，沉淀越充分，沉淀水濁度越低。絮體粒徑增加時，體積質(zhì)量相應(yīng)減小。

絮體的大小、形狀可以反映在絮體圖像上，通過分析絮體的圖像，可以得到一個與沉淀水濁度相關(guān)性很好的參量

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對比分析現(xiàn)有混凝投藥控制技術(shù)各有什么優(yōu)缺點？

經(jīng)驗?zāi)繙y法正在各種先進(jìn)的技術(shù)所取代，燒杯實驗法也不適于工業(yè)過程的連續(xù)控制二只宜作為實驗室評價的一種手段。模擬濾池法是適用于一些特定場合的有一定發(fā)展前途的方法。數(shù)學(xué)模型法是投藥控制技術(shù)上的一個重要進(jìn)展，能迅速響應(yīng)原水水質(zhì)及水量參數(shù)的變化，滯后小，但可靠性差。流動電流法則以檢測的連續(xù)性而獨具特色，加之其系統(tǒng)的簡單性與應(yīng)用的靈活性、可靠性等特點，在國內(nèi)外已獲成功的應(yīng)用，為混凝投藥控制技術(shù)的發(fā)展展現(xiàn)了光明的前景

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混凝投藥智能復(fù)合控制技術(shù)特點是什么？

水處理加藥過程控制的最終目標(biāo)，是通過對原水水質(zhì)水量參數(shù)的分析，在線實時改變藥劑的投加量，使出水滿足各項水質(zhì)指標(biāo)，即通過不同的控制方法或控制算法，建立起怨誰參數(shù)與投藥量之間的關(guān)系。由于絮凝過程是一個復(fù)雜的物理、化學(xué)過程，其復(fù)雜性不僅僅表現(xiàn)在高維性上，更多的則是表現(xiàn)在系統(tǒng)信息的模糊性、不確定性

、偶然性和不完全性上，目前還很難通過對其化學(xué)反應(yīng)機理的研究，準(zhǔn)確地建立過程的數(shù)學(xué)模型。人工智能的邏輯推理、啟發(fā)式知識、專家系統(tǒng)等正是解決難以建立精確數(shù)學(xué)模型的控制問題的最為有力的工具，將其應(yīng)用于非線性混凝投藥控制系統(tǒng)的動態(tài)建模和辨識可不受非線性類型的限制。

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沉淀池控制主要有哪些內(nèi)容？

沉淀池的運行控制主要是，主要是沉淀池的排泥的控制。

12沉淀池排泥控制有哪些方法？

按池底積泥集聚程度控制

按沉淀池的進(jìn)水濁度、出水濁度，建立積泥量數(shù)學(xué)模型，計算積泥量達(dá)到一定程度后自動排泥，并決定排泥歷時

根據(jù)生產(chǎn)運行經(jīng)驗，確定合理的排泥周期、排泥歷時，進(jìn)行定時排泥

。

13濾池控制的基本內(nèi)容是什么？

濾池的自動控制基本上包括過濾、反沖洗兩個方面，其中以反沖洗為主，由于各種濾池的構(gòu)造、原理、反沖洗方式等不同，控制內(nèi)容與方法也有差別。

14濾池反沖洗的開始與結(jié)束各有哪些控制參數(shù)？如何應(yīng)用這些參數(shù)實施控制？

開始：率后水濁度監(jiān)控

濾池水頭損失監(jiān)控

定時控制

結(jié)束：反沖洗濁度監(jiān)控

定時控制

上述濾池反沖洗的開始與結(jié)束的控制方式可以交叉組合應(yīng)用，也可以將幾種方式共同應(yīng)用，當(dāng)其中的條件之一達(dá)到時，即應(yīng)當(dāng)開始或結(jié)束反沖洗。另外，控制系統(tǒng)還應(yīng)具有隨時人工指令強制反沖洗的功能。

反沖洗進(jìn)行的方式有采用各種濾池連續(xù)順序進(jìn)行的，也有采用各格濾池分別按各自的條件控制、獨立進(jìn)行反沖洗的。一般在生產(chǎn)上不允許多格濾池連續(xù)順序進(jìn)行的，在控制系統(tǒng)上應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的限制措施。

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氯氣的投加控制系統(tǒng)如何組成？有哪些控制形式？

根據(jù)負(fù)壓投加的原理，真空加氯系統(tǒng)由氣液分離器、真空調(diào)節(jié)器、加氯機、取樣泵、與氯分析儀、水射器、樓率檢測儀等組成。

流量比例前饋控制

余氯反饋控制

復(fù)合循環(huán)控制

其他控制方式

16供水企業(yè)監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)是什么？

城市自來水SCADA系統(tǒng)可劃分為5個組成部分：公司控制中心、水廠分控中心、管網(wǎng)測壓站、管網(wǎng)加壓站和水源井監(jiān)控站

第五章1、為什么要進(jìn)行污水處理廠水質(zhì)水量的檢測？

在污水處理場中，為了能使處理系統(tǒng)的運行安全可靠，獲得合格的處理水，或者運行中出現(xiàn)故障處理水質(zhì)惡化中，能采取有效措施；還包括遵照有關(guān)法規(guī)對處理廠排出物的檢測與記錄，以及為了在擴建與改造時提供有用的資料和統(tǒng)計值等。

2、污水處理廠的常規(guī)檢測項目有哪些？這些檢測項目對污水處理廠的運行和控制有何意義？

常規(guī)檢測項目：（1）流量與其他有關(guān)量：○1各處理設(shè)施的進(jìn)水流量○2沉砂池的水位○3沉砂量、篩渣量○4初次沉淀池的排泥量○5供氣量，氣水比，單位曝氣池容積的供氣量○6回流污泥量，回流比○7剩余污泥量○8濃縮污泥量○9消化氣產(chǎn)量、循環(huán)氣量⑩投藥量（混凝劑等）、投藥率○11濾餅或脫水污泥重量○12其他雜用水量○13各種設(shè)施與設(shè)備的耗電量○14燃料用量（重油、消化氣等）○15焚燒的灰分量

（2）污水與污泥的質(zhì)

：水溫、pH值、ss、

vss

、DO、BOD、COD、有機氮、總磷、污水沉降比等指標(biāo)

意義：

3、取樣位置對檢測結(jié)果有何影響？舉例說明。

沉砂池：了解進(jìn)入污水處理廠污染物總量的最重要場所，取水應(yīng)避開返回廢水，為了避開大塊的漂浮物，應(yīng)當(dāng)從水面以下50cm處取樣并迅速移至試樣瓶；

初次沉淀入口池：進(jìn)口濃度高，其濃度變化受其他處理設(shè)施排水泵的運行時間的影響很大，應(yīng)當(dāng)增加取樣次數(shù)；

初次沉淀出口：沉淀后污水能較好的混合，可以說曝氣池入口是最好的取樣位置；

曝氣池內(nèi)：不同位置的水樣檢測值大不相同，應(yīng)當(dāng)依次從其進(jìn)口至出口幾個位置取樣。鼓風(fēng)曝氣時，在擴散器上釋放氣泡的位置附近取樣；機械攪拌時，在稍微遠(yuǎn)離攪拌葉片處取樣；

回流污泥泵：短時間濃度可能變化很大，應(yīng)短時間內(nèi)取樣；

二次沉淀池出口或排放口：每個二次沉淀池出水ss濃度不同，在匯集各池出水渠道或排放口錢計量槽取樣；

4、儀表設(shè)備的安裝位置取決于哪些因素？你認(rèn)為本書圖5.2和圖5.3給出污水和污泥處理系統(tǒng)的典型的儀表安裝示意圖中的儀表安裝在將來還應(yīng)當(dāng)如何改進(jìn)和完善？

檢測方法和檢測設(shè)備的質(zhì)量和可靠性，還要考慮濕度、腐蝕氣體、可燃性氣體、振動等周圍環(huán)境，傳送距離，產(chǎn)生誤差的可能性等影響因素，海英注意不同檢測設(shè)備對環(huán)境條件與場所的特殊要求，以及檢測設(shè)備與控制設(shè)備的接口對檢測場所的要求等。

5

、在選擇儀表類型與檢測方法時，應(yīng)綜合考慮那些因素與條件？當(dāng)有些因素相互矛盾時，應(yīng)如何考慮？

答：應(yīng)考慮因素與條件：（1）檢測的目的

（2）檢測的環(huán)境條件

（3）檢測精度、重現(xiàn)性與響應(yīng)性

（4）維護(hù)管理性

（5）檢測對象的特殊性

（6）各種信號的特征

（7）檢測范圍

當(dāng)有些因素相互矛盾時，應(yīng)：根據(jù)儀表設(shè)備的設(shè)計安裝的基本原則與注意事項，來選擇最合適的檢測方法必要的最小限度的儀表設(shè)備，使之既能滿足工藝設(shè)計與自動控制提出的檢測要求，又盡可能降低建設(shè)與運行費用。

6、你認(rèn)為表5.3和表5.4給出的不同處理設(shè)施的的各種檢測項目中，哪些是必需的？哪些不是絕對必需的？

答：表5.3中

必需的：（1）量的檢測中：各處設(shè)施的進(jìn)水流量；初次沉淀池的排泥量；曝氣池的供氣量，氣水比，單位曝氣池容積的供氣量；回流污泥量，回流比；剩余污泥量；濃縮污泥量；污泥消化池的消化氣產(chǎn)量、循環(huán)氣量（即攪拌用氣量）；各種設(shè)施與設(shè)備的耗電量。（2）質(zhì)的檢測中：水溫；pH值；消化池內(nèi)的溫度；DO；COD；混合液污泥濃度（MLSS）；污泥沉降比（SV）。其余的為不是絕對必需的。

表5.4中

必需的：？

7流量的檢測在污水處理廠的管理中有何重要意義？在各種流量計中，選擇最適宜的流量計應(yīng)當(dāng)綜合考慮哪些因素？

答：意義：流量是污水處理行業(yè)生產(chǎn)過程中常用的過程控制參數(shù)，時污水處理行業(yè)一個重要的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)。應(yīng)考慮因素：檢測設(shè)備與檢測方法是否得當(dāng)，對檢測精度、可靠性與經(jīng)濟(jì)性都有不可忽視的影響。檢測方法應(yīng)當(dāng)與其檢測目的、設(shè)備的使用條件以及安裝位置的環(huán)境相適應(yīng)，并便于維護(hù)管理。首先，檢測方法應(yīng)因其檢測對象不同而異，因檢測儀表的傳感器大都安裝在現(xiàn)場，所以要對其腐蝕、溫度、天氣、懸浮物的附著和沉積，以及其他因素等外部條件予以充分注意。

8.簡述巴氏計量槽的工作原理，為什么在污水處理廠的最終出水管渠中經(jīng)常采用巴氏計量槽來計量其總處理水量？

答：巴氏計量槽的工作原理是有收縮喉道的明渠，根據(jù)水渠推算其流量。因為他具有水頭損失小，由SS造成堵塞的可能性小，運行管理簡單，費用不昂貴

9.在污泥濃度的檢測方式中，光學(xué)式檢測儀和超聲波式檢測儀的各自工作原理是什么？在使用中分別應(yīng)注意哪些事項？

答：光學(xué)式檢測儀又分為投射光式、散射光式、和投射光式，投射光式檢測儀將裝有式樣的測定管夾在對置的一對光源和受光器中間，照射在試樣上的光被SS吸收并散射，到達(dá)受光器的透射量發(fā)生衰減。根據(jù)受光器得到的透光亮與SS濃度的相關(guān)關(guān)系檢測MLSS。散射光式檢測儀從光源發(fā)射到試樣的光因SS存在而形成散射，根據(jù)受光器接收的散射光量與SS濃度的相關(guān)關(guān)系，檢測MLSS濃度。透光散射光式檢測儀根據(jù)受光器得到的透光量與SS濃度的相關(guān)關(guān)系來檢測MLSS濃度。

在使用光學(xué)式檢測儀時應(yīng)注意以下事項：

1.免由于檢視窗口的污染引起的檢測誤差，應(yīng)當(dāng)定期清洗。

2.了避免由于來自上方直射日光等強光的射入引起的誤差，檢測儀的傳感部分常常放置在水面以下30~50cm處。

3.于MLSS檢測儀是根據(jù)光學(xué)原理測定MLSS濃度，當(dāng)被檢測的混合液顏色變化影響透光率變化時，宜使用受其影響較小的透光散射光式檢測儀。

4.對MLSS檢測儀進(jìn)行校正時，將MLSS的手分析值和MLSS檢測儀的測定值進(jìn)行比較，并作成相關(guān)關(guān)系的曲線圖，用來校正檢測儀。手分析某一被檢測試樣后，依次稀釋該試樣，并求出與MLSS檢測儀測定值之間的相關(guān)關(guān)系，來校正MLSS檢測儀。

超聲波式檢測儀的工作原理是將一對超聲波發(fā)射器與接收器相對安裝在測定管兩側(cè)，超聲波在傳播時被污泥中的固形物吸收和分散而發(fā)生衰減，其衰減量與污泥濃度稱正比，通過測定超聲波的衰減量來檢測污泥濃度。

使用超聲波式檢測儀應(yīng)注意的事項如下：

1.氣泡將異常地增大超聲波的衰減量而引起檢測誤差。若氣泡較多時，應(yīng)當(dāng)采用帶有加壓消泡裝置的檢測儀，消泡后再檢測。另外，也要注意由于污泥的腐敗或攪拌后空氣卷入污泥中，使消泡困難，難于去除氣泡對檢測值影響的情況。

2.有加壓消泡裝置時，應(yīng)定期檢查加壓機構(gòu)和空氣壓縮機，排出空氣罐中的水。

3.由于季節(jié)變化而引起污泥顆粒形狀的變化，或者由于污泥混合后不均質(zhì)的情況，應(yīng)用正常的污泥檢測結(jié)果來校正。

4.加壓消泡裝置時，由于其檢測是按更換污泥——加壓——檢測的程序進(jìn)行，每檢測一次約需要5min左右，因此，當(dāng)泵是間歇運行時，如果隨著泵的啟動開始檢測的話，能夠順利地更換需要檢測的污泥。

10.簡述COD自動檢測儀，UV計，TOC自動檢測儀和TOD自動檢測儀的工作原理。

答：COD自動檢測儀是將指定的檢測步驟自動化了的儀器，每隔1~2h間歇自動檢測，根據(jù)氧化分解的條件有酸性法檢測儀和堿性法檢測儀。

UV計利用溶解性有機物吸收紫外線范圍波長光的特性，將水樣連續(xù)送進(jìn)測定瓶，用紫外線照射，然后根據(jù)其吸光度來檢測其污染程度。

TOC

自動檢測儀工作原理是在水樣中加酸，用氮氣吹脫水中的無機碳，然后在高溫與催化劑存在的條件下，使水樣通過含有一定氧濃度的載流氣體進(jìn)行燃燒，用非分散型紅外線分析儀檢測氣體燃燒爐中的CO2濃度，據(jù)此求出水樣中有機碳濃度。

TOD自動檢測儀的原理是將水樣和含有一定量氧的載流氣體一樣，送入高溫加熱后的催化劑填充燃燒管中，使水樣中的有機物氧化分解，然后測定消耗的氧量。

11、呼吸儀可以測定活性污泥的呼吸速率，呼吸速率是單位時間單位體積的微生物所消耗的溶解氧的量。呼吸速率反映了活性污泥最重要的兩個生化過程：微生物的生長和底物的消耗。呼吸儀也可成為BOD監(jiān)測儀，但不要與BOD5相混淆，因為呼吸儀是在幾分鐘內(nèi)使用適應(yīng)廢水性質(zhì)的微生物來測定其所消耗的溶解氧的量。

12．簡述上述幾種有機物自動檢測儀的主要特點和TOD自動檢測儀的工作原理。

13．為什么要在檢測過程中進(jìn)行信號的變換？簡述電氣式變換器的工作原理和信號接收器的功能及組成？

進(jìn)行信號變換器是為了把傳感器輸出的流量，液位、濃度與溫度等檢測值，轉(zhuǎn)變成電信號、空氣壓力、或油壓信號（第一次轉(zhuǎn)換）達(dá)到對于指示、記錄、調(diào)節(jié)等都方便的標(biāo)準(zhǔn)，保持原樣再轉(zhuǎn)換成其他信號（第二次轉(zhuǎn)換）14、簡述ICA技術(shù)的運行目標(biāo)、ICA技術(shù)發(fā)展的限制因素和促進(jìn)性因素.

控制目標(biāo)有：（1）維持污水廠連續(xù)運行（2）滿足排放標(biāo)準(zhǔn)（3）降低運行費用

（4）實現(xiàn)污水處理廠的綜合運行，通過耦合幾個過程來降低污水處理廠的干擾，工藝的綜合運行將使得最優(yōu)化利用反應(yīng)器體積和系統(tǒng)總體優(yōu)化成為可能。

限制因素有：（1）行業(yè)和國家立法較差或要求放松

（2）不完善的教育——培訓(xùn)——理解體系（3）對污水處理工業(yè)缺乏信賴和接受度（4）風(fēng)險投資者或組織機構(gòu)之間缺乏合作（5）缺乏應(yīng)用ICA技術(shù)帶來的經(jīng)濟(jì)利益的認(rèn)識（6）測量工具不可靠、不穩(wěn)定（7）污水處理廠設(shè)計存在限制性因素，排水收集系統(tǒng)不完善（8）ICA技術(shù)缺乏一定的透明度（9）缺乏軟件和儀器的行業(yè)規(guī)范。

促進(jìn)因素有：（1）逐漸嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)（2）對降低污泥產(chǎn)量的要求（3）經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動力（4）降低能量消耗和（或）增加能量產(chǎn)出的要求（5）污水處理廠逐漸復(fù)雜化的要求

（6）新處理思想的出現(xiàn)（節(jié)約用地、污水回用）；（7）新型、高科技技術(shù)的出現(xiàn)（如計算機、傳感器、通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)）

第六章1．

繪圖并簡要說明污水處理廠的常用監(jiān)視控制方式及各自特點。

答：①個別監(jiān)視操作方式：在對主要設(shè)備和處理過程進(jìn)行直接監(jiān)視的同時，一般又在現(xiàn)場進(jìn)行操作的方式②集中監(jiān)視個別操作方式：這種控制方式由于具有能夠在中央控制室監(jiān)視整個處理系統(tǒng)運行狀態(tài)的功能。③集中監(jiān)視個控制（別操）方式：建立一個對設(shè)施整體進(jìn)行監(jiān)視及操作的中央監(jiān)視室，進(jìn)行集中監(jiān)視控制④分區(qū)監(jiān)視分散控制方式：將有關(guān)設(shè)施分成幾個系統(tǒng)，或者分成子系統(tǒng)，分別建立分區(qū)監(jiān)視室，進(jìn)行集中監(jiān)視和操作方式。⑤集中監(jiān)視分散控制方式：在中央監(jiān)視室一個地方集中進(jìn)行，分散進(jìn)行布置的方式⑥集中管理式分區(qū)監(jiān)視分散控制方式：這一種方式增加能夠指揮設(shè)施總體運行的總管理功能的方式。在這種方式的分區(qū)監(jiān)視室的集中監(jiān)視室的控制動能只在中央的總管理功能不能實現(xiàn)時作為備用監(jiān)視控制系統(tǒng)考慮，平時不進(jìn)行監(jiān)視

2、在選擇污水處理監(jiān)視控制方式時，應(yīng)當(dāng)考慮哪些因素與條件，這些因素對其選擇有何影響？

答：（1）處理廠的規(guī)模

小型水廠可采用分別監(jiān)視操作方式、集中監(jiān)視分別操作方式、集中監(jiān)視控制（操作）方式；中型處理廠可采用集中監(jiān)視控制（操作）方式、分區(qū)監(jiān)視分散控制方式、集中監(jiān)視分散控制方式；大型處理廠可采用分區(qū)監(jiān)視分散控制方式、集中監(jiān)視分散控制方式、集中管理式分區(qū)監(jiān)視分散控制方式。

（2）處理廠的工藝布置

即使設(shè)施規(guī)模相同，由于污水處理廠所處地形不同，建筑物的布置也會有各種形態(tài)，監(jiān)視控制方式也要隨之改變。正常建筑物為綜合式，在這樣的綜合樓內(nèi)有管理主樓、沉砂池和泵站及污泥處理間等，僅水處理設(shè)施用地分開，或者距離中央控制室較遠(yuǎn)。根據(jù)這種特性考慮監(jiān)視控制的頻率和緊急性，以采用集中監(jiān)視分散控制方式為宜。如果處理設(shè)施整體被道路或河流分隔，以及因狹長地帶而使管理主樓、沉砂池和泵站或污泥處理間相距很遠(yuǎn)時，宜采用分區(qū)監(jiān)視分散控制方式。

（3）工藝流程

即使處理能力相同，但由于水處理方式（標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法、生物轉(zhuǎn)盤、氧化溝等），污泥處理方式（直接脫水、污泥消化、污泥焚燒、對廢處理等），同一設(shè)施系列的劃分方法，有無沼氣發(fā)電、脫臭、排熱利用設(shè)備等各種不同情況，設(shè)施的復(fù)雜程度也有差別，因此，在選擇監(jiān)視控制方式時，應(yīng)全面考慮上述情況。

（4）擴建可能性

處理廠按設(shè)計一次完成施工的情況不多，往往是根據(jù)流入污水量的增加，分階段施工。這時，應(yīng)當(dāng)盡可能避免已建好的設(shè)施停止運行。迫不得已停止時，也要采用短時間內(nèi)可能切換的監(jiān)視控制方式。隨著儀表技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)使用容易變更控制方式、采用信息處理系統(tǒng)等相適應(yīng)的方式。為此，希望采用因功能的追加和修正帶來的影響少的、監(jiān)視控制功能的分區(qū)分散

化的方式。在運轉(zhuǎn)開始初期流入污水量少的狀態(tài)持續(xù)時間很長時，以及第一期的處理設(shè)施規(guī)模很小或簡易處理設(shè)施的情況下，可考慮不進(jìn)行集中監(jiān)視，暫時采用個別監(jiān)視操作方式。

（5）管理體制

對于小型污水處理廠，宜采用夜間無人運轉(zhuǎn)或平時無人運轉(zhuǎn)的遠(yuǎn)距離監(jiān)視的方式。當(dāng)委托其他單位或部門管理污泥處理設(shè)施、污泥焚燒設(shè)備或堆肥設(shè)施時，一般采用分區(qū)監(jiān)視分散控制方式。

（6）經(jīng)濟(jì)因素

在選擇監(jiān)視控制方式時，應(yīng)當(dāng)采用建設(shè)和維護(hù)管理費用低的方式。這時，以減少建設(shè)費為主要目的，或者在維護(hù)管理中節(jié)省資源和能源，或者為了省力，根據(jù)不同目的選用不同的監(jiān)視控制方式。為降低建設(shè)費，大型污水處理廠通常采用集中監(jiān)視分散控制方式。與數(shù)據(jù)方式的組合是有必要的。因此，在重視經(jīng)濟(jì)性選用監(jiān)視控制方式時，要充分明確其目的，認(rèn)真研究后再選用合適的監(jiān)視控制方式。

3.

選擇污水處理廠監(jiān)視控制項目時，為什么除了首先考慮處理廠的規(guī)模、管理體制、節(jié)省人力和自動化程度等因素之外，還要從可靠性和經(jīng)濟(jì)性等方面予以充分的注意？

答：

4.

簡述監(jiān)視操作盤的類型和各自特點。

答:1.單面框架式

是具有臺式操作盤和單面垂直屏式監(jiān)視盤兩種功能的儀表盤。由于上面垂直部分高度增大，可使整體尺寸縮小。特別適合因安裝場地緊張需要小型盤的情況。

2.雙面框架式

是具有臺式操作盤和單面屏式監(jiān)視盤兩種功能的儀表盤。監(jiān)視室內(nèi)的配線均作為室內(nèi)配線處理

3.附帶有crt顯示的控制臺

當(dāng)集中監(jiān)視的項目太多，不能用圖解盤系統(tǒng)進(jìn)行充分監(jiān)視時，可用crt顯示進(jìn)行監(jiān)視。因在crt顯示的1個畫面中的項目受到限制，所以把所有的設(shè)備按系統(tǒng)，分區(qū)，功能進(jìn)行分類顯示。根據(jù)操作員或自動信號顯示需要的圖像。因此，為了日常監(jiān)視和crt的備用，通常與簡易圖解盤或小型圖解盤組合使用。

5、簡述三種最基本的控制方式，以及這些

方式組合與發(fā)展而成的模糊控制、神經(jīng)控制和專家控制的基本思想和各自特點。

答：三種控制的基本方式分別為

順序控制，反饋控制，前饋控制

模糊控制

是以模糊集合論，模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計算機數(shù)字控制。在控制投加混凝劑量和控制泵的運行臺數(shù)等實際運行中，都有應(yīng)用模糊控制的實例。

神經(jīng)控制

它是基于人類的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制，也稱神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，它能模擬人的思考方式來思考，

學(xué)習(xí)和判斷的一種控制方式?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能模擬用于控制，是實現(xiàn)智能控制的一種重要形式。

專家系統(tǒng)

它是應(yīng)用以專家的知識和經(jīng)驗為基礎(chǔ)的專家系統(tǒng)的控制方式?？梢哉J(rèn)為，專家系統(tǒng)是一個具有大量專門知識和經(jīng)驗的程序系統(tǒng)。它應(yīng)用于人工智能技術(shù)，根據(jù)一個或多個人類專家提供的特殊領(lǐng)域知識和經(jīng)驗進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家做決策的過程來解決那些需要專家才能解決的復(fù)雜問題。簡言之，專家系統(tǒng)是一種計算機程序，它能以專家的水平完成專門的而一般又是困難的專業(yè)任務(wù)，包括控制問題。

7.

繪圖并說明污水處理廠的計算機控制系統(tǒng)，簡要說明計算機控制系統(tǒng)的基本組成、特點和控制過程。

答：計算機控制系統(tǒng)是由硬件和軟件組成，硬件包括主機，通用外部設(shè)備，接口與輸入輸出通道。軟件包括各種系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。

特點：1.出入計算機的信號均為二進(jìn)制數(shù)字信號，因此需要d/a和ad

ad和da

兩個轉(zhuǎn)換過程將對系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能產(chǎn)生影響。這是計算機控制系統(tǒng)碰到的一個特殊問題。2.

控制信號通過軟件加工處理，充分利用了計算機的運算，邏輯判斷和記憶功能，因而改變控制算法只要改編程序而不必改動硬件電路

控制過程

1實時數(shù)據(jù)采集，即對被控制量的瞬時值進(jìn)行檢測和輸入、2實施決策：對實時的設(shè)定值和被控制的數(shù)量進(jìn)行已定的控制規(guī)律運算，決定下一步的控制過程

3

實時控制：根據(jù)決策，適時的對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號

8、

簡述按功能分類的四種計算機控制系統(tǒng)—操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)

、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)的和分布式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點。

答：

一．操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)

1.結(jié)構(gòu)：見課本圖6.4

2.工作原理：在計算機的指揮下，定期地對生產(chǎn)過程中的參數(shù)作巡回檢測，并對其進(jìn)行處理、分析、記錄及參數(shù)越限警報等。

3.特點：計算機不直接參與過程控制，而是有操作人員（或別的控制裝置）根據(jù)測量結(jié)果改變設(shè)定值或進(jìn)行必要的操作。計算機的結(jié)果可以幫助、指導(dǎo)人的操作。

二．直接數(shù)字控制系統(tǒng)

1.結(jié)構(gòu)：見課本圖6.5

2.工作原理：就是用一臺計算機對多個被控制參數(shù)進(jìn)行巡回檢測，檢測結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較，再按已確定的控制規(guī)律（例如PID規(guī)律或直接數(shù)字控制方法）進(jìn)行控制計算，然后輸出到執(zhí)行機構(gòu)對被控制對象進(jìn)行控制，是被控制參數(shù)穩(wěn)定在設(shè)定值上3.特點：與DPS相比有以下幾個特點。

a）、計算機參與了直接控制，系統(tǒng)經(jīng)計算及構(gòu)成了閉環(huán)，而DPS中是通過人工或別的裝置來控制，計算機與對象為形成閉環(huán)。

b）設(shè)定值是預(yù)先設(shè)定好后送給或存入計算機內(nèi)的，控制過程中不變化。

三．計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)

1.結(jié)構(gòu)：見課本圖6.6和6.7

2.工作原理：在計算機監(jiān)督系統(tǒng)中，不斷檢測被控制對象的參數(shù)，計算機根據(jù)給定的工藝數(shù)據(jù)、管理命令和控制規(guī)律，計算出最優(yōu)設(shè)定值送給模擬調(diào)節(jié)器或DDC計算機，最后由模擬調(diào)節(jié)器或DDC計算機控制生產(chǎn)過程，從而使生產(chǎn)過程處于最優(yōu)工作情況。

3.特點：SCC系統(tǒng)較DDC系統(tǒng)更接近被控制過程變化的實際情況，它不僅可以進(jìn)行設(shè)定值控制，同時還可以進(jìn)行順序控制、最優(yōu)控制與自適應(yīng)控制等。但是，由于被控制過程的復(fù)雜性，其數(shù)學(xué)模型的建立比較困難，所以，如果此時根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算最有設(shè)定值，很難實現(xiàn)SCC系統(tǒng)。

四.分布式控制系統(tǒng)

1結(jié)構(gòu);見課本圖6.8

2.工作原理：是以微型計算機為主的連接結(jié)構(gòu)，主要考慮信息的存取方法、傳輸延遲時間、信息吞吐量、網(wǎng)絡(luò)擴展的靈活性、可靠性與投資等因素。

3特點：a）分散性。

b）集中性。

c）有通訊功能。

9、在進(jìn)行污水處理廠計算機系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)綜合考慮哪些因素？為什么？為此基礎(chǔ)上如何考慮選擇具體的設(shè)備。

答：1.應(yīng)充分考慮處理廠規(guī)模與總體規(guī)劃、平面布置、工藝特點、管理體制、操作人員的技術(shù)水平、投資、監(jiān)視控制方式、投資與分期建設(shè)設(shè)施等各方面的情況。

2.見課本337頁

10、在污水泵站自動控制的設(shè)計與運行，分別應(yīng)注意哪些問題?

11、在什么條件與情況下，宜采用污水泵站的遠(yuǎn)距離監(jiān)視控制，在其檢查與維護(hù)時應(yīng)注意哪些問題？

答：一般在污水泵站與污水處理廠的設(shè)置地點不同時，宜采用污水泵站的遠(yuǎn)距離的監(jiān)視控制，在檢查和維護(hù)時應(yīng)注意一下事項：

在拔出或插入印刷電路板時，應(yīng)切斷電源，使其電壓為零后再進(jìn)行。

無論集成電路印刷版的導(dǎo)電部分是否有電，都不準(zhǔn)用手去觸摸。在焊接電路板時，不僅要把需要焊接的印刷版電路板拔下，還應(yīng)當(dāng)將其他的有關(guān)聯(lián)的印刷電路板拔下。

為了防止輸入輸出端的錯誤和其他短路現(xiàn)象，測定時必須使用專用的適配器。

因為運轉(zhuǎn)中有時會出現(xiàn)誤動作，因此不要接測定器。

由于電泳等波動，IC易于損壞，不要用電鈴或其他蜂鳴器等檢查IC電路的配線。

12、你認(rèn)為在本書中介紹的排水泵站計算機控制與管理系統(tǒng)的應(yīng)用實例中，還存在什么問題，應(yīng)當(dāng)如何改進(jìn)和加以改善？

答：存在的問題：1：該微機控制與管理系統(tǒng)中所采用的一些自動化檢測設(shè)備、儀表、閥門的功能和精度目前還很不完善，在實際應(yīng)用中達(dá)