基于PCM算法的超聲波固體懸浮物濃度計

水處理工業長期以來一直發揮著很重要的作用，因為它使得人類能夠回收利用賴以生存的資源------水資源。

     在過去的幾十年中，我們一直為改進水處理行業的發展做研究，研究它的新技術，研究如何才能讓新技術得到更好的應用。比如如何讓污泥減量化，如果使水處理過程更加簡化，成本更低，效率更高。

     在*的國家越來越重視環境保護背景下，大家都在尋找更加*、智能化的方式讓廢水資源化。如何管理我們的廢水處理，對我們的環境保護至關重要。

      世界各地的國家相繼出臺法律禁止將污水排放到大海，并且研究如何讓污泥可以為我們利用，此外，他們也正在建設工廠進行可行性的實驗。

      污泥是污水處理過程中的附產品，存在于污水處理工藝的全過程（沉淀，濃縮，脫水）。在市場上，污泥的測量方式大致有三種，光學法，超聲波，微波法。

      然而，每種測量方式都有與生俱來的優點和缺點。這意味著任何一種測量方式的應用都受到限制。客戶需要的是不但穩定可靠而且經濟實惠的選擇。

ENV200超聲波固體懸浮物濃度計是由 韓國WESS GLOBAL 公司生產制造的。它配備了各種智能算法來突破限制，使之成為這類產品中的。

     (偉世環境有限公司)是一家韓國的*企業,WESS的含義是 Water(水) MEasurement (測量) Sensor(傳感器) System(系統)。公司以其優良的產品質量和的服務在業界贏得了良好的聲譽，業務范圍包括物位測量、流量測量和環境監測等領域,其銷售和研發網絡遍布，公司在35個國家都設有銷售機構。

 圖一：ENV200基本配置

ENV200的構成

該儀表由一條管道，傳感器和變送器組成。

各種傳感器的配置如下：

                        圖二：各種傳感器的配置

表一：多傳感器配置特點

圖二(c)這個型號，既能夠測量流量，又能夠測量濃度。在通常的污泥工藝里面，一臺ENV200可以替換電磁流量計和濃度計。這是一個全新概念的濃度計。

這種新的測量方式提供了幾個好處，不僅容易維護，且有非常高的量程比和更好的精度。有了這些功能，通過量化在整個過程中產生的污泥量，可以zui大限度的提高工廠的生產效率。

超聲波傳感器把測量信號傳輸給變送器，變送器配備了PCM（過程狀態監測）算法，可以檢測各種工況（有流量/無流量）和流體的狀態（空/滿管，懸浮物濃度，氣泡）。它不僅僅是一個超聲波固體懸浮物濃度計，它可以做到的更多。

以下是在實際狀態中，闡述什么是PCM算法

ENV200的測量模式

ENV200有兩種測量模式，實時監控模式和過程監控模式

實時監控模式（RT）

不考慮介質是否流動，管道內流體的狀態。測量值實時的輸出，大部分的濃度計都是這樣的方式。

在這種測量模式下，測量的數據往往不是真是的數據。改變其運行狀態（開→關，關→開），固體懸浮物分布均勻或不均勻，另外還有管道內流體的狀態（滿管或非滿管）等都會影響zui終的測量數據。如圖三所示的各種狀態。

                         圖三：不同的現場環境

表2表示為各種異常情況下表的讀數。

圖4是以在污水處理廠生化池中，以實時模式的檢測圖，黑色部分是懸浮物濃度值。在污水處理廠中，生化池通常一天運行6-14個小時，其余時間都是停止狀態。有時候，管道內并沒有充滿水。我們可以看下圖，藍線表示運行狀態，紅色圓圈里表示停止狀態，

X軸表示時間（分鐘），Y軸表示濃度值，在右側的附加Y軸上顯示管道溫度的變化。測量溫度的變化，有助于了解現場的工藝條件。

                    圖四：采用RT模式濃度測量數據

我們發現數據在運行狀態過程中，變化非常大。因為泵的操作產生了氣蝕現象。因此在這種操作模式狀態下，測量的實時數據變化非常大。另外一個重要的影響測量的原因就是管道內可能沒有充滿水。

   ENV200在管道內沒有充滿水時會顯示并輸出錯誤的狀態，這也是ENV200區別于其他濃度計產品的一個特點。

                 圖五：管道內狀態信息

過程監控模式(PM)

過程監控模式和實時監控模式不同，由于(PM)方式是基于多種參數的測量，確定其工況條件（管道內水滿/空，和濃度的分布情況）。通過*的算法，智能的計算出有效的濃度值，比起傳統測量方式，具有更高的精度和可靠性。如圖6

                    圖六：采用PM模式濃度測量數據

圖6是在和圖4相同的時間和地點的測量數據。在運行狀態中，濃度的變化不大。在開/關泵和停止運行時，因為氣蝕和沉淀的原因產生的數據變化過大，儀表會排除此異常信號，依舊保持正常值的輸出，直到正常運行。這個PM功能更適合于實際的使用環境，的解決客戶使用濃度計的困難。

PM模式不僅提供水在管道內的狀態信息（滿/空），也能顯示其運行狀態（運行/停止）。并能通過繼電器輸、4-20mA、RS485等各種方式輸出到控制系統，方便用戶檢測。

                圖七：過程狀態的信息顯示

PCM算法介紹

帶有PCM算法的ENV200超聲波固體懸浮物濃度計，不僅是接收分析反射回來的超聲波信號的強弱（一般常規超聲波濃度計的做法），而且也監控這個過程中溫度和聲速的變化，由于監控了運行狀態和管道中水的狀態，以此決定哪些是有用信號，哪些是干擾信號。使得具有強大穩定性和可靠性。

   PCM算法由SOS濾波器（圖8），其測量流體的聲速（SS的混合水和空氣）;溫度過濾器（測量溫度）;信號過濾器（監視接收信號的質量）三部分組成。由SOS過濾器和溫度過濾器相結合判斷其狀態（滿/空管、運行/停止）。信號濾波器排除干擾信號，選取有效信號。

圖八：PCM算法原理

此外，與現有檢測接收超聲波信號幅度的超聲波衰減原理的濃度計不同，ENV200通過的EEAM（能量平均算法），不僅測量接收信號的幅度，也可也觀察到信號的形狀。使得ENV200能夠提供更加的測量方式。

ENV200的未來發展趨勢

我們希望無論在世界的哪個地方,ENV200都能消除任何對超聲波濃度計的懷疑.我們將推出更具技術優勢的ENV200，能夠同時測量流量和濃度，這種新的設備將替換現有的電磁流量計和濃度計，因為它是量化污泥產量的*選擇。

 另：特殊工況下，我們可以提供的外夾式超聲波濃度計