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第1章 自动控制基础知识1

1.1 自动控制系统的概念、构成与分类1

1.1.1 自动控制系统的概念与构成1

1.1.2 自动控制系统的分类5

1.2 传递函数与环节特性8

1.2.1 方块图和传递函数8

1.2.2 典型环节的动态特性及传递函数11

1.3 自动控制系统的过渡过程及品质指标16

1.3.1 典型输入信号16

1.3.2 自动控制系统的静态与动态18

1.3.3 自动控制系统的过渡过程18

1.3.4 自动控制系统的品质指标20

1.4 自动控制的基本方式22

1.4.1 位式控制23

1.4.2 比例控制24

1.4.3 比例积分控制27

1.4.4 比例积分微分控制30

1.4.5 控制方式的选择33

1.4.6 控制参数整定34

1.5 双位逻辑控制系统37

1.5.1 逻辑代数初步38

1.5.2 真值表42

1.5.3 卡诺图43

1.5.4 双位逻辑系统的结构与实现方法46

1.5.5 逻辑控制系统的建立49

1.6 计算机控制系统50

1.6.1 计算机控制系统的组成50

1.6.2 计算机控制系统的典型应用方式52

1.7 智能控制技术54

1.8 控制科学与技术的发展55

1.8.1 控制科学与技术的发展状况56

1.8.2 大数据时代智慧城市中的控制科学57

思考题与习题60

第2章 给排水自动化仪表与设备61

2.1 检测技术基础61

2.1.1 检测的基本概念61

2.1.2 检测仪表的组成62

2.1.3 仪表的性能指标64

2.1.4 检测仪表的发展方向69

2.2 典型水质检测仪表70

2.2.1 pH检测仪表70

2.2.2 碱度检测仪表72

2.2.3 电导率／酸碱盐浓度检测仪表76

2.2.4 氧化还原电位检测仪表79

2.2.5 溶解氧检测仪表82

2.2.6 浊度检测仪表84

2.2.7 颗粒计数检测仪表88

2.2.8 生化需氧量（BOD）检测仪表90

2.2.9 化学需氧量（COD）检测仪表91

2.2.10 紫外UV在线分析仪表94

2.2.11 总有机碳（TOC）检测仪表95

2.2.12 消毒剂在线检测仪表96

2.2.13 水中油分析仪102

2.2.14 氟离子在线检测仪表103

2.2.15 氯离子在线检测仪表105

2.2.16 硝氮在线检测仪表106

2.2.17 氨氮在线检测仪表108

2.2.18 总磷和正磷酸盐在线检测仪表111

2.3 水质生物毒性检测技术114

2.3.1 生物毒性检测技术115

2.3.2 发光细菌在线毒性监测仪116

2.3.3 微生物法在线水质预警仪117

2.4 水质自动监测系统118

2.4.1 水质自动监测站（点）的设置118

2.4.2 自动站水样的采集120

2.4.3 自动监测的项目和仪器的选定121

2.4.4 多维矢量水质综合预警系统123

2.4.5 数据的传输及处理126

2.5 工作参数在线检测仪表127

2.5.1 流量检测仪表127

2.5.2 压力检测仪表142

2.5.3 液位检测仪表146

2.6 可编程控制仪表149

2.6.1 PLC概述150

2.6.2 PLC控制系统与电器控制系统的比较153

2.6.3 PLC的基本组成155

2.6.4 PLC的工作原理161

2.6.5 PLC在集散控制系统中的作用及其发展趋势162

2.7 执行设备165

2.7.1 往复泵及其调节166

2.7.2 离心泵及其调节168

2.7.3 调节阀的基本特性173

思考题与习题176

第3章 水泵及管道系统的控制调节178

3.1 调节的内容与意义178

3.2 水泵—管路的双位控制系统178

3.3 水泵的调速控制182

3.3.1 水泵调节的类型182

3.3.2 水泵的调速方法183

3.3.3 水泵调速运行的方式185

3.4 恒压给水系统控制技术185

3.4.1 变频调速恒压给水技术186

3.4.2 恒压给水系统压力控制点的位置187

3.4.3 变频调速给水系统中水泵的组合优化190

3.4.4 气压给水系统的控制问题192

3.5 污水泵站组合运行系统194

3.5.1 控制系统的构成194

3.5.2 系统软件设计195

3.5.3 运行效益分析197

3.6 城市供水管网工作状态的在线监测197

3.6.1 组成特点198

3.6.2 城市供水管网水质在线监测199

3.6.3 城市供水管网在线压力监测点布设201

3.6.4 城市供水管网漏损控制203

3.7 给水监控与调度系统204

3.7.1 系统结构和功能205

3.7.2 数据管理和应用205

3.7.3 中心调度室的设施206

3.7.4 城市供水监控与调度系统应用实例206

思考题与习题209

第4章 给水处理系统控制技术210

4.1 混凝投药单元的控制技术210

4.1.1 混凝与混凝控制210

4.1.2 混凝控制技术分类212

4.1.3 几种典型的混凝控制技术简介212

4.1.4 流动电流混凝控制技术218

4.1.5 透光率脉动混凝投药控制技术225

4.1.6 絮体影像混凝投药控制技术232

4.1.7 混凝投药智能复合控制技术236

4.2 沉淀池运行控制技术243

4.2.1 技术概况与分类243

4.2.2 高密度沉淀池的运行控制244

4.2.3 应用实例1246

4.2.4 应用实例2246

4.2.5 应用实例3249

4.3 滤池的控制技术249

4.3.1 滤池控制的基本内容与基本方式249

4.3.2 虹吸滤池的运行控制实例250

4.3.3 均质滤料滤池运行控制技术252

4.4 氯气的自动投加与控制技术258

4.4.1 氯投加系统与设备258

4.4.2 氯气投加的自动控制260

4.4.3 某水厂加氯系统应用实例261

4.4.4 应用中的一些问题265

4.5 基于PLC的集散控制系统在水厂的应用265

4.5.1 生产过程自动化控制的结构266

4.5.2 生产现场控制单元智能控制终端的选择266

4.5.3 数据通信网络的设计267

4.5.4 系统检测及控制功能267

4.5.5 中控室269

思考题与习题269

第5章 污水处理厂的检测与仪表270

5.1 概述270

5.1.1 安装仪表设备的目的271

5.1.2 设计与安装仪表设备的要点271

5.2 污水处理厂的检测项目与取样272

5.2.1 常规检测项目272

5.2.2 检测的取样273

5.3 检测仪表与方法的选择276

5.3.1 仪表的安装位置与检测对象276

5.3.2 检测仪表与方法的选择276

5.4 污水处理厂常用的检测方法与仪表设备284

5.4.1 流量的检测方法与设备284

5.4.2 污泥浓度的检测方法与仪表287

5.4.3 污泥界面的检测方法与仪表288

5.4.4 有机物的检测方法与仪表289

5.4.5 呼吸仪的检测原理及其测量方法291

5.4.6 营养物在线传感器293

5.4.7 采样系统294

5.4.8 检测信号的变换方法295

5.4.9 信号的接收及其仪表设备297

5.4.10 仪表设备的设置298

思考题与习题298

第6章 污水处理厂的监视操作与自动控制300

6.1 监视操作300

6.1.1 监视操作方式300

6.1.2 监视操作项目303

6.1.3 监视操作仪表设备304

6.2 污水处理厂自动控制系统的分类组成与特点307

6.2.1 污水处理厂控制系统的分类307

6.2.2 污水处理厂控制系统的组成与特点312

6.3 污水泵站的自动控制及其设备317

6.3.1 污水泵站的自动控制317

6.3.2 污水泵站的远距离监视控制323

6.3.3 排水泵站计算机控制与管理系统的应用325

6.4 污水一级处理的过程控制329

6.4.1 污水预处理设施329

6.4.2 初次沉淀池329

6.5 污水二级处理的过程控制330

6.5.1 A2/O的控制与优化330

6.5.2 SBR的控制与优化341

6.5.3 生物膜法的控制与优化348

6.5.4 厌氧生物处理的控制与优化353

6.6 污水三级处理的过程控制359

6.6.1 化学除磷359

6.6.2 加氯消毒混合池360

6.7 污泥处理的过程控制361

6.7.1 污泥浓缩池361

6.7.2 厌氧消化池361

6.7.3 污泥脱水预处理设施362

6.7.4 脱水机363

6.8 污水处理系统ICA技术及其现状364

6.8.1 ICA技术及其运行目标364

6.8.2 ICA技术的限制性和促进性因素365

6.8.3 ICA技术在国外的应用现状366

6.8.4 污水处理控制系统的发展方向369

思考题与习题371