本發(fā)明專利技術(shù)提供一種污水處理工藝優(yōu)化及節(jié)能控制系統(tǒng)和方法，該污水處理工藝優(yōu)化及節(jié)能控制系統(tǒng)包括：計(jì)算機(jī)、上位機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、用于采集被處理污水水質(zhì)參數(shù)的一種以上水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表和一種以上用于調(diào)整污水水質(zhì)參數(shù)的水質(zhì)調(diào)整設(shè)備。通過(guò)采集污水處理現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)仿真模型對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真處理，然后通過(guò)控制模型的計(jì)算，得到控制信號(hào)，從而控制水質(zhì)調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，形成一個(gè)“前饋-后饋-控制模型計(jì)算-執(zhí)行”人工智能閉環(huán)控制回路；能夠計(jì)算出符合工藝需求的水質(zhì)參數(shù)，通過(guò)對(duì)污水水質(zhì)工藝參數(shù)的精確控制，從而達(dá)到優(yōu)化污水處理工藝及節(jié)能的效果。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于污水處理
，具體涉及一種污水處理工藝優(yōu)化及節(jié)能控制系統(tǒng)和方法。
技術(shù)介紹
近年來(lái)，隨著工業(yè)迅速發(fā)展，污水污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。目前，在污水處理工藝中，生物處理工藝是廣泛被采用的一種污水處理技術(shù)，其過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的生化過(guò)程。在污水處理過(guò)程中，為保證污水處理效率，需要嚴(yán)格控制污水處理過(guò)程中的多個(gè)水質(zhì)參數(shù)，例如，當(dāng)污水經(jīng)過(guò)預(yù)處理設(shè)備的處理后流入氧化溝，在氧化溝里進(jìn)行厭氧-好氧反應(yīng)時(shí)，為保證氧化溝內(nèi)污水的處理效率，需要保證氧化溝內(nèi)污水的溶解氧在一定范圍內(nèi)，因此，現(xiàn)有的控制方式為檢測(cè)氧化溝內(nèi)污水的溶解氧D0，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果手動(dòng)調(diào)整曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使氧化溝內(nèi)污水的溶解氧DO不斷趨于理論值。但是，由于污水水質(zhì)的多變性和生物處理系統(tǒng)中 生化反應(yīng)的復(fù)雜性，曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整時(shí)間常常遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后檢測(cè)結(jié)果得出時(shí)間，從而導(dǎo)致氧化溝排出的污水水質(zhì)不符合要求，降低了污水處理效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本專利技術(shù)提供一種污水處理工藝優(yōu)化及節(jié)能控制系統(tǒng)和方法，基于污水變化趨勢(shì)仿真模型預(yù)測(cè)變化后的污水水質(zhì)信息，然后基于控制模型得到針對(duì)變化后的污水水質(zhì)信息的控制量，從而能夠有效的調(diào)整污水水質(zhì)。通過(guò)對(duì)污水水質(zhì)的精確控制，從而達(dá)到優(yōu)化污水處理工藝及節(jié)能的效果。本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下本專利技術(shù)提供一種污水處理工藝優(yōu)化及節(jié)能控制系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、上位機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、用于采集被處理污水水質(zhì)參數(shù)的一種以上水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表和一種以上用于調(diào)整污水水質(zhì)參數(shù)的水質(zhì)調(diào)整設(shè)備；所述計(jì)算機(jī)的輸入端與各個(gè)所述水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表連接，所述計(jì)算機(jī)的輸出端通過(guò)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)與各個(gè)所述水質(zhì)調(diào)整設(shè)備連接；所述計(jì)算機(jī)還通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與所述上位機(jī)通信。優(yōu)選的，所述水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表包括DO檢測(cè)儀和/或COD檢測(cè)儀和/或MLSS檢測(cè)儀和/或PH傳感器和/或水位傳感器和/或氨氮在線監(jiān)測(cè)儀；所述水質(zhì)調(diào)整設(shè)備包括表面曝氣機(jī)和/或污泥回流泵和/或剩余污泥回流泵。優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)內(nèi)置有數(shù)據(jù)管理模塊、模型管理模塊、仿真管理模塊和權(quán)限管理模塊；所述數(shù)據(jù)管理模塊包括現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)保存子模塊、操作日志保存子模塊、歷史數(shù)據(jù)保存子模塊和專家經(jīng)驗(yàn)管理子模塊；其中，所述現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)保存子模塊用于保存各個(gè)所述水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表上傳的現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)參數(shù)；所述操作日志保存子模塊用于保存對(duì)各個(gè)所述水質(zhì)調(diào)整設(shè)備的調(diào)整信息；所述歷史數(shù)據(jù)保存子模塊用于保存各個(gè)所述水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表上傳的歷史水質(zhì)參數(shù)；所述專家經(jīng)驗(yàn)管理子模塊具有自適應(yīng)與自學(xué)習(xí)功能，用于維護(hù)與污水處理工藝相關(guān)的專家經(jīng)驗(yàn)；所述模型管理模塊用于建立并維護(hù)控制模型，包括控制模型建立子模塊、控制模型修改子模塊和控制模型選擇子模塊；其中，所述控制模型建立子模塊用于根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和操作經(jīng)驗(yàn)建立與各類工藝運(yùn)行參數(shù)對(duì)應(yīng)的控制模型；所述控制模型修改子模塊用于修改所述控制模型建立子模塊建立的所述控制模型；所述控制模型選擇子模塊用于根據(jù)接收到的所述水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表上傳的現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)參數(shù)及工藝需求動(dòng)態(tài)選擇對(duì)應(yīng)的控制模型；所述仿真管理模塊包括隨機(jī)數(shù)仿真驗(yàn)證模型、歷史數(shù)據(jù)仿真驗(yàn)證模型和污水變化趨勢(shì)仿真模型；其中，所述隨機(jī)數(shù)仿真驗(yàn)證模型用于接收隨機(jī)輸入的工藝運(yùn)行參數(shù)，然后驗(yàn)證所述控制模型在所述隨機(jī)輸入的工藝運(yùn)行參數(shù)下的合理性；所述歷史數(shù)據(jù)仿真驗(yàn)證模型用于接收歷史工藝運(yùn)行參數(shù)，然后驗(yàn)證所述控制模型在所述歷史工藝運(yùn)行參數(shù)下的合理性；所述污水變化趨勢(shì)仿真模型用于預(yù)測(cè)污水的變化趨勢(shì)； 所述權(quán)限管理模塊用于設(shè)置訪問(wèn)和操作所述計(jì)算機(jī)不同功能的權(quán)限。本專利技術(shù)還提供一種應(yīng)用上述污水處理工藝優(yōu)化及節(jié)能控制系統(tǒng)的方法，包括以下步驟SI，在對(duì)污水進(jìn)行處理的過(guò)程中，所述計(jì)算機(jī)接收所述水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表上傳的污水水質(zhì)參數(shù)；S2，所述計(jì)算機(jī)判斷所述污水水質(zhì)參數(shù)是否在設(shè)定區(qū)間內(nèi)，如果判斷結(jié)果為否，則所述污水水質(zhì)參數(shù)為無(wú)效數(shù)據(jù)，直接發(fā)出報(bào)警信號(hào)；如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行S3 ；S3，所述計(jì)算機(jī)查找所述模型管理模塊，判斷所述模型管理模塊中是否存儲(chǔ)有與所述污水水質(zhì)參數(shù)對(duì)應(yīng)的所述控制模型，如果判斷結(jié)果為是，則獲取并運(yùn)行查找到的所述控制模型，進(jìn)行控制參數(shù)計(jì)算，得到控制指令，然后執(zhí)行S4 ;如果判斷結(jié)果為否，則將所述污水水質(zhì)參數(shù)和污水處理需求參數(shù)發(fā)送給所述專家經(jīng)驗(yàn)管理子模塊，所述專家經(jīng)驗(yàn)管理子模塊基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，判斷能否學(xué)習(xí)到與所述污水水質(zhì)參數(shù)關(guān)聯(lián)的控制解決方法，如果能夠?qū)W習(xí)到，則根據(jù)學(xué)習(xí)到的所述控制解決方法得到控制指令，然后執(zhí)行S4 ;如果不能夠?qū)W習(xí)到，則轉(zhuǎn)為人工控制模式或粗放控制模式，由人工或粗放控制所述水質(zhì)調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)，所述專家經(jīng)驗(yàn)管理子模塊記錄人工或粗放控制過(guò)程；S4，所述計(jì)算機(jī)向所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送控制指令，通過(guò)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制所述水質(zhì)調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)整被處理的所述污水的實(shí)際污水水質(zhì)參數(shù)；通過(guò)循環(huán)執(zhí)行S1-S4，使所述污水的實(shí)際污水水質(zhì)參數(shù)不斷趨向于理論污水水質(zhì)參數(shù)。優(yōu)選的，SI中，所述污水水質(zhì)參數(shù)包括進(jìn)水量、污水化學(xué)需氧量、污水氨氮濃度、污水懸浮固體濃度和污水水位中的一種或幾種。優(yōu)選的，污水處理中，氧化溝對(duì)污水進(jìn)行氧化降解處理具體為通過(guò)進(jìn)水口不斷向氧化溝內(nèi)注入污水，只有當(dāng)氧化溝內(nèi)儲(chǔ)存的污水量達(dá)到設(shè)定值后，才通過(guò)所述水質(zhì)調(diào)整設(shè)備控制氧化溝內(nèi)污水水質(zhì)參數(shù)；S1之前還包括當(dāng)所述氧化溝內(nèi)儲(chǔ)存的污水量達(dá)到設(shè)定值后，通過(guò)所述水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表直接采集所述氧化溝內(nèi)的污水水質(zhì)參數(shù)。優(yōu)選的，污水處理中，氧化溝對(duì)污水進(jìn)行氧化降解處理具體為通過(guò)進(jìn)水口不斷向氧化溝內(nèi)注入污水，只有當(dāng)氧化溝內(nèi)儲(chǔ)存的污水量達(dá)到設(shè)定值后，才通過(guò)所述水質(zhì)調(diào)整設(shè)備控制氧化溝內(nèi)污水水質(zhì)參數(shù)；所述污水處理工藝優(yōu)化及節(jié)能控制方法還包括在第一時(shí)間點(diǎn)，通過(guò)所述水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表采集所述氧化溝進(jìn)水口的污水水質(zhì)參數(shù)；需要處理的污水通過(guò)所述氧化溝進(jìn)水口不斷注入到氧化溝內(nèi)，當(dāng)達(dá)到第二時(shí)間點(diǎn)時(shí)，當(dāng)需要控制氧化溝內(nèi)污水水質(zhì)時(shí)，對(duì)所述第一時(shí)間點(diǎn)采集的所述污水水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行控制計(jì)算，得到控制命令；然后向所述水質(zhì)調(diào)整設(shè)備發(fā)送所述控制命令，控制所述水質(zhì)調(diào)整設(shè)備對(duì)所述氧化溝內(nèi)污水的處理過(guò)程。優(yōu)選的，S3具體為所述計(jì)算機(jī)結(jié)合接收到的所述污水水質(zhì)參數(shù)和污水處理整體工況預(yù)測(cè)設(shè)定時(shí)間點(diǎn)的污水水質(zhì)參數(shù)；所述計(jì)算機(jī)選擇與預(yù)測(cè)得到的所述污水水質(zhì)參數(shù)對(duì)應(yīng)的控制模型，所述控制模型進(jìn)行控制參數(shù)計(jì)算，得到控制指令；S4中，所述計(jì)算機(jī)向所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送控制指令具體為當(dāng)達(dá)到所述設(shè)定時(shí)間點(diǎn)時(shí)，所述計(jì)算機(jī)向所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送控制指令。優(yōu)選的，所述水質(zhì)調(diào)整設(shè)備包括表面曝氣機(jī)和/或污泥回流泵和/或剩余污泥回·流泵；S4中，所述計(jì)算機(jī)向所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送控制指令，通過(guò)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制所述水質(zhì)調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)具體為所述計(jì)算機(jī)調(diào)整所述表面曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或所述污泥回流泵的轉(zhuǎn)速和/或所述剩余污泥回流泵的轉(zhuǎn)速。本專利技術(shù)提供的污水處理工藝優(yōu)化及節(jié)能控制方法具有以下有益效果(I)采集污水處理現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)仿真模型對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真處理，然后通過(guò)控制模型的計(jì)算，得到控制信號(hào)，從而控制水質(zhì)調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，形成一個(gè)“前饋-后饋-控制模型計(jì)算-執(zhí)行”人工智能閉環(huán)控制回路；能夠有效的調(diào)整污水水質(zhì)。(2)控制模型是基于模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等的專家控制模型，是實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的仿人工智能控制系統(tǒng)，能夠達(dá)到處理工藝優(yōu)化和過(guò)程參數(shù)精確控制的目的。(3)通本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種污水處理工藝優(yōu)化及節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：計(jì)算機(jī)、上位機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、用于采集被處理污水水質(zhì)參數(shù)的一種以上水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表和一種以上用于調(diào)整污水水質(zhì)參數(shù)的水質(zhì)調(diào)整設(shè)備；所述計(jì)算機(jī)的輸入端與各個(gè)所述水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表連接，所述計(jì)算機(jī)的輸出端通過(guò)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)與各個(gè)所述水質(zhì)調(diào)整設(shè)備連接；所述計(jì)算機(jī)還通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與所述上位機(jī)通信。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種污水處理工藝優(yōu)化及節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)、上位機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、用于采集被處理污水水質(zhì)參數(shù)的一種以上水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表和一種以上用于調(diào)整污水水質(zhì)參數(shù)的水質(zhì)調(diào)整設(shè)備；所述計(jì)算機(jī)的輸入端與各個(gè)所述水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表連接，所述計(jì)算機(jī)的輸出端通過(guò)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)與各個(gè)所述水質(zhì)調(diào)整設(shè)備連接；所述計(jì)算機(jī)還通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與所述上位機(jī)通信。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的污水處理工藝優(yōu)化及節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表包括DO檢測(cè)儀和/或COD檢測(cè)儀和/或MLSS檢測(cè)儀和/或pH傳感器和/或水位傳感器和/或氨氮在線監(jiān)測(cè)儀；所述水質(zhì)調(diào)整設(shè)備包括表面曝氣機(jī)和/或污泥回流泵和/或剩余污泥回流泵。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的污水處理工藝優(yōu)化及節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)內(nèi)置有數(shù)據(jù)管理模塊、模型管理模塊、仿真管理模塊和權(quán)限管理模塊； 所述數(shù)據(jù)管理模塊包括現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)保存子模塊、操作日志保存子模塊、歷史數(shù)據(jù)保存子模塊和專家經(jīng)驗(yàn)管理子模塊；其中，所述現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)保存子模塊用于保存各個(gè)所述水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表上傳的現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)參數(shù)；所述操作日志保存子模塊用于保存對(duì)各個(gè)所述水質(zhì)調(diào)整設(shè)備的調(diào)整信息；所述歷史數(shù)據(jù)保存子模塊用于保存各個(gè)所述水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表上傳的歷史水質(zhì)參數(shù)；所述專家經(jīng)驗(yàn)管理子模塊具有自適應(yīng)與自學(xué)習(xí)功能，用于維護(hù)與污水處理工藝相關(guān)的專家經(jīng)驗(yàn)； 所述模型管理模塊用于建立并維護(hù)控制模型，包括控制模型建立子模塊、控制模型修改子模塊和控制模型選擇子模塊；其中，所述控制模型建立子模塊用于根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和操作經(jīng)驗(yàn)建立與各類工藝運(yùn)行參數(shù)對(duì)應(yīng)的控制模型；所述控制模型修改子模塊用于修改所述控制模型建立子模塊建立的所述控制模型；所述控制模型選擇子模塊用于根據(jù)接收到的所述水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表上傳的現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)參數(shù)及工藝需求動(dòng)態(tài)選擇對(duì)應(yīng)的控制模型； 所述仿真管理模塊包括隨機(jī)數(shù)仿真驗(yàn)證模型、歷史數(shù)據(jù)仿真驗(yàn)證模型和污水變化趨勢(shì)仿真模型；其中，所述隨機(jī)數(shù)仿真驗(yàn)證模型用于接收隨機(jī)輸入的工藝運(yùn)行參數(shù)，然后驗(yàn)證所述控制模型在所述隨機(jī)輸入的工藝運(yùn)行參數(shù)下的合理性；所述歷史數(shù)據(jù)仿真驗(yàn)證模型用于接收歷史工藝運(yùn)行參數(shù)，然后驗(yàn)證所述控制模型在所述歷史工藝運(yùn)行參數(shù)下的合理性；所述污水變化趨勢(shì)仿真模型用于預(yù)測(cè)污水的變化趨勢(shì)； 所述權(quán)限管理模塊用于設(shè)置訪問(wèn)和操作所述計(jì)算機(jī)不同功能的權(quán)限。4.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述污水處理工藝優(yōu)化及節(jié)能控制系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟 SI，在對(duì)污水進(jìn)行處理的過(guò)程中，所述計(jì)算機(jī)接收所述水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)儀表上傳的污水水質(zhì)參數(shù)； S2，所述計(jì)算機(jī)判斷所述污水水質(zhì)參數(shù)是否在設(shè)定區(qū)間內(nèi)，如果判斷結(jié)果為否，則所述污水水質(zhì)參數(shù)為無(wú)效數(shù)據(jù)，直接發(fā)出報(bào)警信號(hào)；如果判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行S3 ； S3，所述計(jì)算機(jī)查找所述模型管理模塊，判斷所述模型管理模塊中是否存儲(chǔ)有與所述污水水質(zhì)參數(shù)對(duì)應(yīng)的所述控制模型，如果判斷結(jié)果為是，則獲取并...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：史瑞明，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：威水星空北京環(huán)境技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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