專利名稱：一種污水處理廠用智能控制方法及智能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種污水處理方法及設(shè)備，尤其是一種污水處理廠用智能控制方法及智能控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，與本申請(qǐng)最為接近的技術(shù)方案是在用的污水處理廠控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)是采用中央控制為主，輔以現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制，由中央處理器、中央控制器、現(xiàn)場(chǎng)控制器、各種執(zhí)行設(shè)備和各種測(cè)量?jī)x表構(gòu)成。其工作模式是按照理論設(shè)定運(yùn)行參數(shù)，并輸入給中央處理器，中央處理器發(fā)出指令通過中央控制器傳輸?shù)礁鱾€(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制器，現(xiàn)場(chǎng)控制器控制設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)并由儀表采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，儀表將采集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)反饋到中央處理器，中央處 理器根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的參數(shù)和反饋的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)形成各種報(bào)表，然后由技術(shù)人員依據(jù)報(bào)表分析數(shù)據(jù)，做出對(duì)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整并輸給中央處理器，這就存在人為因素對(duì)控制的影響。而污水處理廠的運(yùn)行參數(shù)很多，包括有位置控制、參數(shù)控制和時(shí)間控制等。在傳統(tǒng)的控制過程中，對(duì)這些指標(biāo)的控制是相對(duì)獨(dú)立，沒有整合成一體。比如說，突降暴雨后，水量很大，但水質(zhì)較好，這時(shí)候應(yīng)加大出水量增且減小曝氣和回流量，停止排泥，但是，用傳統(tǒng)的控制模式如果不做人工調(diào)整，就會(huì)出現(xiàn)不停曝氣，使活性污泥隨出水大量流出，造成出水不達(dá)標(biāo)而又耗能的問題。可見傳統(tǒng)控制方式的弊端是系統(tǒng)的控制滯后性較強(qiáng)，運(yùn)行參數(shù)之間沒有關(guān)聯(lián)性，無(wú)法對(duì)進(jìn)水的水質(zhì)、水量變化以及整個(gè)污水處理系統(tǒng)內(nèi)外環(huán)境的變化進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,受人為因素的影響較大，運(yùn)行的能耗比較高、出水水質(zhì)不穩(wěn)定，這是現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種污水處理廠用智能控制方法及智能控制系統(tǒng)技術(shù)方案，該方案采用專屬數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)、運(yùn)行參數(shù)和各個(gè)參數(shù)之間相互關(guān)聯(lián)的數(shù)學(xué)模型，并由專家控制器根據(jù)數(shù)據(jù)和運(yùn)行參數(shù)用不同工藝的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，得出各個(gè)參數(shù)的調(diào)整量，去更新運(yùn)行參數(shù)，達(dá)到適時(shí)的智能控制，不再受人為因素的影響，使污水處理廠的運(yùn)行能耗降低，出水的水質(zhì)穩(wěn)定。本方案是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的
污水處理廠用智能控制方法是由中央處理環(huán)節(jié)發(fā)出指令給中央控制環(huán)節(jié)，再由中央控制環(huán)節(jié)發(fā)出控制信號(hào)給各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制單元，各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制單元?jiǎng)t控制所屬的執(zhí)行設(shè)備和檢測(cè)儀表；各個(gè)檢測(cè)儀表測(cè)得的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)再反饋到中央處理環(huán)節(jié)，中央處理環(huán)節(jié)再依據(jù)各個(gè)反饋的數(shù)據(jù)調(diào)整發(fā)出的指令，經(jīng)過多次控制循環(huán)，達(dá)到最佳控制，本方案的特點(diǎn)是所述的中央處理環(huán)節(jié)有專家控制單元和專屬數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，專家控制單元調(diào)用專屬數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出運(yùn)行所需的各種參數(shù)輸給中央處理環(huán)節(jié)發(fā)出控制信號(hào)。本方案具體的特點(diǎn)還有，所述的專屬數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)有各工藝的設(shè)計(jì)參數(shù)，各個(gè)設(shè)備運(yùn)行的長(zhǎng)期、中期和近期記錄的歷史數(shù)據(jù)，各工藝段理化指標(biāo)和運(yùn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，以及各個(gè)工藝參數(shù)間相關(guān)連的數(shù)學(xué)模型，并能夠自動(dòng)更新和甄別和剔除離散數(shù)據(jù)。所述的專家控制單元是根據(jù)對(duì)曝氣量、內(nèi)回流、外回流和排泥量不同的控制對(duì)象，采用分段算法用不同的數(shù)學(xué)模型調(diào)用專屬數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，得出各個(gè)參數(shù)的調(diào)整量，更新運(yùn)行參數(shù)。污水處理廠用智能控制系統(tǒng)是由中央處理器電連接中央控制器，中央控制器電連接各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制器，各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制器電連接所屬的執(zhí)行設(shè)備和檢測(cè)儀表，本方案的特點(diǎn)是所述的中央處理器還電連接有專家控制器和專屬數(shù)據(jù)庫(kù)。本方案具體的特點(diǎn)還有，所述的專家控制器是由內(nèi)存管理單元連接運(yùn)算單元和暫存器，運(yùn)算單元再與公式存儲(chǔ)器、方向控制器和指令發(fā)送器連接構(gòu)成，所述的內(nèi)存管理單元與所述的中央處理器連接，所述的方向控制器接收所述的中央處理器的信息，所述的指令發(fā)送器發(fā)出信息給所述的中央處理器。所述的所述的中央控制器和各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制器采用的是PLC控制器。本方案的有益效果可根據(jù)對(duì)上述方案的敘述得知，由于在該方案中的中央處理器連接有專家控制器和專屬數(shù)據(jù)庫(kù)，在專屬數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)、運(yùn)行參數(shù)和各個(gè)參數(shù)之間相互關(guān)聯(lián)的數(shù)學(xué)模型，而專家控制器則根據(jù)專屬數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和運(yùn)行參數(shù)，分別、分時(shí)采用用不同工藝的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，得出各個(gè)參數(shù)的調(diào)整量，去更新運(yùn)行參數(shù)，以達(dá)到 能適時(shí)的進(jìn)行智能控制，不再受人為因素的影響，使污水處理廠的運(yùn)行成本和能耗降低，出水的水質(zhì)達(dá)到穩(wěn)定。由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見的。


圖I為本發(fā)明具體實(shí)施方式
的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框示意圖。圖2為本發(fā)明具體實(shí)施方式
中專家控制器的方框結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，ZJKQ為專家控制器，ZCQ為中央處理器，SJK為專屬數(shù)據(jù)庫(kù)，ZKQ為中央控制器，XKQl為第一現(xiàn)場(chǎng)控制器，XKQ2為第二現(xiàn)場(chǎng)控制器，XKQn為第η現(xiàn)場(chǎng)控制器，SI為第一設(shè)備，S2為第二設(shè)備，Sn為第η設(shè)備，Yl為第一儀表，Υ2為第二儀表，Yn為第η儀表，NCGLDY為內(nèi)存管理單元，ZCQ為暫存器，YSDY為運(yùn)算單元，GSCC為公式存儲(chǔ)器，F(xiàn)XKZQ為方向控制器，ZLFSQ為指令發(fā)送器。
具體實(shí)施例方式為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過一個(gè)具體實(shí)施方式
，并結(jié)合其附圖，對(duì)本方案進(jìn)行闡述。通過附圖可以看出，本方案的污水處理廠用智能控制系統(tǒng)是由中央處理器ZCQ電連接中央控制器ZKQ，該中央控制器ZKQ采用的是PLC控制器。中央控制器ZKQ電連接第一現(xiàn)場(chǎng)控制器XKQ1、第二現(xiàn)場(chǎng)控制器XKQ2、直至第η現(xiàn)場(chǎng)控制器XKQn，所述的各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制器采用的是PLC控制器。第一現(xiàn)場(chǎng)控制器XKQl再電連接所屬用于執(zhí)行的第一設(shè)備SI和用于檢測(cè)并能反饋檢測(cè)數(shù)據(jù)的第一儀表Y1，第二現(xiàn)場(chǎng)控制器)(KQ2再電連接所屬用于執(zhí)行的第二設(shè)備S2和用于檢測(cè)并能反饋檢測(cè)數(shù)據(jù)的第二儀表Y2，直至第η現(xiàn)場(chǎng)控制器XKQn再電連接所屬用于執(zhí)行的第η設(shè)備Sn和用于檢測(cè)并能反饋檢測(cè)數(shù)據(jù)的第η儀表Υη。本方案是所述的中央處理器ZCQ還電連接有專家控制器ZJKQ和專屬數(shù)據(jù)庫(kù)SJK。在所述的專屬數(shù)據(jù)庫(kù)SJK中存儲(chǔ)有各工藝的設(shè)計(jì)參數(shù)，各個(gè)設(shè)備運(yùn)行的長(zhǎng)期、中期和近期記錄的歷史數(shù)據(jù)，各工藝段理化指標(biāo)和運(yùn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，以及各個(gè)工藝參數(shù)間相關(guān)連的數(shù)學(xué)模型，專屬數(shù)據(jù)庫(kù)SJK并具有能夠自動(dòng)更新和甄別和剔除離散數(shù)據(jù)的能力。本方案所述的專家控制器ZJKQ是根據(jù)對(duì)曝氣量、內(nèi)回流、外回流和排泥量不同的控制對(duì)象，采用分段算法用不同的數(shù)學(xué)模型調(diào)用專屬數(shù)據(jù)庫(kù)SJK內(nèi)的數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，得出各個(gè)參數(shù)的調(diào)整量，更新運(yùn)行參數(shù)。該專家控制器ZJKQ是由內(nèi)存管理單元NCGLDY連接運(yùn)算單元YSDY和暫存器ZCQ，運(yùn)算單元YSDY再與公式存儲(chǔ)器GSCC、方向控制器FXKZQ和指令發(fā)送器ZLFSQ連接構(gòu)成。所述的內(nèi)存管理單元ZCGLDY與所述的中央處理器ZCQ連接，由中央處理器ZCQ提供運(yùn)算所需的各種數(shù)據(jù)，并由內(nèi)存管理單元NCGLDY指揮運(yùn)算單元YSDY進(jìn)行計(jì)算。所述的方向控制器FXKZQ接收所述的中央處理器ZCQ的信息，用來指導(dǎo)運(yùn)算單元YSDY針對(duì)哪一種工藝進(jìn)行計(jì)算。所述的指令發(fā)送器ZLKSQ發(fā)出信息給所述的中央處理器ZCQ，以便中央處理器ZCQ發(fā)出更新的運(yùn)行參數(shù)。所述的數(shù)學(xué)模型主要是針對(duì)控制曝氣量、內(nèi)回流、外回流和排泥量四個(gè)指標(biāo)，故需要不同的模型和函數(shù)來計(jì)算，而這些數(shù)學(xué)模型又都是已知的，現(xiàn)以曝氣量為例說明
影響曝氣量的因素很多主要有水量、cod、氨氮、水溫、污泥濃度等。設(shè)曝氣量為Q ;進(jìn)水量為L(zhǎng)，將進(jìn)水水量值按十位數(shù)取整(IOM3);進(jìn)水cod值為N、目標(biāo)cod值為Ns、出水cod值為N’，cod值按十位數(shù)取整(10mg/l);進(jìn)水氨氮值為M，目標(biāo)氨氮值為Ms、出水氨氮值為M’，氨氮值取整(mg/1);污泥濃度為S，污泥濃度按十位數(shù)取整(10mg/l);溫度為T，水溫值取(°C)。分別預(yù)設(shè)水量、cod、氨氮、水溫、污泥濃度等變化數(shù)值，并計(jì)算出理論曝氣量。按下列公式計(jì)算出理論曝氣量
Q= (L^Ki+L^M^+S^) *Τ*Κ4/(21%*Κ5)
其中K1 :為cod耗氧常數(shù)，O. 2 O. 5為設(shè)定值；
K2 :為氨氮耗氧常數(shù)4. 33 ；
K3 :為活性污泥內(nèi)源呼吸耗氧常數(shù)，O. 05 O. I為設(shè)定值；
K4 :為溫度變化系數(shù)I. 02 (τ_20)；
K5 :為曝氣器氧轉(zhuǎn)移效率，O. 2 O. 4為設(shè)定值；
①不同的變量賦值，可以得出一個(gè)Q的數(shù)組，Q=
入數(shù)據(jù)庫(kù)
②運(yùn)行時(shí)，根據(jù)實(shí)際指標(biāo)(L、N、Μ、T、S的數(shù)值)調(diào)用對(duì)應(yīng)Qn值，按Qn值控制曝氣量
③經(jīng)過一個(gè)運(yùn)行周期，檢驗(yàn)出水水質(zhì)N’、M’。分別計(jì)算N’、M’與設(shè)計(jì)值NS、MJ^偏差，并分別計(jì)算出偏差所對(duì)應(yīng)反映出的曝氣量調(diào)整值A(chǔ)Qn和AQm。按下列公式計(jì)算
AQn= (Ns -N，)/ N *0. 618AQm= (Ms -Μ’)/ M *0. 618
④按下列公式計(jì)算Q的調(diào)整值A(chǔ)Q，
Δ Q- Δ Qn + Δ Qm ( Δ Qn 5 O > Δ Qm 5 O 或 AQN>0、Δ Qm ^ O )
Δ Q= Δ Qm ( Δ Qn 彡 O、Δ Qm < O), Δ Q= Δ Qn ( Δ Qn < O、Δ Qm 彡 O)
⑤調(diào)整后的曝氣量為Qt、 按下列公式計(jì)算計(jì)算Qt值
Qt= Qn-AQ
⑥將Qt寫入數(shù)組Q，替換Qn，完成一次參數(shù)修正循環(huán)。
本發(fā)明并不僅限于上述具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍 內(nèi)做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種污水處理廠用智能控制方法，由中央處理環(huán)節(jié)發(fā)出指令給中央控制環(huán)節(jié)，再由中央控制環(huán)節(jié)發(fā)出控制信號(hào)給各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制單元，各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制單元?jiǎng)t控制所屬的執(zhí)行設(shè)備和檢測(cè)儀表；各個(gè)檢測(cè)儀表測(cè)得的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)再反饋到中央處理環(huán)節(jié)，中央處理環(huán)節(jié)再依據(jù)各個(gè)反饋的數(shù)據(jù)調(diào)整發(fā)出的指令，經(jīng)過多次控制循環(huán)，達(dá)到最佳控制，其特征是所述的中央處理環(huán)節(jié)有專家控制單元和專屬數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，專家控制單元調(diào)用專屬數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出運(yùn)行所需的各種參數(shù)輸給中央處理環(huán)節(jié)發(fā)出控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的污水處理廠用智能控制方法，其特征是所述的專屬數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)有各工藝的設(shè)計(jì)參數(shù)，各個(gè)設(shè)備運(yùn)行的長(zhǎng)期、中期和近期記錄的歷史數(shù)據(jù)，各工藝段理化指標(biāo)和運(yùn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，以及各個(gè)工藝參數(shù)間相關(guān)連的數(shù)學(xué)模型，并能夠自動(dòng)更新和甄別和剔除離散數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的污水處理廠用智能控制方法，其特征是所述的專家控制單元是根據(jù)對(duì)曝氣量、內(nèi)回流、外回流和排泥量不同的控制對(duì)象，采用分段算法用不同的數(shù)學(xué)模型調(diào)用專屬數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，得出各個(gè)參數(shù)的調(diào)整量，更新運(yùn)行參數(shù)。
4.一種用權(quán)利要求I方法的污水處理廠用智能控制系統(tǒng)，由中央處理器電連接中央控制器，中央控制器電連接各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制器，各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制器電連接所屬的執(zhí)行設(shè)備和檢測(cè)儀表，其特征是所述的中央處理器還電連接有專家控制器和專屬數(shù)據(jù)庫(kù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的污水處理廠用智能控制系統(tǒng)，其特征是所述的專家控制器是由內(nèi)存管理單元連接運(yùn)算單元和暫存器，運(yùn)算單元再與公式存儲(chǔ)器、方向控制器和指令發(fā)送器連接，所述的內(nèi)存管理單元與所述的中央處理器連接，所述的方向控制器接收所述的中央處理器的信息，所述的指令發(fā)送器發(fā)出信息給中央處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的污水處理廠用智能控制系統(tǒng)，其特征是所述的所述的中央控制器和各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制器采用的是PLC控制器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種污水處理廠用智能控制方法及智能控制系統(tǒng)的技術(shù)方案，該方案的方法是由中央處理環(huán)節(jié)發(fā)出指令給中央控制環(huán)節(jié)，再由中央控制環(huán)節(jié)發(fā)出控制信號(hào)給各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制單元，各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制單元?jiǎng)t控制所屬的執(zhí)行設(shè)備和檢測(cè)儀表；各個(gè)檢測(cè)儀表測(cè)得的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)再反饋到中央處理環(huán)節(jié)，中央處理環(huán)節(jié)再依據(jù)各個(gè)反饋的數(shù)據(jù)調(diào)整發(fā)出的指令，經(jīng)過多次控制循環(huán)，達(dá)到最佳控制，本方案是所述的中央處理環(huán)節(jié)有專家控制單元和專屬數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，專家控制單元調(diào)用專屬數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出運(yùn)行所需的各種參數(shù)輸給中央處理環(huán)節(jié)發(fā)出控制信號(hào)。本方案的控制系統(tǒng)是中央處理器還電連接有專家控制器和專屬數(shù)據(jù)庫(kù)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102778884SQ20121028200
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月9日
發(fā)明者張滌非, 王金春 申請(qǐng)人:張滌非, 王金春