一種汙水處理廠用智能控制方法及智能控制系統的製作方法
2023-06-03 06:10:56 2
專利名稱：一種汙水處理廠用智能控制方法及智能控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種汙水處理方法及設備，尤其是一種汙水處理廠用智能控制方法及智能控制系統。
背景技術：
在現有技術中，與本申請最為接近的技術方案是在用的汙水處理廠控制系統，該控制系統是採用中央控制為主，輔以現場手動控制，由中央處理器、中央控制器、現場控制器、各種執行設備和各種測量儀表構成。其工作模式是按照理論設定運行參數，並輸入給中央處理器，中央處理器發出指令通過中央控制器傳輸到各個現場控制器，現場控制器控制設備的運轉並由儀表採集現場數據，儀表將採集到的現場數據反饋到中央處理器，中央處 理器根據系統設定的參數和反饋的現場數據形成各種報表，然後由技術人員依據報表分析數據，做出對運行參數的調整並輸給中央處理器，這就存在人為因素對控制的影響。而汙水處理廠的運行參數很多，包括有位置控制、參數控制和時間控制等。在傳統的控制過程中，對這些指標的控制是相對獨立，沒有整合成一體。比如說，突降暴雨後，水量很大，但水質較好，這時候應加大出水量增且減小曝氣和回流量，停止排泥，但是，用傳統的控制模式如果不做人工調整，就會出現不停曝氣，使活性汙泥隨出水大量流出，造成出水不達標而又耗能的問題。可見傳統控制方式的弊端是系統的控制滯後性較強，運行參數之間沒有關聯性，無法對進水的水質、水量變化以及整個汙水處理系統內外環境的變化進行相應調整,受人為因素的影響較大，運行的能耗比較高、出水水質不穩定，這是現有技術所存在的不足之處。
發明內容
本發明所要解決的技術問題，就是針對現有技術所存在的不足，而提供一種汙水處理廠用智能控制方法及智能控制系統技術方案，該方案採用專屬資料庫存儲各種數據、運行參數和各個參數之間相互關聯的數學模型，並由專家控制器根據數據和運行參數用不同工藝的數學模型進行計算，得出各個參數的調整量，去更新運行參數，達到適時的智能控制，不再受人為因素的影響，使汙水處理廠的運行能耗降低，出水的水質穩定。本方案是通過如下技術措施來實現的
汙水處理廠用智能控制方法是由中央處理環節發出指令給中央控制環節，再由中央控制環節發出控制信號給各個現場控制單元，各個現場控制單元則控制所屬的執行設備和檢測儀表；各個檢測儀表測得的現場數據再反饋到中央處理環節，中央處理環節再依據各個反饋的數據調整發出的指令，經過多次控制循環，達到最佳控制，本方案的特點是所述的中央處理環節有專家控制單元和專屬資料庫的支持，專家控制單元調用專屬資料庫內的數據，計算出運行所需的各種參數輸給中央處理環節發出控制信號。本方案具體的特點還有，所述的專屬資料庫中存儲的數據有各工藝的設計參數，各個設備運行的長期、中期和近期記錄的歷史數據，各工藝段理化指標和運行質量評價，以及各個工藝參數間相關連的數學模型，並能夠自動更新和甄別和剔除離散數據。所述的專家控制單元是根據對曝氣量、內回流、外回流和排泥量不同的控制對象，採用分段算法用不同的數學模型調用專屬資料庫內的數據和數學模型進行計算，得出各個參數的調整量，更新運行參數。汙水處理廠用智能控制系統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現場控制器，各個現場控制器電連接所屬的執行設備和檢測儀表，本方案的特點是所述的中央處理器還電連接有專家控制器和專屬資料庫。本方案具體的特點還有，所述的專家控制器是由內存管理單元連接運算單元和暫存器，運算單元再與公式存儲器、方向控制器和指令發送器連接構成，所述的內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，所述的指令發送器發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現場控制器採用的是PLC控制器。本方案的有益效果可根據對上述方案的敘述得知，由於在該方案中的中央處理器連接有專家控制器和專屬資料庫，在專屬資料庫中存儲各種數據、運行參數和各個參數之間相互關聯的數學模型，而專家控制器則根據專屬資料庫存儲的數據和運行參數，分別、分時採用用不同工藝的數學模型進行計算，得出各個參數的調整量，去更新運行參數，以達到 能適時的進行智能控制，不再受人為因素的影響，使汙水處理廠的運行成本和能耗降低，出水的水質達到穩定。由此可見，本發明與現有技術相比，具有突出的實質性特點和顯著的進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。
圖I為本發明具體實施方式
的系統結構方框示意圖。圖2為本發明具體實施方式
中專家控制器的方框結構示意圖。圖中，ZJKQ為專家控制器，ZCQ為中央處理器，SJK為專屬資料庫，ZKQ為中央控制器，XKQl為第一現場控制器，XKQ2為第二現場控制器，XKQn為第η現場控制器，SI為第一設備，S2為第二設備，Sn為第η設備，Yl為第一儀表，Υ2為第二儀表，Yn為第η儀表，NCGLDY為內存管理單元，ZCQ為暫存器，YSDY為運算單元，GSCC為公式存儲器，FXKZQ為方向控制器，ZLFSQ為指令發送器。
具體實施例方式為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過一個具體實施方式
，並結合其附圖，對本方案進行闡述。通過附圖可以看出，本方案的汙水處理廠用智能控制系統是由中央處理器ZCQ電連接中央控制器ZKQ，該中央控制器ZKQ採用的是PLC控制器。中央控制器ZKQ電連接第一現場控制器XKQ1、第二現場控制器XKQ2、直至第η現場控制器XKQn，所述的各個現場控制器採用的是PLC控制器。第一現場控制器XKQl再電連接所屬用於執行的第一設備SI和用於檢測並能反饋檢測數據的第一儀表Y1，第二現場控制器)(KQ2再電連接所屬用於執行的第二設備S2和用於檢測並能反饋檢測數據的第二儀表Y2，直至第η現場控制器XKQn再電連接所屬用於執行的第η設備Sn和用於檢測並能反饋檢測數據的第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和專屬資料庫SJK。在所述的專屬資料庫SJK中存儲有各工藝的設計參數，各個設備運行的長期、中期和近期記錄的歷史數據，各工藝段理化指標和運行質量評價，以及各個工藝參數間相關連的數學模型，專屬資料庫SJK並具有能夠自動更新和甄別和剔除離散數據的能力。本方案所述的專家控制器ZJKQ是根據對曝氣量、內回流、外回流和排泥量不同的控制對象，採用分段算法用不同的數學模型調用專屬資料庫SJK內的數據和數學模型進行計算，得出各個參數的調整量，更新運行參數。該專家控制器ZJKQ是由內存管理單元NCGLDY連接運算單元YSDY和暫存器ZCQ，運算單元YSDY再與公式存儲器GSCC、方向控制器FXKZQ和指令發送器ZLFSQ連接構成。所述的內存管理單元ZCGLDY與所述的中央處理器ZCQ連接，由中央處理器ZCQ提供運算所需的各種數據，並由內存管理單元NCGLDY指揮運算單元YSDY進行計算。所述的方向控制器FXKZQ接收所述的中央處理器ZCQ的信息，用來指導運算單元YSDY針對哪一種工藝進行計算。所述的指令發送器ZLKSQ發出信息給所述的中央處理器ZCQ，以便中央處理器ZCQ發出更新的運行參數。所述的數學模型主要是針對控制曝氣量、內回流、外回流和排泥量四個指標，故需要不同的模型和函數來計算，而這些數學模型又都是已知的，現以曝氣量為例說明
影響曝氣量的因素很多主要有水量、cod、氨氮、水溫、汙泥濃度等。設曝氣量為Q ;進水量為L，將進水水量值按十位數取整(IOM3);進水cod值為N、目標cod值為Ns、出水cod值為N』，cod值按十位數取整(10mg/l);進水氨氮值為M，目標氨氮值為Ms、出水氨氮值為M』，氨氮值取整(mg/1);汙泥濃度為S，汙泥濃度按十位數取整(10mg/l);溫度為T，水溫值取(°C)。分別預設水量、cod、氨氮、水溫、汙泥濃度等變化數值，並計算出理論曝氣量。按下列公式計算出理論曝氣量
Q= (L^Ki+L^M^+S^) *Τ*Κ4/(21%*Κ5)
其中K1 :為cod耗氧常數，O. 2 O. 5為設定值；
K2 :為氨氮耗氧常數4. 33 ；
K3 :為活性汙泥內源呼吸耗氧常數，O. 05 O. I為設定值；
K4 :為溫度變化係數I. 02 (τ_20)；
K5 :為曝氣器氧轉移效率，O. 2 O. 4為設定值；
①不同的變量賦值，可以得出一個Q的數組，Q=
入資料庫
②運行時，根據實際指標(L、N、Μ、T、S的數值)調用對應Qn值，按Qn值控制曝氣量
③經過一個運行周期，檢驗出水水質N』、M』。分別計算N』、M』與設計值NS、MJ^偏差，並分別計算出偏差所對應反映出的曝氣量調整值AQn和AQm。按下列公式計算
AQn= (Ns -N，)/ N *0. 618AQm= (Ms -Μ』)/ M *0. 618
④按下列公式計算Q的調整值AQ，
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調整後的曝氣量為Qt、 按下列公式計算計算Qt值
Qt= Qn-AQ
⑥將Qt寫入數組Q，替換Qn，完成一次參數修正循環。
本發明並不僅限於上述具體實施方式
，本領域普通技術人員在本發明的實質範圍 內做出的變化、改型、添加或替換，也應屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種汙水處理廠用智能控制方法，由中央處理環節發出指令給中央控制環節，再由中央控制環節發出控制信號給各個現場控制單元，各個現場控制單元則控制所屬的執行設備和檢測儀表；各個檢測儀表測得的現場數據再反饋到中央處理環節，中央處理環節再依據各個反饋的數據調整發出的指令，經過多次控制循環，達到最佳控制，其特徵是所述的中央處理環節有專家控制單元和專屬資料庫的支持，專家控制單元調用專屬資料庫內的數據，計算出運行所需的各種參數輸給中央處理環節發出控制信號。
2.根據權利要求I所述的汙水處理廠用智能控制方法，其特徵是所述的專屬資料庫中存儲的數據有各工藝的設計參數，各個設備運行的長期、中期和近期記錄的歷史數據，各工藝段理化指標和運行質量評價，以及各個工藝參數間相關連的數學模型，並能夠自動更新和甄別和剔除離散數據。
3.根據權利要求I所述的汙水處理廠用智能控制方法，其特徵是所述的專家控制單元是根據對曝氣量、內回流、外回流和排泥量不同的控制對象，採用分段算法用不同的數學模型調用專屬資料庫內的數據和數學模型進行計算，得出各個參數的調整量，更新運行參數。
4.一種用權利要求I方法的汙水處理廠用智能控制系統，由中央處理器電連接中央控制器，中央控制器電連接各個現場控制器，各個現場控制器電連接所屬的執行設備和檢測儀表，其特徵是所述的中央處理器還電連接有專家控制器和專屬資料庫。
5.根據權利要求4所述的汙水處理廠用智能控制系統，其特徵是所述的專家控制器是由內存管理單元連接運算單元和暫存器，運算單元再與公式存儲器、方向控制器和指令發送器連接，所述的內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，所述的指令發送器發出信息給中央處理器。
6.根據權利要求4或5所述的汙水處理廠用智能控制系統，其特徵是所述的所述的中央控制器和各個現場控制器採用的是PLC控制器。
全文摘要
本發明提供了一種汙水處理廠用智能控制方法及智能控制系統的技術方案，該方案的方法是由中央處理環節發出指令給中央控制環節，再由中央控制環節發出控制信號給各個現場控制單元，各個現場控制單元則控制所屬的執行設備和檢測儀表；各個檢測儀表測得的現場數據再反饋到中央處理環節，中央處理環節再依據各個反饋的數據調整發出的指令，經過多次控制循環，達到最佳控制，本方案是所述的中央處理環節有專家控制單元和專屬資料庫的支持，專家控制單元調用專屬資料庫內的數據，計算出運行所需的各種參數輸給中央處理環節發出控制信號。本方案的控制系統是中央處理器還電連接有專家控制器和專屬資料庫。
文檔編號G05B19/418GK102778884SQ20121028200
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月9日 優先權日2012年8月9日
發明者張滌非, 王金春 申請人:張滌非, 王金春