申请日2017.04.20
公开(公告)日2017.09.19
IPC分类号C02F1/00; G01N33/18
摘要
本发明提供一种用于污水系统的调度控制系统和方法，该调度控制系统包括：进水泵房与一级泵站联动控制单元，用于控制一级泵站的输送流量;一级泵站与二级泵站联动控制单元，用于控制二级泵站的输送流量;厂网联合调度控制决策支持数据库，用于修正和设置各控制单元的控制条件;进水泵房离散化流量控制单元，用于实现污水厂不同进水流量与管网不同液位区间的智能联动控制。本发明实现动态污水管网液位条件下的污水管网与污水厂的智能自动联动控制，系统便于安装、调试和维护，提供较丰富的远程管理功能，整个控制系统具备装置故障预警保护功能，可实现长时间稳定智能动态运行控制。
权利要求书
1.一种用于污水系统的调度控制系统，其特征在于，包括：
污水厂进水泵房离散化流量控制单元，用于根据进水泵房的液位变化、污水厂进水水质情况以及出水水质情况，对进水泵房的进水流量进行离散化控制;
污水厂进水泵房与管网一级泵站联动控制单元，用于根据进水泵房的液位变化以及不同天气条件下的液位条件，控制一级泵站的输送流量;
一级泵站与二级泵站联动控制单元，用于根据一级泵站管网液位变化以及不同天气条件下的液位条件，控制二级泵站的输送流量;以及
厂网联合调度控制决策支持数据库，用于修正和设置进水泵房离散化流量控制单元、进水泵房与一级泵站联动控制单元和一级泵站与二级泵站联动控制单元的控制条件。
2.如权利要求1所述的用于污水系统的调度控制系统，其特征在于，所述厂网联合调度控制决策支持数据库进一步用于确定各级泵站运行安全液位的上限和下限、各级泵站离散液位条件、不同液位区间的目标控制流量、阀门开度的离散化调节步长以及进水泵房的离散液位条件。
3.如权利要求2所述的用于污水系统的调度控制系统，其特征在于，进水泵房离散化流量控制单元进一步用于：基于污水管网来水的液位变化情况，实时在线确定进水泵房当前的目标控制流量，再结合污水厂进水和出水的水质变化情况，对当前的目标控制流量进行补偿控制。
4.如权利要求3所述的用于污水系统的调度控制系统，其特征在于，所述结合污水厂进水和出水的水质变化情况，对当前的目标控制流量进行补偿控制，进一步用于：
当进水的水质浓度高于上限值，则降低目标控制流量;当进水的水质浓度低于上限值，则提高离散化目标控制流量;当污水厂出水的水质浓度超出上限值较长时间，则同样降低目标控制流量。
5.如权利要求1所述的用于污水系统的调度控制系统，其特征在于，进水泵房与一级泵站联动控制单元进一步用于：
基于一级管网液位变化，建立一级泵站的离散化目标控制流量条件，进而依据目标控制流量范围确定一级泵站的水泵开启策略，通过设置一级泵站目标控制流量和管网液位在不同天气条件下的液位区间范围，建立一级泵站的运行策略，确定泵站水泵开启策略后，再通过水泵变频反馈控制与进水阀门开度的串联反馈控制实现一级泵站目标运行液位控制。
6.如权利要求5所述的用于污水系统的调度控制系统，其特征在于，通过设置一级泵站目标控制流量和管网液位在不同管网运行条件下的液位区间范围，建立一级泵站的运行策略的步骤，进一步用于：
当管网运行在高液位区间条件下，所述一级泵站的运行策略为：当管网液位低于下限值时，对应提高一级泵站的目标控制流量，当管网液位高于上限值时，对应降低一级泵站的目标控制流量;
当管网运行在低液位区间条件下，所述一级泵站的运行策略为：当管网液位低于下限值时，随着管网液位下降，对应降低一级泵站的目标控制流量，当管网液位上升时，对应升高一级泵站的目标控制流量。
7.如权利要求1所述的用于污水系统的调度控制系统，其特征在于，所述一级泵站与二级泵站联动控制单元具体用于：
基于二级管网中液位变化情况，建立二级泵站的离散化目标控制流量条件，通过确定在不同管网运行条件下的二级泵站目标控制液位和二级泵站目标控制流量区间范围，建立二级泵站的运行策略。
8.一种用于污水系统运行的调度控制方法，其特征在于，包括：
根据污水厂进水泵房的液位变化、污水厂进水水质情况以及出水水质情况，对进水泵房的进水流量进行离散化控制;
根据污水厂进水泵房的液位变化以及不同天气条件下的液位条件，控制一级泵站的输送流量;
根据一级泵站上游管网的液位变化以及不同天气条件下的液位条件，控制二级泵站的输送流量;以及
修正和设置控制条件。
说明书
一种用于污水系统的调度控制系统和方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，更具体地，涉及用于污水系统的调度控制系统和方法。
背景技术
城市排水系统承担着的城市污水收集处理的重要职能，是保障人民生活、城市环境和城市安全的重要市政基础设施，城市排水管网的安全有效运行也是城市水环境质量的重要保障。
近年我国城市水环境污染形势依然严峻，城市排水管网运行中的问题也日益凸显，加强城市排水管网的信息化建设是解决相关问题的重要技术手段。污水管网、污水泵站和污水处理厂是城市污水系统的重要结构单元，实现污水管网、污水泵站和污水处理厂联动运行的智能运行控制可以有效提高污水系统优化运行水平，保障污水管网的运行安全、减少冒溢，进而控制溢流、降低对污水处理厂波动影响，提高污水处理厂的稳定达标与优化运行水平等，实现污水管网与污水处理厂联动运行智能控制的技术需求日趋迫切。
排水管网是开放式系统，运行环境条件复杂多变，管网的流量和液位在不同区域间一般均呈现非规律性的动态变化，污水泵站和污水处理厂的运行过程随时需要应对不同的运行状态，尤其是在降雨条件下，管网水量会快速发生复杂的动态变化，复杂多变的管网运行状态，给污水泵站和污水处理厂的运行控制带来极大的挑战。同时，污水管网运行过程为复杂的非线性变化系统，运行控制过程中的波动会放大控制信号的扰动干扰，而管网运行的安全运行水平要求又较高，需要严格保证污水管网、污水泵站的安全液位水平，如何在复杂多变的污水系统实现污水管网、污水泵站与污水处理厂的智能联动运行控制具有极大的技术挑战。
现有污水系统在实际运行中大都是污水管网与污水处理厂分开各自独立运行，相互间缺乏信息互通和协调调度，这大大降低污水管网与污水处理厂的综合效能。污水管网泵站也大都采用人工经验控制，污水处理厂进水泵房也多采用以人工经验的恒流量控制，也有个别污水泵站可实现恒液位的PLC控制、以及污水处理厂进水泵房的恒流量变频控制，但也仅是针对当地泵站或者泵房运行情况就地控制，不同泵站或者泵房之间互相独立，不能实现互联互通，且恒定液位和流量控制也很难实时应对管网复杂多变的运行状态。
也有些研究开发了模糊控制、经验规律时序预测控制等控制方法，但这些方法控制实施过程中计算量较大，均需基于PC系统辅助实现控制。虽然这些方法在一定程度上可以实现针对管网复杂运行状态的动态预测与控制，但是长期工作过程中由于PC系统负荷耐受能力、模糊经验控制难以预测所有未知运行情景等限制，控制的稳定性还不能保证，控制故障发生率远高于基于PLC的控制系统，同时一般均还是针对某个泵站或者进水泵房的就地控制，还未能实现复杂的管网系统的多点网络同步控制。而现有基于PLC的控制还仅能实现比较简单的恒定液位、恒定流量、以及经验规律控制等，只是基于稳定PLC控制系统实现复杂管网状态的多泵站同步控制、污水管网与污水处理厂联动智能动态控制还鲜有报道，现有泵站智能运行控制技术还不能够很好地满足现有污水系统的智能信息化运行技术发展需求。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于污水系统的调度控制系统和方法。
根据本发明的一个方面，提供一种用于污水系统的调度控制系统，包括：
进水泵房离散化流量控制单元，用于根据进水泵房的液位变化、进水水质情况以及出水水质情况，对进水泵房的进水流量进行离散化控制;
进水泵房与一级泵站联动控制单元，用于根据进水泵房的液位变化以及不同天气条件下的液位条件，控制一级泵站的输送流量;
一级泵站与二级泵站联动控制单元，用于根据二级管网的液位变化以及不同天气条件下的液位条件，控制二级泵站的输送流量;以及
厂网联合调度控制决策支持数据库，用于修正和确定进水泵房离散化流量控制单元、进水泵房与一级泵站联动控制单元和一级泵站与二级泵站联动控制单元的控制条件。
根据本发明的另一个方面，还提供一种用于污水处理的调度控制方法，包括：
根据进水泵房的液位变化、进水水质情况以及出水水质情况，对进水泵房的进水流量进行离散化控制;
根据进水泵房的液位变化以及不同天气条件下的液位条件，控制一级泵站的输送流量;
根据二级管网的液位变化以及不同天气条件下的液位条件，控制二级泵站的输送流量;以及
修正和设置控制条件。
本申请提出一种用于污水系统的调度控制系统，实现复杂的管网与污水处理厂的联动调度运行，提供多种优化运行条件的设置编辑功能，实现不同污水厂进水目标控制流量与不同管网液位控制区间的智能自动控制，系统便于安装、调试和维护，提供较丰富的远程管理功能，整个控制系统具备装置故障预警保护功能，装置系统可实现长时间稳定智能动态运行控制。
