申请日2016.04.13
公开(公告)日2016.07.06
IPC分类号G05B17/02
摘要
一种污水处理过程曝气智能控制系统，涉及一种污水处理方法，系统污水处理过程曝气智能控制系统是由监控计算机、中央控制单元、n个现场控制单元、n个检测仪表组和n个执行单元组成;监控计算机内部存有一个模型存储模块(包括n个曝气控制量的理论计算模型和n个用于计算曝气控制修正量的人工神经网络模型)和一个数据存储模块(用于存储n个曝气池的现场检测数据);实现了曝气过程的完全自动控制，解决了现有技术中曝气过程处于半自动运行状态的问题;能根据水质情况及时调整曝气量，保证出水水质的稳定，而且能够根据负荷的变化情况进行“按需曝气”，使污水处理过程能耗降低。
权利要求书
1.一种污水处理过程曝气智能控制系统，其特征在于，所述系统污水处理过程曝气智能控制系统是由监控计算机、中央控制单元、n个现场控制单元、n个检测仪表组和n个执行单元组成;监控计算机内部存有一个模型存储模块(包括n个曝气控制量的理论计算模型和n个用于计算曝气控制修正量的人工神经网络模型)和一个数据存储模块(用于存储n个曝气池的现场检测数据);中央控制单元由以太网通信模块CP343和中央处理器CPU315-2DP构成;现场控制单元由PROFIBUS-DP(ProcessFieldBus-DecentralizedPeriphery)总线通信模块EM277、中央处理器CPU244、2个模拟量输入输出扩展模块EM235组成;检测仪表组包括：进水流量测量仪表、进水COD测量仪表、进水氨氮测量仪表、污泥浓度测量仪表、曝气池温度测量仪表和溶解氧测量仪表;执行单元由变频器和鼓风机组成;监控计算机通过通信电缆与工业以太网ETHERNET相连;中央控制单元通过CP343以太网通信模块经通信电缆与工业以太网ETHERNET相连;中央控制单元经通信电缆与PROFIBUS-DP总线相连;n个现场控制单元分别通过总线扩展模块EM277，经通信电缆与PROFIBUS-DP总线相连;n个现场控制单元分别通过EM235模块与相应的执行模块、检测仪表组相连。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理过程曝气智能控制系统，其特征在于，所述检测仪表组测得的现场数据分别经模拟量输入输出模块EM235连接所属的现场控制单元，现场控制单元的现场数据连接中央控制单元，中央控制单元连接监控计算机，再连接到数据存储模块。
3.根据权利要求1所述的一种污水处理过程曝气智能控制系统，其特征在于，所述控计算机存储模块中存储n个检测仪表组所检测到的每个曝气池的现场数据。
4.根据权利要求1所述的一种污水处理过程曝气智能控制系统，其特征在于，所述模型存储模块中存储n个曝气控制量的理论计算模型和n个用于计算曝气控制修正量的人工神经网络模型。
5.根据权利要求1所述的一种污水处理过程曝气智能控制系统，其特征在于，所述每个曝气数学模型对应一个曝气池，分别计算每个曝气池的理论曝气控制量;每个人工神经网络模型对应一个曝气池，用以计算该曝气池的曝气控制修正量。
6.根据权利要求1所述的一种污水处理过程曝气智能控制系统，其特征在于，所述人工神经网络模型是根据系统运行历史数据定时训练网络，更新网络模型参数。
说明书
一种污水处理过程曝气智能控制系统
技术领域
本发明属于一种智能控制方法及设备，尤其是一种污水处理厂用智能控制方法及智能控制系统。
背景技术
污水处理浮动填料工艺是将活性污泥工艺法和生物膜工艺法融为一体，并运用浮动床的一种工艺方法。该工艺主要在曝气池中，按照容积投加一定比例的生物载体，微生物在载体表面生长一定厚度的生物膜，载体随水流和气流上下浮动，与有机物和溶解氧频繁接触，极大地提高了微生物的吸附降解能力，也提高了氧的利用率。该工艺的特点是流程短、污泥回流设施规模小、厂区占地面积少、处理效率高、出水水质稳定、建设和成本费用低。在浮动填料工艺中，对生化滤池的曝气控制是整个污水处理运行控制过程的核心。目前，国内对基于浮动填料工艺的污水处理曝气过程的控制还存在如下不足：(1)没有实现完全自动化控制，曝气过程处于半自动运行状态;(2)系统不能根据入水、出水水质情况及时调整曝气参数，保证出水水质的稳定;(3)曝气过程没有根据负荷的变化情况进行“按需曝气”，曝气过程能耗较大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中所存在的不足，提供一种在线污水处理过程曝气智能控制方法，它能够解决如下问题：实现了曝气过程的完全自动控制，解决了现有技术中曝气过程处于半自动运行状态的问题;能根据水质情况及时调整曝气量，保证出水水质的稳定，而且能够根据负荷的变化情况进行“按需曝气”，使污水处理过程能耗降低。
本发明通过以下步骤来实现：
污水处理过程曝气智能控制系统是由监控计算机、中央控制单元、n个现场控制单元、n个检测仪表组和n个执行单元组成。所述监控计算机内部存有一个模型存储模块(包括n个曝气控制量的理论计算模型和n个用于计算曝气控制修正量的人工神经网络模型)和一个数据存储模块(用于存储n个曝气池的现场检测数据);所述中央控制单元由以太网通信模块CP343和中央处理器CPU315-2DP构成;所述现场控制单元由PROFIBUS-DP(ProcessFieldBus-DecentralizedPeriphery)总线通信模块EM277、中央处理器CPU244、2个模拟量输入输出扩展模块EM235组成;所述检测仪表组包括：进水流量测量仪表、进水COD测量仪表、进水氨氮测量仪表、污泥浓度测量仪表、曝气池温度测量仪表和溶解氧测量仪表;所述执行单元由变频器和鼓风机组成。监控计算机通过通信电缆与工业以太网ETHERNET相连;中央控制单元通过CP343以太网通信模块经通信电缆与工业以太网ETHERNET相连;中央控制单元经通信电缆与PROFIBUS-DP总线相连;n个现场控制单元分别通过总线扩展模块EM277，经通信电缆与PROFIBUS-DP总线相连;n个现场控制单元分别通过EM235模块与相应的执行模块、检测仪表组相连。
各个检测仪表组测得的现场数据分别经模拟量输入输出模块EM235传送给所属的现场控制单元，由现场控制单元将所述现场数据传送给中央控制单元，再由中央控制单元传送到监控计算机，存入数据存储模块。监控计算机存储模块中存储n个检测仪表组所检测到的每个曝气池的现场数据。监控计算机根据每个曝气池的现场数据，调用模型存储模块中相应曝气池的曝气数学模型分别计算每个曝气池的理论曝气控制量，再根据每个曝气池的现场数据，分别调用模型存储模块中的相应人工神经网络模型计算每个曝气池的曝气控制修正量，经计算得到每个曝气池的实际曝气控制量(实际曝气控制量=理论曝气控制量+曝气控制修正量)。监控计算机将所计算出的每个曝气池的实际曝气控制量发送到中央控制单元，由中央控制单元将每个曝气池的实际曝气控制量传送到相应的现场控制单元，再由现场控制单元经模拟量输入输出模块EM235控制所属现场执行单元中的变频器，再由变频器控制鼓风电机，实现曝气控制。
本发明所述的监控计算机内有模型存储模块和数据存储模块，所述的模型存储模块中存储n个曝气控制量的理论计算模型和n个用于计算曝气控制修正量的人工神经网络模型。每个曝气数学模型对应一个曝气池，分别计算每个曝气池的理论曝气控制量;每个人工神经网络模型对应一个曝气池，用以计算该曝气池的曝气控制修正量。本方案所述的人工神经网络模型是根据系统运行历史数据定时训练网络，更新网络模型参数。
本发明的有益效果是：由于本方案监控计算机内的模型存储模块中存储了n个用于计算曝气控制量的理论计算模型和n个用于计算曝气控制修正量的人工神经网络模型，监控计算机调用每个曝气池所对应的人工神经元网络模型分别计算各个曝气池的曝气控制修正量，因此能够根据水质和负荷的变化及时修正各个曝气池的实际曝气控制量，能适时的进行智能控制，使污水处理水质更加稳定。监控计算机调用数据存储模块内的每个曝气池的检测数据，定时训练模型存储模块内的相应人工神经网络模型，定时更新人工神经网络模型参数，使曝气修正量及时反映系统参数变化的影响。
