專利名稱：Sbr工藝模糊控制方法及控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理系統(tǒng)去除有機污染物的控制方法及裝置。
模糊控制(Fuzzy Control)是智能控制的重要組成部分與支柱。自zadeh提出模糊集合理論和Mamdani(1975)發(fā)表了第一篇關(guān)于模糊控制的論文以來，模糊控制在工程中的應(yīng)用日益廣泛與深入。由于污水水質(zhì)、水量變化很大，在水處理中的研究與應(yīng)用仍處于空白狀態(tài)。
本發(fā)明的SBR工藝的模糊控制方法，其特征是模糊控制有以下步驟(1)、在污水處理系統(tǒng)中放置氧化還原電位(ORP)傳感器、溶解氧濃度(DO)傳感器和pH值傳感器，采集能夠間接反映水質(zhì)變化的ORP、DO和pH值信號；(2)、將采集的ORP、DO和pH值信號經(jīng)ORP測定儀、DO測定儀和pH測量計，作為SBR法降解有機污染物反應(yīng)過程的模糊控制參數(shù)，輸入模糊控制裝置主機；(3)、模糊控制裝置主機將輸入的信號經(jīng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再經(jīng)中央處理器信號處理后，將數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換成模糊控制信號；(4)將模糊控制信號經(jīng)模糊控制裝置主機輸出至執(zhí)行機構(gòu)；(5)執(zhí)行機構(gòu)指揮曝氣繼電器、進水繼電器、出水繼電器對污水處理系統(tǒng)反應(yīng)過程的曝氣量和反應(yīng)時間進行在線控制。
上述(3)中的中央處理器的信號處理包括控制量偏差計算、模糊化計算、模糊控制規(guī)則、模糊控制推理、非模糊化計算的過程。
一種SBR工藝的模糊控制裝置，包括由存儲器、中央處理器、輸入端和輸出端組成的主機，其特征在于主機的輸入端通過數(shù)據(jù)信號輸入接口，連接ORP測定儀、DO測定儀和pH測量計，上述ORP測定儀、DO測定儀和pH測量計又分別連接污水處理系統(tǒng)內(nèi)的氧化還原電位(ORP)傳感器，溶解氧濃度(DO)傳感器和pH值傳感器；主機的輸出端通過數(shù)據(jù)信號輸出接口，連接控制污水處理系統(tǒng)曝氣量、曝氣時間、進出水的執(zhí)行機構(gòu)。
上述執(zhí)行機構(gòu)包括電源、變壓器和在線控制污水處理系統(tǒng)的曝氣繼電器、進水繼電器、出水繼電器，上述三個繼電器經(jīng)接口與模糊控制裝置的主機連接。
本發(fā)明的工作原理和過程(1)選擇能夠在線檢測，響應(yīng)時間短，精確度較高的氧化還原電位(ORP)，溶解氧濃度(DO)和pH值作為SBR法降解有機污染物反應(yīng)過程的被控制變量。并通過大量反復(fù)的試驗，明確在有機物降解反應(yīng)過程中ORP，DO濃度和pH值變化規(guī)律，以及與上述各生化反應(yīng)之間的定量關(guān)系，考察DO、ORP和pH作為SBR降解有機物過程曝氣量和反應(yīng)時間的模糊控制參數(shù)的可行性。
(2)根據(jù)上述試驗結(jié)果，將ORP，DO和pH在上述生化反應(yīng)過程中的變化用模糊變量來表示，即將被控制變量進行模糊化處理，得到模糊集合向量。
(3)在試驗基礎(chǔ)上，分析ORP，DO和pH這三個被控制變量與生化反應(yīng)的關(guān)系，建立以模糊語言表示的模糊控制推理的合成規(guī)則和模糊控制規(guī)則。模糊控制規(guī)則的好壞直接關(guān)系到在線模糊控制的質(zhì)量，因此，還需要通過模擬試驗反復(fù)修改模糊控制規(guī)則。
(4)在模糊控制規(guī)則的指導(dǎo)下，經(jīng)過模糊決策后，得到模糊控制變量；為了對被控制對象SBR處理系統(tǒng)施加精確的控制，還需要將模糊控制變量轉(zhuǎn)換為可以執(zhí)行的準(zhǔn)確量，這就是設(shè)計模糊控制系統(tǒng)所必須的非模糊化處理。
(5)設(shè)計在線模糊控制的計算機算法及其程序?qū)⒃紮z測數(shù)據(jù)的采集與處理，上述模糊控制過程，用執(zhí)行機構(gòu)直接對SBR反應(yīng)過程進行控制等整個運行過程，用計算機及其軟件系統(tǒng)來實現(xiàn)。
(6)通過模擬試驗來修改完善SBR法在線模糊控制系統(tǒng)模擬試驗是檢驗控制系統(tǒng)性能好壞的唯一標(biāo)準(zhǔn)，通過SBR法模糊控制的模擬試驗結(jié)果，修改其控制系統(tǒng)的某一部分或者全部，并且這一修改過程要反復(fù)進行，直到滿足可靠性、適應(yīng)性和良好地維護性。
有益效果選擇能夠在線檢測、響應(yīng)時間短、精確度較高的氧化還原電位ORP、溶解氧濃度DO和pH值作為控制參數(shù)，間接反映曝氣池中有機污染物濃度COD變化，自動智能控制反應(yīng)過程，根據(jù)原水水質(zhì)水量的變化實時控制各個生化反應(yīng)所需時間和適宜的曝氣量，實現(xiàn)具有智能化的控制，保證出水水質(zhì)的前提下節(jié)省能耗。
模糊控制的顯著特點是在建立模糊控制規(guī)則時可利用人的知識和經(jīng)驗以及新的研究成果，讓計算機模擬人腦對模糊事物的處理能力，進而完成其它控制方式無法處理的模糊信息，實現(xiàn)具有智能化的模糊控制。
該發(fā)明的模糊控制器以O(shè)RP、DO和pH值作為間接的被控變量，根據(jù)原水水質(zhì)、水量變化，實時控制有機物降解所需的反應(yīng)時間以及曝氣過程所需曝氣量，通過0RP、DO濃度和pH值多變量實時變化和在線模糊控制，準(zhǔn)確地把握有機物降解進行的程度，及時地采取相應(yīng)措施。該控制系統(tǒng)具有初步的自適應(yīng)、自組織與自學(xué)習(xí)功能，可大大提高SBR工藝過程的計算機自動控制水平，確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)、節(jié)省運行費用。ORP、DO和pH等傳感器不僅能在線檢測、響應(yīng)時間短、而且精度高、便于與計算機接口。根據(jù)這三個被控變量設(shè)計的模糊控制器，避免傳統(tǒng)控制方法的缺點，提高SBR處理系統(tǒng)的可靠性，為進一步實現(xiàn)普通活性污泥法的在線模糊控制奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于中小城鎮(zhèn)城市污水或有機工業(yè)廢水的處理，特別適用于已采用SBR工藝的污水處理廠或準(zhǔn)備采用SBR工藝的污水處理廠。


圖1是本發(fā)明SBR工藝模糊控制方法的步驟示意圖；圖2是SBR工藝模糊控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-電源、2-變壓器、3-執(zhí)行機構(gòu)、4-進水繼電器、5-出水繼電器、6-曝氣繼電器、7-溶解氧濃度(DO)傳感器、8-氧化還原電位(ORP)傳感器、9-pH值傳感器、10-接口、11-污水處理系統(tǒng)、12-DO測定儀、13-ORP測定儀、14-PH測量計、15-主機接口、16-主機、17-光驅(qū)、18-軟驅(qū)、19-電源開關(guān)、20-打印機接口、21-顯示器接口。
(4)將模糊控制信號經(jīng)模糊控制裝置主機輸出至執(zhí)行機構(gòu)；(5)執(zhí)行機構(gòu)指揮曝氣繼電器、進水繼電器、出水繼電器對污水處理系統(tǒng)反應(yīng)過程的曝氣量和反應(yīng)時間進行在線控制。
這種SBR工藝的模糊控制裝置，包括由存儲器、中央處理器、輸入端和輸出端組成的主機16，主機上有光驅(qū)17、軟驅(qū)18、電源開關(guān)19、打印機接口20、顯示器接口21。其主機的輸入端通過數(shù)據(jù)信號輸入接口，連接ORP測定儀13、DO測定儀12和pH測量計14，上述ORP測定儀、DO測定儀和pH測量計又分別連接污水處理系統(tǒng)內(nèi)的氧化還原電位(ORP)傳感器7、溶解氧濃度(DO)傳感器8和pH值傳感器9；主機的輸出端通過數(shù)據(jù)信號輸出接口，連接控制污水處理系統(tǒng)曝氣量、曝氣時間、進出水的執(zhí)行機構(gòu)3。執(zhí)行機構(gòu)包括電源1、變壓器2和在線控制污水處理系統(tǒng)的曝氣繼電器6、進水繼電器4、出水繼電器5，上述三個繼電器經(jīng)接口與模糊控制裝置的主機16連接，由接口10與污水處理系統(tǒng)11連接。
權(quán)利要求
1.一種SBR工藝模糊控制方法，其特征是模糊控制有以下步驟(1)、在污水處理系統(tǒng)中放置氧化還原電位(ORP)傳感器、溶解氧濃度(DO)傳感器和pH值傳感器，采集能夠間接反映水質(zhì)變化的ORP、DO和pH值信號；(2)、將采集的ORP、DO和pH值信號經(jīng)ORP測定儀、DO測定儀和pH測量計，作為SBR法降解有機污染物反應(yīng)過程的模糊控制參數(shù)，輸入模糊控制裝置主機；(3)、模糊控制裝置主機將輸入的信號經(jīng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再經(jīng)中央處理器信號處理后，將數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換成模糊控制信號；(4)將模糊控制信號經(jīng)模糊控制裝置主機輸出至執(zhí)行機構(gòu)；(5)執(zhí)行機構(gòu)指揮曝氣繼電器、進水繼電器、出水繼電器對污水處理系統(tǒng)反應(yīng)過程的曝氣量和反應(yīng)時間進行在線控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SBR工藝模糊控制方法，其特征在于所述(3)中的中央處理器的信號處理包括控制量偏差計算、模糊化計算、模糊控制規(guī)則、模糊控制推理、非模糊化計算的過程。
3.一種SBR工藝模糊控制裝置，包括由存儲器、中央處理器、輸入端和輸出端組成的主機，其特征在于主機的輸入端通過數(shù)據(jù)信號輸入接口，連接ORP測定儀、DO測定儀和pH測量計，上述ORP測定儀、DO測定儀和pH測量計又分別連接污水處理系統(tǒng)內(nèi)的氧化還原電位(ORP)傳感器，溶解氧濃度(DO)傳感器和pH值傳感器；主機的輸出端通過數(shù)據(jù)信號輸出接口，連接控制污水處理系統(tǒng)曝氣量、曝氣時間、進出水的執(zhí)行機構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的SBR工藝模糊控制裝置，其特征在于所述執(zhí)行機構(gòu)包括電源、變壓器和在線控制污水處理系統(tǒng)的曝氣繼電器、進水繼電器、出水繼電器，上述三個繼電器經(jīng)接口與模糊控制裝置的主機連接。
全文摘要
一種SBR工藝模糊控制方法及控制裝置,方法步驟如下:(1)、在污水處理系統(tǒng)中放置氧化還原電位(ORP)傳感器、溶解氧濃度(DO)傳感器和pH值傳感器,采集ORP、DO和pH值信號;(2)、將采集的信號經(jīng)ORP測定儀、DO測定儀和pH測量計,作為模糊控制參數(shù),輸入模糊控制裝置主機;(3)、主機將輸入的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,再經(jīng)中央處理器信號處理后,將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模糊控制信號;(4)將模糊控制信號輸出至執(zhí)行機構(gòu);(5)執(zhí)行機構(gòu)指揮曝氣繼電器、進水繼電器、出水繼電器對污水處理系統(tǒng)的曝氣量和反應(yīng)時間進行在線控制。準(zhǔn)確地把握有機物降解反應(yīng)過程進行的程度,及時地采取相應(yīng)措施,確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo),并節(jié)省運行費用,實現(xiàn)自動智能化控制。
文檔編號C02F3/12GK1387099SQ0212129
公開日2002年12月25日 申請日期2002年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月14日
發(fā)明者彭永臻, 王淑瑩, 曾薇 申請人:彭永臻