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浅谈城市污水处理的智能控制技术
更新时间:2018-06-13 来源:开天源水务信息化 作者:王鹏

  引言

  随着经济发展,工业废水和生活污水总量上升,水污染现象严重,国家对此保持高度重视,在各个城市建立了污水处理厂,对污水进行一系列工艺的处理之后,使其达到排放标准,以此降低水污染严重程度。污水处理过程具有多变量、非线性、时变性与随机性的特点,其控制过程十分复杂,我国的污水处理厂引进污水治理工艺时间较晚,其自动化程度有待提高,由此造成的设备使用寿命降低、管理杂乱、实时性较弱等情况使得出水水质不稳定,因此提出将智能控制技术应用于城市污水处理。

  一、什么是智能控制技术

  智能控制技术是控制理论发展的新阶段,主要用来解决那些传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。常用的智能技术包括模糊逻辑控制、神经网络控制、专家控制、学习系统、分层递阶控制、遗传算法等。因为污水处理过程中的控制过程复杂,传统的控制方法难以实现对污水处理的实时控制,而相对于传统的控制方法,智能控制技术在控制污水处理过程中的优点极为明显。

  二、为什么在城市污水处理中应用智能控制技术

  (1)原有城市污水处理技术有待提高

  中国由于引进污水处理技术时间较晚,虽说发展到现在,我国的环保理念和处理工艺都有了很大的进步与提高,与国外的差距并不算大,但是在环保单元设备和自动控制技术方面仍与国外具有较大差距,其处理工艺及所用设备的自动化水平不高。因为设备的自动化和自动控制技术的落后,加上污水处理本身的特点,污水处理工艺控制过程极为复杂,原有的设备和技术导致污水处理之后的水质不稳定,在污水处理效果上有待加强,同时设备的损坏程度和使用寿命也受到影响,污水处理过程中所消耗的资源数量较大,这些问题普遍存在于中国污水处理工艺过程中,中国原有的污水处理工艺和控制技术有待加强。

  (2)智能控制技术优势明显

  智能控制技术相对于我国原有的控制技术,优势极为明显。首先,智能控制技术在控制上便处于极大的优势地位,污水处理本身就具有多变性、非线性等特点,在具体的污水处理过程中,不能按照既定的、线性的规定进行控制,多变的具体情况使得我国现有的污水处理控制技术在应变方面显露不足,而智能控制技术在这一点上远超现有的控制技术,智能化控制污水处理过程,并且可以根据污水处理的实时情况进行相应的调整,规范化控制,摒除现有的管理混乱现象。因为对污水处理的实时性控制和非线性的应变能力,使得智能控制技术可以有效管理整个污水处理过程,因此可以有效掌握污水处理过程中的多变性并作出应对,从而保证了出水水质的稳定。规范化管理带来的是减少不必要的资源消耗如电力消耗,以及降低设备的损耗程度,从而在污水处理整体上既降低损耗,又保证水质稳定。

  三、城市污水处理的智能控制技术

  基于智能控制技术在污水处理控制上的优点,将智能控制技术应用于城市污水处理过程中对污水处理和水资源净化具有重大意义。将智能控制技术应用于污水处理,有三大目的,一是通过智能技术实现对污水处理系统的有序、有效管理;二是降低污水处理过程中的能耗;三是保证污水处理系统处理的污水在多种条件影响下仍然达到标准出水水质。策略上理应从这目的出发。

  (1)模糊控制

  模糊控制是一种智能控制系统,该系统是通过一种控制规则来控制系统的,这种控制规则能够将专家或者实际工作操作者的控制经验和相关知识变成语言变量描述,然后模糊控制系统就利用这种控制规则来实现对智能系统的控制。鉴于模糊控制是根据实际操作者或者专家的经验和知识来进行控制的,因此模糊控制比较适用于复杂的、非线性的不能建立实际数学模型的系统的控制,而污水处理过程中重要的一点就是过程的非线性,因为非线性的特点使得污水处理过程具有复杂性,不便于系统管理,模糊控制系统可以很好的解决这个问题,因此,近几年该控制系统受到污水处理系统研究的高度重视。

  (2)神经网络系统

  神经控制是人工神经网络控制的简称,神经网络和人体神经网络组成有共同点,人体神经网络中有大量神经元作为节点,而神经网络则是由大量的人工神经元联结起来形成的网络,神经网络的强大之处在于它的自适应性和学习能力极强,容错能力高,和模糊控制相似的是它也适用于非线性的控制,这些特点或者说是优点吸引了许多污水处理专家的目光,国内外污水处理专家都对神经网络重视程度加深,同时开展了大量研究,致力于将神经网络控制应用在污水处理智能控制系统中,并且取得了良好进展,成果斐然。

  (3)专家控制

  专家控制是智能控制技术中一个重要的组成部分,又被称为专家智能控制。专家智能控制,顾名思义,在特殊情况下可以根据专家的系统理论和技术知识,仿效专家的方法,对污水系统进行控制。该智能控制系统由于具备专家技术和理论知识,并且可以根据具体情况对系统进行智能控制,因此,专家控制也受到关注,尤其是在国外,早在上世纪九十年代就有国外专家将专家控制应用于污水处理智能控制系统中,并且取得了不俗的成绩。

  结束语

  智能控制技术虽然因为其特点在污水处理控制系统中具有非常明显的优势,国内外也对智能控制技术在污水处理控制系统中的应用作出了相关研究,并且成绩不俗,尤其是在国外,由于技术水平较高,在智能控制技术应用方面的研究也较为领先,在中国,将智能控制技术应用于城市污水处理系统中具有重要的现实意义,对解决现阶段污水处理中存在的问题很有帮助。


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