本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域中的自動(dòng)加藥技術(shù)，尤其涉及一種智能加藥配方控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前活性污泥處理工藝如氧化溝、CASS、膜處理等被市政污水處理廠、工業(yè)廢水處理廠廣泛使用，為了確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，往往在二沉池或絮凝池過投加混凝劑等藥劑來實(shí)現(xiàn)。投加的藥量的方法主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或人工化驗(yàn)配比計(jì)算出藥劑量，定量定時(shí)均加投加藥劑。由于進(jìn)水水質(zhì)不穩(wěn)定，很多污水處理廠或車間為了保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，藥劑投加量按水質(zhì)最嚴(yán)重情況來考慮，這種方法讓出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)了，但造成藥劑大量浪費(fèi)；也有采用定期人工化驗(yàn)配比計(jì)算出藥劑量的方法，藥劑量得到一定程度控制，但出水水質(zhì)會(huì)時(shí)好時(shí)壞，不能保證出水水質(zhì)實(shí)時(shí)達(dá)標(biāo)排放。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能根據(jù)實(shí)時(shí)出水水質(zhì)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)加藥量，既確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放、又節(jié)約用藥量的智能加藥配方控制系統(tǒng)及控制方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種智能加藥配方控制系統(tǒng)，包括：

配方數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，用于存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)配方索引序列{Nn}及與標(biāo)準(zhǔn)配方索引序列{Nn}對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量序列{KoutN}；

采樣輸入模塊，用于接收進(jìn)水水質(zhì)信號(hào)、出水水質(zhì)信號(hào)和出水流量信號(hào)；

數(shù)據(jù)索引模塊，用于將進(jìn)水水質(zhì)信號(hào)轉(zhuǎn)換為配方索引值N，并在配方數(shù)據(jù)庫(kù)模塊中查找與所述配方索引值N最接近的標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn；當(dāng)N＝Nn時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量值KoutN作為配方藥劑量輸出值Kout；

智能配方學(xué)習(xí)模塊，用于當(dāng)N≠Nn時(shí)，修正配方數(shù)據(jù)庫(kù)模塊中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)：

若Nn-1＜N＜Nn時(shí)，計(jì)算配方藥劑量補(bǔ)償值△Kout_n，將Kout_n＝△Kout_n+Kout_n-1作為配方藥劑量輸出值Kout，其中，△Kout_n＝Kout_n-1×10％，n＝1時(shí)，Kout_n-1為KoutN-1；若出口水質(zhì)合格，停止計(jì)算，更新配方數(shù)據(jù)庫(kù)，具體為：在配方數(shù)據(jù)庫(kù)中將Kout_n更新為標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量值KoutN，原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn更新成Nn+1,原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+1更新成Nn+2,依此類推，更新配方數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)；

若Nn＜N＜Nn+1時(shí)，計(jì)算配方藥劑量補(bǔ)償值△Kout_n，將Kout_n＝Kout_n-1-△Kout_n作為配方藥劑量輸出值Kout，其中，△Kout_n＝Kout_n-1×10％，n＝1時(shí)，Kout_n-1為KoutN+1；若出口水質(zhì)合格，停止計(jì)算，更新配方數(shù)據(jù)庫(kù)，具體為：在配方數(shù)據(jù)庫(kù)中將Kout_n標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+1所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量值KoutN+1，原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+1更新成Nn+1,原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+2更新成Nn+3,依此類推，更新配方數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)；

控制輸出模塊，用于控制配方藥劑量輸出值Kou的輸出。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述進(jìn)水水質(zhì)信號(hào)包括COD值和濁度值。

所述標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量值KoutN的計(jì)算公式為：

KoutN＝k1×KA+K2×KB+K3×KC

k1、k2、k3為修正系數(shù)，范圍取0.5～1.5；

KA表示與標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn對(duì)應(yīng)的COD區(qū)間值所需藥劑量數(shù)據(jù)值；

KB表示與標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn對(duì)應(yīng)的濁度區(qū)間值所需藥劑量數(shù)據(jù)值；

KC表示與標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn對(duì)應(yīng)的出水流量區(qū)間值所需藥劑量數(shù)據(jù)值。

所述配方索引值N的計(jì)算公式為：配方索引值N＝int(Kcod/K)+1，其中，Kcod表示為COD當(dāng)前值，K表示為配方數(shù)據(jù)庫(kù)中COD區(qū)間值劃分的步長(zhǎng)。

作為一個(gè)總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種智能加藥配方控制方法，包括以下步驟：

S1：接收進(jìn)水水質(zhì)信號(hào)、出水水質(zhì)信號(hào)和出水流量信號(hào)；

S2：將進(jìn)水水質(zhì)信號(hào)轉(zhuǎn)換為配方索引值N，并在配方數(shù)據(jù)庫(kù)模塊中查找與所述配方索引值N最接近的標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn；當(dāng)N＝Nn時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量值KoutN作為配方藥劑量輸出值Kout；

S3：當(dāng)N≠Nn時(shí)，修正配方數(shù)據(jù)庫(kù)模塊中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)：

若Nn-1＜N＜Nn時(shí)，計(jì)算配方藥劑量補(bǔ)償值△Kout_n，將Kout_n＝△Kout_n+Kout_n-1作為配方藥劑量輸出值Kout，其中，△Kout_n＝Kout_n-1×10％，n＝1時(shí)，Kout_n-1為KoutN-1；若出口水質(zhì)合格，停止計(jì)算，更新配方數(shù)據(jù)庫(kù)，具體為：在配方數(shù)據(jù)庫(kù)中將Kout_n更新為標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量值KoutN，原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn更新成Nn+1,原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+1更新成Nn+2,依此類推，更新配方數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)；

若Nn＜N＜Nn+1時(shí)，計(jì)算配方藥劑量補(bǔ)償值△Kout_n，將Kout_n＝Kout_n-1-△Kout_n作為配方藥劑量輸出值Kout，其中，△Kout_n＝Kout_n-1×10％，n＝1時(shí)，Kout_n-1為KoutN+1；若出口水質(zhì)合格，停止計(jì)算，更新配方數(shù)據(jù)庫(kù)，具體為：在配方數(shù)據(jù)庫(kù)中將Kout_n標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+1所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量值KoutN+1，原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+1更新成Nn+1,原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+2更新成Nn+3,依此類推，更新配方數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)；

S4：控制配方藥劑量輸出值Kout的輸出。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述進(jìn)水水質(zhì)信號(hào)包括COD值和濁度值。

所述標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量值KoutN的計(jì)算公式為：

KoutN＝k1×KA+K2×KB+K3×KC

k1、k2、k3為修正系數(shù)，范圍取0.5～1.5；

KA表示與標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn對(duì)應(yīng)的COD區(qū)間值所需藥劑量數(shù)據(jù)值；

KB表示與標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn對(duì)應(yīng)的濁度區(qū)間值所需藥劑量數(shù)據(jù)值；

KC表示與標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn對(duì)應(yīng)的出水流量區(qū)間值所需藥劑量數(shù)據(jù)值。

所述配方索引值N的計(jì)算公式為：配方索引值N＝int(Kcod/K)+1，其中，Kcod表示為COD當(dāng)前值，K表示為配方數(shù)據(jù)庫(kù)中COD區(qū)間值劃分的步長(zhǎng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明采用智能學(xué)習(xí)模塊，取代人工藥劑配比實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)加藥計(jì)算方式，能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)給藥，節(jié)省藥劑成本，并保證了出水水質(zhì)穩(wěn)定，效果遠(yuǎn)低于國(guó)家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的智能加藥配方控制系統(tǒng)圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1：

如圖1所示，本發(fā)明的智能加藥配方控制系統(tǒng)，包括信息采用模塊、數(shù)據(jù)索引模塊、配方數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、智能配方學(xué)習(xí)模塊和控制輸出模塊。

配方數(shù)據(jù)庫(kù)模塊用于存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)配方索引序列{Nn}及與標(biāo)準(zhǔn)配方索引序列{Nn}對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量序列{KoutN}；

標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn對(duì)應(yīng)為基礎(chǔ)配方數(shù)據(jù)庫(kù)一個(gè)具體配方數(shù)據(jù)，索引號(hào)為整數(shù)，按從小大到順序排列。配方數(shù)據(jù)庫(kù)由COD值、SS濁度值、出水流量值區(qū)間范圍,找到這三種工藝參數(shù)對(duì)應(yīng)的藥劑量數(shù)據(jù)值,分別為KA、KB、KC。標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量值KoutN的計(jì)算公式為：

KoutN＝k1×KA+K2×KB+K3×KC

k1、k2、k3為修正系數(shù)，范圍取0.5～1.5；

KA表示與標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn對(duì)應(yīng)的COD區(qū)間值所需藥劑量數(shù)據(jù)值；

KB表示與標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn對(duì)應(yīng)的濁度區(qū)間值所需藥劑量數(shù)據(jù)值；

KC表示與標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn對(duì)應(yīng)的出水流量區(qū)間值所需藥劑量數(shù)據(jù)值。

采樣輸入模塊接收進(jìn)水水質(zhì)信號(hào)、出水水質(zhì)信號(hào)和出水流量信號(hào)；其中，進(jìn)水水質(zhì)信號(hào)和出水水質(zhì)信號(hào)均包括COD、SS、F等水質(zhì)在線分析儀表輸出的4-20MA\0-10V\RS485的信號(hào)。

數(shù)據(jù)索引模塊用于將進(jìn)水水質(zhì)信號(hào)轉(zhuǎn)換為配方索引值N，并在配方數(shù)據(jù)庫(kù)模塊中查找與所述配方索引值N最接近的標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn；當(dāng)N＝Nn時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量值KoutN作為配方藥劑量輸出值Kout。

本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)索引模塊根據(jù)采樣COD當(dāng)前值Kcod，查找到COD區(qū)間值對(duì)應(yīng)的索引數(shù)據(jù)，進(jìn)行配方索引數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，計(jì)算當(dāng)前的配方索引值N。配方索引值N＝int(Kcod/K)+1，其中，Kcod表示為COD當(dāng)前值，K表示為配方數(shù)據(jù)庫(kù)中COD區(qū)間值劃分的步長(zhǎng)，K的取值范圍為1～200。如配方數(shù)據(jù)庫(kù)中COD區(qū)間值劃分為：【1-50】，【51-100】，【101-150】……，則K＝50。

當(dāng)配方索引值N與標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn不相等時(shí)，查詢基礎(chǔ)配方數(shù)據(jù)庫(kù)，找不到合適的索引Nn的配方藥劑量數(shù)據(jù)值KoutN，于是，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)入自動(dòng)進(jìn)行智能配方自學(xué)習(xí)模式。

智能配方學(xué)習(xí)模塊主要用于完善配方數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)，當(dāng)然也可以通過人工輸入的辦法在后臺(tái)更新或修正配方數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)N≠Nn時(shí)，修正配方數(shù)據(jù)庫(kù)模塊中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，詳細(xì)過程為：

當(dāng)配方索引N值小于標(biāo)準(zhǔn)配方索引Nn又大于Nn-1時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)查詢Nn-1的配方數(shù)據(jù)，提取配方值KoutN-1，同時(shí)按KoutN-1的10％進(jìn)行自動(dòng)加補(bǔ)償?shù)贸雠浞剿巹┝垦a(bǔ)償值△Kout_1，將Kout_1＝KoutN-1+△Kout_1作為配方藥劑量輸出值Kout，進(jìn)行智能學(xué)習(xí)控制輸出，根據(jù)出水水質(zhì)反饋結(jié)果，判斷加藥量的精準(zhǔn)度；如果精準(zhǔn)度不理想，則進(jìn)行第二次調(diào)整，按Kout_1的10％進(jìn)行自動(dòng)加補(bǔ)償?shù)贸觥鱇out_2，將Kout_2＝Kout_1+△Kout_2作為配方藥劑量輸出值Kout，進(jìn)行智能學(xué)習(xí)控制輸出，判斷加藥量的精準(zhǔn)度；如果精準(zhǔn)度仍不理想，按上述方法類推，即計(jì)算配方藥劑量補(bǔ)償值△Kout_n，將Kout_n＝△Kout_n+Kout_n-1作為配方藥劑量輸出值Kout，直至出水水質(zhì)合格為止，則證明加藥精準(zhǔn)度理想。一般通過1-4次智能學(xué)習(xí)，便能找到最佳的精準(zhǔn)加藥量。在找到最佳的精準(zhǔn)加藥量后，停止計(jì)算，系統(tǒng)自動(dòng)結(jié)束智能學(xué)習(xí)模式，同時(shí)將智能學(xué)習(xí)的結(jié)果，寫入配方數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)更新配方索引。具體為：在配方數(shù)據(jù)庫(kù)中將Kout_n更新為標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量值KoutN，原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn更新成Nn+1,原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+1更新成Nn+2,依此類推，更新配方數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)。

當(dāng)配方索引N值大于標(biāo)準(zhǔn)配方索引Nn又小于Nn+1時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)查詢Nn+1的配方數(shù)據(jù)，提取配方值KoutN+1，同時(shí)按KoutN+1的10％進(jìn)行自動(dòng)減補(bǔ)償?shù)贸雠浞剿巹┝垦a(bǔ)償值△Kout_1，將Kout_1＝KoutN+1-△Kout_1作為配方藥劑量輸出值Kout，進(jìn)行智能學(xué)習(xí)控制輸出，根據(jù)出水水質(zhì)反饋結(jié)果，判斷加藥量的精準(zhǔn)度；如果精準(zhǔn)度不理想，則進(jìn)行第二次調(diào)整，按Kout_1的10％進(jìn)行自動(dòng)加補(bǔ)償?shù)贸觥鱇out_2，將Kout_2＝Kout_1-△Kout_2作為配方藥劑量輸出值Kout，進(jìn)行智能學(xué)習(xí)控制輸出，判斷加藥量的精準(zhǔn)度；如果精準(zhǔn)度仍不理想，按上述方法類推，即計(jì)算配方藥劑量補(bǔ)償值△Kout_n，將Kout_n＝Kout_n-1-△Kout_n作為配方藥劑量輸出值Kout，直至出水水質(zhì)合格為止，則證明加藥精準(zhǔn)度理想。一般通過1-4次智能學(xué)習(xí)，便能找到最佳的精準(zhǔn)加藥量。在找到最佳的精準(zhǔn)加藥量后，停止計(jì)算，系統(tǒng)自動(dòng)結(jié)束智能學(xué)習(xí)模式，同時(shí)將智能學(xué)習(xí)的結(jié)果，寫入配方數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)更新配方索引。具體為：在配方數(shù)據(jù)庫(kù)中將Kout_n標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+1所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量值KoutN+1，原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+1更新成Nn+1,原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+2更新成Nn+3,依此類推，更新配方數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)。

控制輸出模塊用于控制配方藥劑量輸出值Kou的輸出。

一種本發(fā)明的智能加藥配方控制方法，包括以下步驟：

S1：接收進(jìn)水水質(zhì)信號(hào)、出水水質(zhì)信號(hào)和出水流量信號(hào)；

S2：將進(jìn)水水質(zhì)信號(hào)轉(zhuǎn)換為配方索引值N，并在配方數(shù)據(jù)庫(kù)模塊中查找與所述配方索引值N最接近的標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn；當(dāng)N＝Nn時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量值KoutN作為配方藥劑量輸出值Kout；

S3：當(dāng)N≠Nn時(shí)，修正配方數(shù)據(jù)庫(kù)模塊中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)：

若Nn-1＜N＜Nn時(shí)，計(jì)算配方藥劑量補(bǔ)償值△Kout_n，將Kout_n＝△Kout_n+Kout_n-1作為配方藥劑量輸出值Kout，其中，△Kout_n＝Kout_n-1×10％，n＝1時(shí)，Kout_n-1為KoutN-1；若出口水質(zhì)合格，停止計(jì)算，更新配方數(shù)據(jù)庫(kù)，具體為：在配方數(shù)據(jù)庫(kù)中將Kout_n更新為標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量值KoutN，原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn更新成Nn+1,原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+1更新成Nn+2,依此類推，更新配方數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)；

若Nn＜N＜Nn+1時(shí)，計(jì)算配方藥劑量補(bǔ)償值△Kout_n，將Kout_n＝Kout_n-1-△Kout_n作為配方藥劑量輸出值Kout，其中，△Kout_n＝Kout_n-1×10％，n＝1時(shí)，Kout_n-1為KoutN+1；若出口水質(zhì)合格，停止計(jì)算，更新配方數(shù)據(jù)庫(kù)，具體為：在配方數(shù)據(jù)庫(kù)中將Kout_n標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+1所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)配方藥劑量值KoutN+1，原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+1更新成Nn+1,原標(biāo)準(zhǔn)配方索引值Nn+2更新成Nn+3,依此類推，更新配方數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)；

S4：控制配方藥劑量輸出值Kout的輸出。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例。凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)該指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下的改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。