优化污水处理生产过程中工艺参数的专家系统的制作方法
【专利摘要】本发明是一种优化污水处理生产过程中工艺参数的专家系统，属于环保节能领域，其目的在于根据污水处理厂的有关时间序列数据，使用数据挖掘的方法，优化控制鼓风机曝气、用药等工艺参数或报警，达到在满足出水标准的前提下，节能减排降低成本以及指导生产。其特征是不使用传统的活性污泥动力学模型，而是基于历史上蓄积的一个或多个污水处理厂的有关时间序列数据，将污水处理生产中得到的实时数据与历史数据进行模式匹配，即从历史时间序列数据中找出与实时数据相同或近似的有关工艺参数和出水结果，并在此基础上优化工艺参数后用于控制污水处理的生产过程或报警。
【专利说明】
优化污水处理生产过程中工艺参数的专家系统
技术领域
[0001]本发明是优化污水处理生产过程中工艺参数的专家系统。属于环保节能领域。能够达到在满足污水厂出水指标的前提下，使污水处理过程中的耗能、用药等指标达到优化的目的或报警。
【背景技术】
[0002]目前，国内外的污水处理基本都是以活性污泥动力学模型为理论基础，通过数学计算、曲线拟合等手法确定活性污泥动力学模型中的各个参数来控制或指导污水处理厂的生产。该数学模型有非常严格的假设前提条件，如:整个处理系统是在稳定状态下运行的，污水的基质均为溶解性的，污水中不含微生物群体，二次沉淀池中没有累积且固液分离良好，生物反应器内的物料是充分均匀混合的等等，但污水处理过程中这些条件是难以满足的；而且数学计算或曲线拟合能够容许的参数数量有限，不能将和污水处理相关的所有因素作为参数考虑进去，无法忠实的描述污水处理过程；同时，污水处理是大迟滞系统，目前的污水处理基本上是实时采集的数据，通过数学计算或曲线拟合后得出运行工艺控制曲线，但计算出来的数据由于存在迟滞原因，和实际需要的控制参数并不相符。因此，目前国内外的污水处理手法难以精确地根据污水处理厂的实际数据有效地控制鼓风机的曝气量、用药量等工艺参数，引起出水达标率不高，耗电量大和用药过多等诸多问题。而优化污水处理生产过程中工艺参数的专家系统，是使用与污水处理尽可能多的参数的时间序列历史数据，能够忠实的反映污水处理厂的实际运行状况，能在没有任何限制条件下，在满足出水标准的前提下，达到节能减排降低成本的目的。
【发明内容】
[0003]优化污水处理生产过程中工艺参数的专家系统的核心技术是基于历史上蓄积的一个或多个污水处理厂的有关时间序列数据，将污水处理生产中得到的实时数据与历史数据进行模式匹配，即采用数据挖掘的手法，从历史时间序列数据中找出与实时数据相同或近似的有关工艺参数和出水结果，并在此基础上优化工艺参数后用于控制污水处理的生产过程。该核心技术安装在计算机硬件设备上；用户通过为其开发的计算机用户界面或APP应用程序使用该核心技术给出的结果，人工或自动控制污水处理厂的工艺过程或报警。
[0004]该核心技术将蓄积与一个或多个污水处理厂的有关数据:(I)所有基本情况数据(包括但不限于以下数据:日处理能力，工业废水的比例，采用的工艺，初沉池、厌氧段、缺氧段、好氧段、二沉池的容积)，(2)所有运行数据(包括但不限于以下数据:进水浓度，好氧段的污泥浓度和溶解氧浓度，污泥回流比，内回流比，二沉池出水浓度)(3)与污水处理厂有关的补强数据。在实际使用时，根据生产过程中获得的实时数据，通过数据挖掘技术从已经蓄积了历史数据中找出相同或相近的工艺参数和出水结果，在使得一级测量误差和二级计算误差尽量小的情况下，根据历史上的工艺参数和出水结果进行优化后给出鼓风机的曝气量、用药量等的工艺控制参数；并且，在需要的时候，可以在进水参数超过工厂处理能力的时候进行报警以提前采取善后措施。
[0005]【附图说明】图1是本发明的工作原理图
[0006]图中1、进水栗房2、初沉池3、厌氧池4、缺氧池5、好氧池6、二沉池7、好氧混合液回流8、二沉回流污泥9、厌氧混合液回流10、曝气风机11、污水处理厂的有关历史数据时间序列 12、数据总线 13、基本情况数据和运行数据的时间序列数据库14、补强数据15、计算机硬件设备(数据挖掘核心技术)16、数据挖掘核心17、输出设备(打印机，计算机终端，手机等)18、系统输出的鼓风机的曝气量、用药量等相关控制参数或报警19、生产过程中的实时数据检测系统
【具体实施方式】
[0007]下面参照附图更具体地描述本发明的最佳方式。然而，应理解下列实施方式中所述的构成部件的数据种类，硬件设备，污水处理厂的工艺流程，使用方式等不得看作以任何方式限制本发明的范围，除非特别指定的。
[0008]实施例1
[0009]如附图1本发明的工作原理图所示，本发明的优化污水处理生产过程中工艺参数的专家系统，安装在计算机硬件设备15上，它由污水处理厂的有关历史数据时间序列11、数据总线12、基本情况数据和运行数据的时间序列数据库13、补强数据14、计算机硬件设备(数据挖掘核心技术)15、数据挖掘核心16、输出设备(打印机，计算机终端，手机等)17、系统输出的鼓风机的曝气量、用药量、报警等相关控制参数18、生产过程中实时数据检测系统19组成。
[0010]一种示例的工作过程如下:
[0011]从污水处理厂1、进水栗房2、初沉池3、厌氧池4、缺氧池5，好氧池6、二沉池7、好氧混合液回流8、二沉回流污泥9、厌氧混合液回流10、曝气风机中采集的基本情况数据:日处理能力，工业废水的比例，采用的工艺，初沉池、厌氧段、缺氧段、好氧段、二沉池的容积)，运行数据:进水浓度，好氧段的污泥浓度和溶解氧浓度，污泥回流比，内回流比，二沉池出水浓度等的(11)污水处理厂采集的历史数据时间序列作为如输入通过(12)数据总线经过数据清洗后得到(13)基本情况数据和运行数据的时间序列输入到(15)安装数据挖掘核心技术的硬件设备，再将(14)补强数据:污水厂管辖内的餐饮业，工厂类型，居民分布，天气特征也输入(15)安装数据挖掘核心技术的硬件设备中，由(16)数据挖掘核心技术进行计算处理，根据(19)的生产过程中的实时数据将系统计算结果输出到(17)输出设备(输出系统结果)上，使用者或控制系统根据(18)鼓风机的曝气量等相关控制参数手动或自动控制鼓风机曝气量(20)、用药量(21)、报警(20，21)等。
[0012]尽管详细地描述及说明了本发明，但上述描述和说明仅作为说明和示例而并不作为限定，本发明的精神和范围仅由所附权利要求的款项进行限定。
【主权项】
1.一种优化污水处理生产过程中工艺参数的专家系统，其特征是:核心技术为基于历史上蓄积的一个或多个污水处理厂的有关时间序列数据，将污水处理生产中得到的实时数据与历史数据进行模式匹配，即采用数据挖掘的手法，从历史时间序列数据中找出与实时数据相同或近似的有关工艺参数和出水结果，并在此基础上优化工艺参数后用于控制污水处理的生产过程。该核心技术安装在计算机硬件设备上；用户通过为其开发的计算机用户界面或APP应用程序使用该核心技术给出的结果，人工或自动控制污水处理厂的工艺过程或报警。
【文档编号】G05B19/418GK105988427SQ201510048244
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月30日
【发明人】王炬光, 王珩, 季若辰, 王坚革
【申请人】王坚革, 季若辰