一种污水处理厂智能终端控制系统、构建方法及控制方法与流程

本发明涉及污水处理，尤其涉及一种污水处理厂智能终端控制系统、构建方法及控制方法。

背景技术：

1、当前，污水处理厂来水水质浓度上下波动较大，以往控制手段多为手动控制，以设备固定的频率或流量、气量等实现运行，或运营人员对设备频繁调节以达到控制指标要求，容易造成调节延迟、出水水质波动、能耗较高，水厂运行压力较大。

2、由于目前自动控制系统硬件主要以plc可编程控制器来实现，针对设备的启停、信号采集、设备的控制可以实现稳定的控制，但污水处理厂各单元受工艺复杂、调节参数过多、调用历史数据、高级算法如模糊控制、神经网络控制等运用等时往往编程繁琐，无法实现控制效果。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种污水处理厂智能终端控制系统、构建方法以及控制方法，其解决了现有的污水处理控制方案需要依赖人工处理且控制算编程繁琐、控制效果不佳的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

5、第一方面，本发明实施例提供一种污水处理厂智能终端控制系统，包括：终端服务器以及与所述终端服务器连接的现场设备和仪器仪表；

6、所述终端服务器上配置有：

7、工艺单元，所述工艺单元由污水处理全流程的环节单元化而来，且依赖预先植入的单元算法实现自动化运行；

8、工艺配置单元，所述工艺配置单元上设置有所述工艺单元的基础信息以及每一所述工艺单元所涉及的现场设备和仪器仪表；

9、控制单元，所述控制单元上设置有多种控制策略，并依据获取的现场设备和仪器仪表的变量经所述工艺配置单元向所述工艺单元施加相应的控制策略，以控制所述工艺单元所涉及的现场设备的开启数量、开启时间、开启频次、工作间歇时间以及工作持续时间。

10、可选地，所述工艺单元包括：进水单元、提升单元、预处理单元、搅拌推流单元、曝气单元、回流单元、加药单元、过滤单元、消毒单元、污泥脱水单元以及出水单元。

11、可选地，所述单元算法包括：独立算法及公共算法；

12、所述独立算法包括：基于水质水量前馈控制算法、基于出水水质的补偿控制算法以及基于时间运行的时序控制算法；

13、所述公共算法包括：基于关键控制变量的反馈控制算法、基于输入输出的模糊控制以及神经网络控制。

14、可选地，所述终端服务器上还配置有：功能模块与展示界面；

15、所述功能模块包括：

16、数据单元，用于现场设备和仪器仪表的数据的采集、清洗以及汇总；

17、设备管理单元，用于现场设备和仪器仪表的种类、运行状态、维护次数以及设备寿命进行统筹，并统计故障率；

18、工艺决策单元，用于依据外部输入的控制参数对所述工艺单元的运行决策进行下达，以及对所述工艺单元控制参数的优化；

19、预警单元，用于进行水质浓度的超限预警、现场设备或仪器仪表的故障预警以及现场设备或仪器仪表的维保周期的预警；

20、水质预测单元，用于对经污水处理全流程之后的水质进行预测；

21、能效管理单元，用于依据现场设备的电耗数据与药耗数据，并结合经污水处理全流程的前后的水质差输出能效管理指标；

22、所述展示界面用于展示现场设备与仪器仪表的运行状态、运行数据、所运行的单元算法。

23、可选地，所述控制系统还包括：

24、与所述终端服务器相同配置的冗余服务器；以及，

25、设置在所述终端服务器以及现场设备和仪器仪表之间的plc与交换机。

26、第二方面，本发明实施例提供一种污水处理厂智能终端控制系统的构建方法，所述构建方法包括：

27、将污水处理全流程的各个环节工艺单元化，并将单元算法植入所述工艺单元以使所述工艺单元依赖植入的单元算法实现自动化运行；

28、针对工艺单元构建配置有所述工艺单元的基础信息与每一所述工艺单元所涉及的现场设备和仪器仪表的工艺配置单元；

29、构建配置有多种控制策略的控制单元，以使控制单元依据获取的现场设备和仪器仪表的变量经所述工艺配置单元向所述工艺单元施加相应的控制策略，以控制所述工艺单元所涉及的现场设备的开启数量、开启时间、开启频次、工作间歇时间以及工作持续时间；

30、其中，所述变量包括每一工艺单元所涉及的现场设备和仪器仪表的采集数据、运行数据、配置参数、控制参数以及调节参数；

31、同时所述工艺单元、工艺配置单元以及控制单元均是配置在终端服务器上，所述现场设备和仪器仪表均通过plc与终端服务器交互。

32、可选地，将污水处理全流程的各个环节工艺单元化，并将单元算法植入所述工艺单元以使所述工艺单元依赖植入的单元算法实现自动化运行之前，还包括：

33、在预先设置的终端服务器中配置局域网，以实现与所述plc建立以太网通信或基于以太网的opc通讯；

34、按预设标准将获取的现场设备和仪器仪表的变量命名标准化；

35、基于配置局域网后的终端服务器与命名标准化之后的变量构建智能控制系统。

36、可选地，构建配置有多种控制策略的控制单元，以使控制单元依据获取的现场设备和仪器仪表的变量经所述工艺配置单元向所述工艺单元施加相应的控制策略，以控制所述工艺单元所涉及的现场设备的开启数量、开启时间、开启频次、工作间歇时间以及工作持续时间之后，还包括：

37、构建用于现场设备和仪器仪表的数据的采集、清洗以及汇总数据单元；

38、构建用于现场设备和仪器仪表的种类、运行状态、维护次数以及设备寿命进行统筹并统计故障率的设备管理单元；

39、构建用于依据外部输入的控制参数对所述工艺单元的运行决策进行下达，以及对所述工艺单元控制参数的优化的工艺决策单元；

40、构建用于进行水质浓度的超限预警、现场设备或仪器仪表的故障预警以及现场设备或仪器仪表的维保周期的预警的预警单元；

41、构建用于对经污水处理全流程之后的水质进行预测的水质预测单元；

42、构建用于依据现场设备的电耗数据与药耗数据，并结合经污水处理全流程的前后的水质差输出能效管理指标的能效管理单元；

43、构建用于展示现场设备与仪器仪表的运行状态、运行数据、所运行的单元算法的展示界面。

44、第三方面，本发明实施例提供一种污水处理厂智能终端控制系统的自动控制方法，应用于如上所述的污水处理厂智能终端控制系统上，所述控制方法包括：

45、针对所述工艺单元，进行相应的控制算法选择和/或自由组合；

46、基于所述工艺配置单元与所述控制单元对控制算法中的参数进行调节，以使对现场设备的运行优化达到设定效果；

47、通过所述控制单元对变量分析处理后，输出设备调节信号经通讯后下达给plc来对现场设备进行相应调整；

48、其中，所述变量包括每一工艺单元所涉及的现场设备和仪器仪表的采集数据、运行数据、配置参数、控制参数以及调节参数。

49、可选地，针对所述工艺单元，进行相应的控制算法选择和/或自由组合包括：

50、根据工艺单元所涉及的控制对象、获取的变量、控制单元所配置的控制算法按控制策略在所述工艺配置单元中进行组合，缺省地以下列方式对如下工艺单元进行链接配置：

51、提升单元以提升泵数量、频率、液位、流量以及反馈控制算法进行融合；

52、预处理单元以数量、时间以及时序控制算法进行融合；

53、搅拌推流单元以数量、时间以及时序控制算法融合；

54、曝气单元以频率、开度、所涉及的仪器仪表、前馈控制算法、反馈控制算法以及补偿控制算法融合；

55、回流单元以频率、数量、流量、所涉及的仪器仪表以及反馈控制算法融合；

56、加药单元以频率、所涉及的仪器仪表、前馈控制算法以及反馈控制算法融合；

57、过滤单元以频率、开度、流量、时序控制算法以及反馈控制算法融合；

58、消毒单元以频率、所涉及的仪器仪表以及反馈控制算法融合；

59、污泥脱水单元以频率、仪表、时序控制算法以及反馈控制算法融合。

60、(三)有益效果

61、本发明的有益效果是：本发明将污水处理全流程的每一个环节单元化得到工艺单元，并通过系统的搭建解决了传统控制无法采用高级算法、数据调用等问题，对工艺单元控制更加合理和高效，以单元过程控制的方式实现自动化进而提高到全流程自动化运行，将工艺单元相互影响减至最低，有效提高了全流程运行的可行性；本发明通过开发的自动控制系统，对水厂的运行实现全流程的自动化运行，解决了水厂运行靠手动调节，滞后性大，频繁调节劳动强度高等难题。