智能控制在污水處理系統(tǒng)中的應用研究

何秀琴

（韶關市湞江區(qū)有色金屬加工廠 廣東省韶關市 512000）

智能控制在污水處理系統(tǒng)中的應用研究

何秀琴

（韶關市湞江區(qū)有色金屬加工廠 廣東省韶關市 512000）

隨著工業(yè)的發(fā)達和人們生活水平的提高，各種污水廢水越來越多。污水處理是一項運行成本高但是經(jīng)濟效益低的事，所以要想系統(tǒng)正常運行，保障污水的正常處理，還需要不斷的加以探索，提高污水處理的水平。

智能控制；污水處理系統(tǒng)；自動化

隨著世界人口的不斷增加和經(jīng)濟的快速發(fā)展，對水資源的需求量越來越大。但是地球上可利用的水資源卻有限，在加上城市人口多導致的大量污水，使得水體污染不得不引起我們的高度關注。水污染問題已經(jīng)成為了國家不得不面臨的難題。為了提高污水處理效率，我們不得不加強研發(fā)污水處理系統(tǒng)，將智能控制技術應用于污水處理系統(tǒng)中是未來的發(fā)展趨勢，是我們需要研究的重點內(nèi)容。

1 智能控制在污水處理系統(tǒng)中的應用現(xiàn)狀

智能控制是一種適應時代發(fā)展的產(chǎn)物，它的出現(xiàn)是為了解決復雜系統(tǒng)的控制問題。很多傳統(tǒng)的控制技術，如自適應控制、常規(guī)控制等已經(jīng)不能滿足發(fā)展的需求，而智能控制卻有了新的發(fā)展機遇。我國污水處理的智能控制起步較晚，最開始主要是依賴于國外的污水處理廠進行污水處理，而國內(nèi)的污水處理在自動化方面品質(zhì)差、效率低、控制水平低，跟發(fā)達國家的污水處理指標差距大[1]。近些年來，我國才不斷認識到智能控制系統(tǒng)在污水處理過程中的重要性。一批利用國外先進技術的范例發(fā)展起來的污水處理廠才開始正式運行。最近幾年里，智能控制系統(tǒng)在國內(nèi)得到了飛速的發(fā)展，并取得了不錯的成果，PLC、DCS等控制方式不斷得到采用，現(xiàn)場總線技術也開始應用到污水處理系統(tǒng)。我們還需要對我國的污水處理系統(tǒng)加強研究和開發(fā)，提高智能控制技術。

2 污水處理系統(tǒng)的常見智能控制方法

污水處理系統(tǒng)的設計是非常有難度的，因為污水具有復雜性、多樣性和變化性，是一種難以控制的復制系統(tǒng)。所以傳統(tǒng)的控制理論已經(jīng)無法滿足污水處理的需求，也達不到滿意的處理效果。智能控制則是完全能夠實現(xiàn)自動控制的方法，它具有自學習、自適應、自組織的功能，它在處理非穩(wěn)定的、非線性系統(tǒng)方面具有特別的優(yōu)勢，智能控制在污水處理系統(tǒng)中的應用在國外發(fā)達國家已經(jīng)有了很多成功的案例，具有較大的發(fā)展空間。目前智能控制方面最常用的控制方法包括了神經(jīng)網(wǎng)絡控制、模糊控制和專家控制等幾個主要方面，以下將做簡要介紹：

2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡控制（ANN）技術

神經(jīng)網(wǎng)絡控制主要是為了解決復雜的系統(tǒng)控制問題，利用神經(jīng)網(wǎng)絡的非線性能力進行控制。適用于復雜的非線性系統(tǒng)的控制。而污水處理系統(tǒng)就需要具備非線性系統(tǒng)，所以神經(jīng)網(wǎng)絡控制非常適用于污水處理系統(tǒng)。神經(jīng)控制是模擬的人腦機理實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，是由大量人工神經(jīng)元聯(lián)接而成，能夠滿足污水處理系統(tǒng)的非線性要求。同時還具有自學習性、自適應性、容錯性和魯棒性，能夠充分的逼近復雜的非線性關系，能夠進行快速的大量的計算，所以近些年來，神經(jīng)網(wǎng)絡控制越來越受到國內(nèi)外專家的重視，加大力度開展對神經(jīng)網(wǎng)絡控制的開發(fā)和研究[2]。目前，神經(jīng)網(wǎng)絡控制在污水控制系統(tǒng)中發(fā)揮了很好的作用，已經(jīng)取得了很多的成功案例，所以此種方法具有較強的推廣價值。

2.2 模糊控制技術

模糊控制能夠根據(jù)控制設計者的思想將語言轉變?yōu)榭刂埔?guī)則，用規(guī)則去達到控制系統(tǒng)的目的。模糊控制的優(yōu)點之一就是可以讓計算機模擬人腦對模糊事物的處理，而且這個過程不需要精確的模型，有很強的魯棒性，控制的實時性較好，控制中被控對象參數(shù)的改變基本不影響模糊控制，控制機理符合設計者的思維邏輯[3]。模糊控制設計的過程就是模仿人腦，將有關數(shù)據(jù)和經(jīng)驗轉化為相關控制論域，再將這些內(nèi)容歸一模糊化，從而形成模糊集合和函數(shù)，實現(xiàn)控制過程。模糊控制是目前最為活躍的一種智能控制方法[4]。在目前的應用中，根據(jù)模糊控制的特性，一般將模糊控制系統(tǒng)應用于上層推理，它可以對被控量產(chǎn)生設定值，但是也有很多方法中將模糊控制系統(tǒng)用于下層設定值的控制。目前，國內(nèi)外應用中將模糊控制用于上下層的模糊控制器設計中，都有很多成功的經(jīng)驗。在未來，還需要我們不斷在總結前人經(jīng)驗的基礎上，繼續(xù)研究開拓模糊控制技術的應用。

2.3 專家控制

專家控制，顧名思義就是模擬專家的智能控制。將專家系統(tǒng)的理論和技術與控制系統(tǒng)的技術方法相結合，完成系統(tǒng)控制。專家控制系統(tǒng)的設計要點是知識的表達與運用，由知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機等幾方面組成，它與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的最大區(qū)別就是需要在不精確、不完整、不確定的信息上得出結論，而沒有標準的算法解[5]。在很多污水控制系統(tǒng)中，使用專家控制可以實現(xiàn)對廢水的處理控制，減少曝氣費用。專家控制的適用范圍也較廣，在上層和下層都可以使用，在上層主要用于實現(xiàn)推理決策，在下層主要用于構成專家控制器。在目前，國內(nèi)關于專家控制的污水處理系統(tǒng)還不多，還需要不斷的進行研究探索。

污水的處理過程復雜多變，它的特性就決定了它的復雜性。本文通過對幾種常見的智能控制技術的介紹，希望引起社會的高度重視。這幾種控制技術都有各自的優(yōu)缺點，即可以單獨使用也可以聯(lián)合使用，未來我們還需要建立更加智能的高級控制技術。由于智能技術在污水處理方面的優(yōu)越性，國內(nèi)外很多污水處理廠正在加強研發(fā)。我國的智能控制技術還處于起步階段，甚至很多技術還停留在實驗階段，沒有應用到實際工程，因此，我們還要加強這方面研究人才的培養(yǎng)和資金的投入，促進我國污水處理的智能控制更快速的發(fā)展。

[1]孫紅，吳錢忠，王曉婉，秦守文，屠僉煒，張建宏，尹鵬鴻.BAF小區(qū)生活污水處理智能控制系統(tǒng)應用[J].計算機測量與控制，2013，05：1233～1235+1239.

[2]葉洪濤，覃金飛.污水生化處理系統(tǒng)中的智能算法及其應用[J].安全與環(huán)境工程，2013，05：74～79.

[3]王樹東，譚躍海，金魯東.仿人智能控制在污水處理中的應用[J].西安工業(yè)大學學報，2012，12：1009～1014.

[4]王志勇.預估智能控制系統(tǒng)在污水處理中的應用研究[J].工業(yè)控制計算機，2014，01：44～45+48.

[5]宋瑋華，尹冬俏.基于污水生物處理系統(tǒng)中智能控制的應用價值研究[J].生物技術世界，2015，10：27.

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1004-7344（2016）23-0302-01

2016-7-24