淺析污水處理中智能控制的應(yīng)用及要點

摘 要：將智能控制技術(shù)應(yīng)用到污水處理當中，解決我國城市化污水問題，該智能控制軟件是視窗控制中心，它是西門子最經(jīng)典的過程監(jiān)視系統(tǒng)，已成為市場的領(lǐng)導者，乃至業(yè)界遵循的標準。WinCC能為工業(yè)領(lǐng)域提供完備的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）功能，涵蓋單用戶系統(tǒng)直到支持冗余服務(wù)器和遠程 Web 服務(wù)器解決方案的多用戶系統(tǒng)。它具有良好的開放性和靈活性，采用了工廠智能，助力用戶實現(xiàn)更大程度的生產(chǎn)過程透明化。本文以下針對污水處理中智能控制的應(yīng)用以及要點進行分析。

關(guān)鍵詞：污水處理；智能控制；應(yīng)用及要點

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.121

隨著我國現(xiàn)代經(jīng)濟技術(shù)的不斷發(fā)展前進，近些年來，把以往處理污水的理論與邏輯等人工智能技術(shù)相結(jié)合，充分的發(fā)揮人類的控制知識與復雜系統(tǒng)進行控制，逐漸形成智能控制應(yīng)用[1]。對于我國城市化污水處理系統(tǒng)的特點比較多，建立一個精準數(shù)學模型通常是比較難以完成，因此，污水處理系統(tǒng)智能控制多半都是屬于目的性的控制，需要消化生物耗氧量，與外部環(huán)境的干擾有直接的影響[2]。在處理的過程當中費用比較低以及達到相關(guān)的標準時間比較漫長，為此，隨著對污水處理的進一步優(yōu)化分析，污水處理自控技術(shù)也得到了相應(yīng)的研究，特別是針對智能控制理論的分析，為污水處理技術(shù)提供了良好的鋪墊[3]。

1 智能控制在污水處理中的應(yīng)用情況

從智能控制的角度去分析，污水處理系統(tǒng)具備較強的非線性和不確定因素等特點。針對這些智能控制情況，基于模型的傳統(tǒng)控制技術(shù)體系將面臨著很大的困難，而智能控制不同于以往的模型，是具備精準的數(shù)學模型形成的。在智能控制中的多種方法當中，模糊控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等都是比較經(jīng)典的處理方法，近些年來由于我國科技比較發(fā)展研究出智能控制系統(tǒng)等。SIMATIC WinCC（Windows Control Center）--視窗控制中心，它是西門子最經(jīng)典的過程監(jiān)視系統(tǒng)，已成為市場的領(lǐng)導者，乃至業(yè)界遵循的標準。WinCC能為工業(yè)領(lǐng)域提供完備的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）功能，涵蓋單用戶系統(tǒng)直到支持冗余服務(wù)器和遠程 Web 服務(wù)器解決方案的多用戶系統(tǒng)。它具有良好的開放性和靈活性，采用了工廠智能，助力用戶實現(xiàn)更大程度的生產(chǎn)過程透明化。

1.1 模糊控制系統(tǒng)應(yīng)用情況

模糊控制系統(tǒng)是根據(jù)模糊結(jié)合語言和變量以及模糊邏輯推理為主要基礎(chǔ)的智能控制方法，該系統(tǒng)來源于很多專業(yè)經(jīng)驗和領(lǐng)域知識總結(jié)出若干條模糊控制規(guī)則，從而構(gòu)成一些不確定性因素的關(guān)系，通過被控制系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)存在一些誤差變化和模糊關(guān)系的推理合成獲得很多控制量，從而對系統(tǒng)化的控制進一步的優(yōu)化。模糊控制系統(tǒng)是目前我國處理污水領(lǐng)域中最有價值的智能控制方法，智能控制是采用基本規(guī)則的模糊控制器進行制作，并且通過啟發(fā)式的規(guī)則導入工作員的經(jīng)驗。智能控制的組成是由綜合布線系統(tǒng)和安全防范系統(tǒng)組成，其中智能控制系統(tǒng)主要作用并不是針對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，目前可以有效控制污水主要有燈光照明設(shè)備等，而與之相對應(yīng)手段則是開關(guān)面板和控制器的人機交匯。工業(yè)控制組態(tài)軟件是可以從可編程控制器、各種數(shù)據(jù)采集卡等現(xiàn)場設(shè)備中實時采集數(shù)據(jù)，發(fā)出控制命令并監(jiān)控系統(tǒng)運行是否正常的一種軟件包，組態(tài)軟件能充分利用Windows強大的圖形編輯功能，以動畫方式顯示監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面和實現(xiàn)控制功能，并可以生成報表、歷史數(shù)據(jù)庫等，為工業(yè)監(jiān)控軟件開發(fā)提供了便利的軟件開發(fā)平臺，從整體上提高了工控軟件的質(zhì)量。其設(shè)計思想應(yīng)遵循以下原則：功能完備、方便直觀、降低成本。本工程的監(jiān)控組態(tài)軟件選用了WinCC 7.2，其原因之一是因為WinCC是目前所有組態(tài)軟件中功能比較強大的一種，二是考慮到下位機選用的是S7-1500PLC及其編程工具STEP7，與WinCC同為德國SIEMENS公司的產(chǎn)品，WinCC本身提供S7-1500PLC的驅(qū)動軟件，因此使PLC與上位計算機的聯(lián)接可以變得非常容易。

智能控制系統(tǒng)的主要包括，生產(chǎn)過程自控系統(tǒng)、全廠視頻監(jiān)控及安防系統(tǒng)等部分。現(xiàn)場可控設(shè)備可交給PLC進行自動控制。操作人員可通過對觸摸屏監(jiān)控界面的操作，啟停設(shè)備及修改相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。自動實現(xiàn)滿足工藝運行要求的自動化控制，如恒壓、恒流、恒溫、連鎖、聯(lián)動、報警等自動過程，并能修改工藝參數(shù)設(shè)置點?，F(xiàn)場可控設(shè)備可由操作人員通過就地箱、電動頭控制，也可交給PLC進行自動控制。操作人員可通過對觸摸屏監(jiān)控界面的操作，啟停設(shè)備及修改相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。本地自動實現(xiàn)滿足工藝運行要求的自動化控制，如恒壓、恒流、恒溫、連鎖、聯(lián)動、報警等自動過程，并能修改工藝參數(shù)設(shè)置點。手動與自動實現(xiàn)無擾動切換。

中央控制系統(tǒng)，配置了實時監(jiān)控軟件的中央監(jiān)控服務(wù)器，用于與現(xiàn)場PLC子站相連的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換。中央監(jiān)控服務(wù)器、中央操作計算機、工程師站等作為管理人機接口，配置良好的人機界面。實現(xiàn)遠控實時接收PLC采集的各種數(shù)據(jù)，，監(jiān)測全廠工藝流程和各細部的動態(tài)模擬圖形。操作人員可通過對上位機監(jiān)控畫面手動操作完成現(xiàn)場可控設(shè)備的遙控，以及相關(guān)運行參數(shù)的修改。

全廠視頻監(jiān)控及安防系統(tǒng)采用模擬傳輸與數(shù)字存儲相結(jié)合，矩陣切換主機可以把每一個監(jiān)控點的圖像人工（或自動）切換到與主機相連的監(jiān)視器上顯示；在中控室通過硬盤錄像機實現(xiàn)全廠全程錄像；通過矩陣主機主控鍵盤/副控鍵盤控制可控云臺及可變鏡頭，實現(xiàn)全范圍監(jiān)控。

1.2 專業(yè)系統(tǒng)控制

專業(yè)系統(tǒng)控制是智能控制的一種知識點，也可以稱之為專家智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將專家的理念融合到系統(tǒng)當中，在未知的環(huán)境下模仿專家的智能技術(shù)和理念推測，從而實施對系統(tǒng)的控制作用。目前很多國外的專家控制在污水處理當中采用的次數(shù)比較多。建立綜合性控制系統(tǒng)對污水進行檢測并且采用合理化的處理，與實際操作相對比，該智能控制系統(tǒng)由于是根據(jù)多個軟件組成的模型體系，在處理污水時各種在線傳感器的原始參數(shù)。各種模型通過使用存儲形式分布在各個數(shù)據(jù)模型當中，從而有效的彌補了以往單一形式的控制系統(tǒng)。整個智能控制系統(tǒng)當中針對污水處理設(shè)計，都是通過基本設(shè)計的模型仿真程

（下轉(zhuǎn)第58頁）

（上接第143頁）

序?qū)ι锓磻?yīng)器進行檢測。仿真智能控制檢測結(jié)果表明，該專家都是控制系統(tǒng)對比常規(guī)的控制具備良好的穩(wěn)定性。污水處理項目上位SCADA系統(tǒng)目各個環(huán)節(jié)模塊的展示，設(shè)備的控制，設(shè)備運行狀態(tài)的展示，以及數(shù)據(jù)的存數(shù)，查詢。同時參與了大部分工藝的自動化控制，提高了整個項目的信息化程序。實現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的自動控制，自動監(jiān)測及相關(guān)設(shè)備的運行參數(shù)，達到遠程監(jiān)測與控制、遠程視頻監(jiān)視、數(shù)據(jù)共享的水平，實現(xiàn)二期項目的信息化管理。

2 智能控制污水處理設(shè)計

污水處理設(shè)計是可以通過智能控制編程的各種數(shù)據(jù)采集等實現(xiàn)操作，從而發(fā)出相應(yīng)的指令并且監(jiān)控系統(tǒng)運行是否能夠正常的進行圖形編輯功能，根據(jù)動態(tài)的形式顯示監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)，通常比較方便形成檢測系統(tǒng)和智能控制操作，并且還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動儲存等功能。為污水處理技術(shù)提供了良好的智能控制平臺，從而整體的增加了污水控制處理的質(zhì)量問題。

我國智能控制總線標準比較復雜，與總線標準的通訊協(xié)議也并不相同，這樣在技術(shù)中比較難以管理，想要實現(xiàn)起來也比較困難。智能控制系統(tǒng)是安裝總線的重要基礎(chǔ)，通常應(yīng)用在智能控制污水處理總線標準中，相對于其他的總線標準來講更有說服力和規(guī)范化。但是該總線現(xiàn)在所提供的操作都是通過特定的系統(tǒng)軟件來設(shè)置操作命令，對于一般的用戶來講要使用專業(yè)性的軟件來控制電器，所以，需要設(shè)計一種應(yīng)用固定程序控制，使用戶通過該應(yīng)用程序就可以輕松的實現(xiàn)智能控制，即可成為用戶提供一個可操作的軟件，該用戶可以通過軟件來向電器發(fā)送指定命令。

3 總結(jié)

綜上所述，本文以上講述污水處理中智能控制的應(yīng)用及要點，其主要目的在于通過一種普遍認可的總線標準來實現(xiàn)對污水處理智能控制的使用操作，同時也是對于日后相關(guān)的總線新添加的設(shè)備體系標準相同基本使用。在遙遠的未來，沒有智能控制系統(tǒng)的污水處理將會成為現(xiàn)代不能上網(wǎng)的住宅一樣落伍，相信在不遠的未來，我國智能控制的應(yīng)用在污水處理中會取得更大的成績。

參考文獻：

[1]劉建勇，周雪飛，薛罡等.智能控制在污水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J].中國給水排水，2012，18（11）：22-25.

[2]梅小艷，楊志，查智等.污水處理中基于仿人智能的DO參數(shù)控制策略[J].重慶大學學報（自然科學版），2016，29（11）：101-104.

[3]黃明智，馬邕文，萬金泉等.污水處理中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究的探討[J].環(huán)境科學與技術(shù)，2014，31（03）：131-135.

作者簡介：馮海霞（1974-），女，甘肅金昌人，工程師，主要從事污水處理電氣自動化控制。