[發明專利]基于數據擬合方法的凈水廠PAC智能投加控制系統

有效

• 申請號: 201811250139.6
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109188998B
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: 鐘平驥;秦偉;劉亞會;胡帥
• 申請（專利權）人: 成都市自來水有限責任公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉濤

本發明公開了一種基于數據擬合方法的凈水廠PAC智能投加控制系統，包括模型層、數據層和執行層；模型層包括擬合函數生產器、插值器和投加量修整器；數據層包括數據庫；執行層包括組態軟件、異常處置裝置、PLC和執行器件。本發明的調整比人工更加及時和科學，沉淀水水質變化更加平穩，PAC單耗更低；智能投加控制系統的使用，能夠節約PAC的耗量成本，還減少了值班調度人員的工作量，能夠實現減員增效，大幅度節約人工成本的目的。

技術領域

本發明涉及一種屬于凈水廠水處理PAC投加領域的智能控制方法，將傳統通過人工計算設定的PAC投加單耗替換為通過大數據樣本擬合及反饋修正進行智能控制。

背景技術

凈水廠PAC投加現在一般都采用人工手動遠程模式進行控制，即在工業控制系統界面上人工根據水質變化情況手動設定或調整PAC投加值，工控系統再根據人工設定值進行投加。整個過程需要得到專業培訓并合格的值班調度人員隨時監控原水和沉淀水水質，根據情況及時手動調整設定值。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于數據擬合方法的凈水廠PAC智能投加控制系統。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：基于數據擬合方法的凈水廠PAC智能投加控制系統，包括模型層、數據層和執行層；

模型層包括擬合函數生產器、插值器和投加量修整器；

數據層包括數據庫；

執行層包括組態軟件、異常處置裝置、PLC和執行器件。

作為優選方式，數據庫的數據包括實驗數據、樣本數據表、原水濁度、擬合函數表、沉淀水濁度、進水開車情況和投加量輸出表。

作為優選方式，數據庫的數據由自控SE服務器通過DataLog的方式寫入，其中水質數據為5分鐘定時寫入，狀態數據為狀態變化時寫入。

作為優選方式，智能投加控制系統的模型層為Java程序，通過Timer類對作業進行定時調度執行。

作為優選方式，擬合函數：

模型采用實驗室混凝沉淀數據的原水濁度-投加單耗作為大數據樣本，采用最小二乘法擬合出以原水濁度為參數，投加單耗的一元七次冪函數；

通過對大量數據在一元n次冪函數的擬合數據進行分析比較，并結合數據庫double類型數值的精度，選取了n＝7作為冪函數的指數；

在n＝7時，擬合結果與實驗室數據的誤差最小；一元七次冪函數的形式為：

質檢人員將實驗室每日生產模擬實驗的數據錄入到樣本數據表中；智能投加控制系統每天定時執行一次作業，生成新的擬合函數；作業從樣本表中讀取所有的濁度-單耗數據對，濁度為x、單耗為f(x)，將代入到冪函數中，可得到超定方程組Ax＝b如下：

A為系數矩陣，x為變量濁度矩陣，b為單耗矩陣，其中m為樣本表中讀取的數據對個數，7為冪函數指數，m>7+1；

首先求出系數矩陣的轉置矩陣C＝A^T，然后計算矩陣D＝CA和向量f＝Cb，得到正規方程組Dx＝f，進行高斯消元所得的解就是原Ax＝b的最小二乘解，即f(x)的系數a₀-a₇，最后將生成的新擬合函數的系數寫入在擬合函數系數表中存儲。

作為優選方式，為解決水溫變化對單耗的影響，智能投加控制系統針對相同季節水溫變化范圍較小，可近似為一個常量；不同季節水溫范圍不同，則采取分段函數的方式來消除影響；智能系統共分為4個季節對應不同水溫下的不同水體情況，分別以4個季節的樣本擬合出了對應的4條冪函數。