[發明專利]一種基于物聯網的污水處理精細化控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 201911124725.0
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN111777138A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 侯延進;王佳佳;邵淑梅;尉婕;王常海;傅士盛
• 申請（專利權）人: 山東新日電氣設備有限公司
• 主分類號: C02F1/50
• 分類號: C02F1/50;C02F3/02;C02F7/00;G06F9/54;G06Q50/06;C02F101/30
• 代理公司: 濟南瑞宸知識產權代理有限公司 37268
• 代理人: 呂艷芹

本發明公開了一種基于物聯網的污水處理精細化控制系統及控制方法，主要涉及污水處理控制系統技術領域，包括地表檢測系統、地面CPU處理器、云服務CPU計算系統、地面控制執行單元和網絡終端。本發明能夠根據水量和藥劑負荷，采用數學模型做工藝模擬，進行微分、積分計算，在保障出水穩定達標的情況下，精確控制藥劑投加。

技術領域

本發明涉及一種污水處理控制系統，尤其是一種基于物聯網的污水處理精細化控制系統及控制方法。

背景技術

曝氣和加藥都是污水處理的重要環節，曝氣屬于生物處理法，目的是通過曝氣使氧氣溶入水中，以提高溶解氧濃度，達到除鐵、除錳或促進需氧微生物降解有機物的目的，加藥指的是向水體中加入絮凝劑、阻垢劑、消毒劑等水處理藥劑，去除水體中的懸浮物、有機物、微生物等物質；曝氣過程中為保證水體中有足夠的溶解氧，需要控制曝氣量；在加藥過程中為使水體達標，需要控制水處理藥劑的投加量，國外對自動加藥技術的研究較早，最具有代表性的是美國的以熒光示蹤劑為傳感元件自動控制加藥、日本以流量比例式自動控制加藥和美國以水量平衡式自動控制加藥，但是這些技術的成本較高，不適合國內的企業，因此，為有效去除水體中的有機物和微生物，我國目前工業上大都采取粗放式曝氣和過量加藥。

發明內容

本發明提供了一種基于物聯網的污水處理精細化控制系統及控制方法，解決了現有技術中存在的采用粗放式曝氣和過量加藥的問題。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：包括地表檢測系統、地面CPU處理器、云服務CPU計算系統、地面控制執行單元和網絡終端，地表檢測系統對曝氣池和消毒池進行數據采集和數據檢測，地面CPU處理器將檢測信號傳送至云服務CPU計算系統，云服務CPU計算系統把收集到的信號進行處理，地面控制執行單元接受云服務CPU計算系統發出的指令，并根據計算出的曝氣量和藥量進行自動投加，云服務CPU計算系統將設備的運行狀態傳送到網絡終端，網絡終端根據設備運行狀態進行智能分析，能夠實現軟件發生故障時主動調試修復。

優選的，地表檢測系統包括總磷測定儀、BOD測定儀、COD測定儀和濁度儀，數據采集和數據檢測的范圍包括曝氣池的實時曝氣量、水體中的COD(化學需氧量)、BOD(生化需氧量)、有機磷和消毒池的水中細菌、藻類數量。

優選的，云服務CPU計算系統采用流量前饋，余氯反饋、滯后時間修正、歷史數據參考、上下限限值、系數修正方式，結合數學模型做工藝模擬，采用比例、微分、積分進行調節，依據行業運行數據進行投加，保證投加效果穩定。

優選的，地面控制執行單元包括投加系統和曝氣系統。

優選的，投加系統和曝氣系統把順序控制、網絡技術、非線性計算和回路控制集成在一起，根據水量、水質以及計算出的曝氣量和藥量數據進行智能投加和曝氣。

一種應用于基于物聯網的污水處理精細化控制系統的控制方法，包括以下步驟：

(1)地面監測系統采集水體中的信號，地面CPU處理器將采集到的信號轉化為神經元的輸入信號；

(2)地面CPU處理器將信號傳送至云服務CPU計算系統，云服務CPU計算系統采用基于神經元的自適用PID控制策略，通過神經元算法進行計算，結合污水處理行業運行大數據根據水體指標預測實時需要的曝氣量和消毒劑濃度，并將處理后的數據返回地面控制執行單元；

(3)云服務CPU計算系統將實時數據反饋到地面控制執行單元以后，地面控制執行單元根據水處理池需要的曝氣量和消毒劑濃度進行智能曝氣和加藥；

(4)設備運行狀態通過云服務CPU計算系統傳送到網絡終端，網絡終端對設備的運行狀態進行分析，實現遠程服務和主動調試修復。