[發(fā)明專利]一種基于前饋-反饋復合控制的水廠加礬控制方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010594099.8 | 申請日： | 2020-06-24 |
| 公開（公告）號： | CN111777217A | 公開（公告）日： | 2020-10-16 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王冬生;吳俊飛;渠賽賽 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京郵電大學 |
| 主分類號： | C02F9/04 | 分類號： | C02F9/04;G05B13/04 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 210023 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 反饋 復合 控制 水廠 方法 | ||
本發(fā)明提供了一種基于前饋?反饋復合控制的水廠加礬控制方法，包括前加礬和后加礬兩部分。前加礬部分：首先，針對原水水質(zhì)變化的季節(jié)性，建立前饋預測模型和沉淀池出水濁度預測模型，由此得到前饋加礬量和沉淀池出水濁度預測值；然后，針對原水水質(zhì)變化的動態(tài)時變性，對沉淀池出水濁度預測值進行校正，并計算出反饋加礬量；最后，將前饋和反饋加礬量進行智能化加權(quán)，得到前加礬量。后加礬部分：首先，跟蹤監(jiān)測最近30分鐘內(nèi)前加礬量與沉淀池出水濁度持續(xù)高于閾值時，開啟后加礬工藝；然后，查詢沉淀池出水濁度?后加礬量關(guān)系曲線，得到前饋加礬量；接著，計算出反饋加礬量；最后，將前饋和反饋加礬量進行智能化加權(quán)，得到后加礬量。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種自來水廠加礬控制方法，尤其涉及一種基于前饋-反饋復合控制的水廠加礬控制方法。
背景技術(shù)
加礬工藝是自來水廠水質(zhì)凈化的重要環(huán)節(jié)，加礬的主要作用是去除渾水中的懸浮雜質(zhì)、膠體顆粒及附著于膠體顆粒上的細菌病毒等有害物質(zhì)。依據(jù)美國聯(lián)邦環(huán)保局飲用水病毒去除技術(shù)標準，當濾后水濁度低于0.3NTU時，病毒去除率高達99％。因此新冠病毒疫情期間，加強對加礬工藝運行的有效控制，嚴格限制沉淀池、砂濾池出水濁度，有利于對病毒的有效去除，能夠保障出廠水質(zhì)安全。
目前國內(nèi)大部分自來水廠的加礬控制仍然采用基于水流量定比例的人工控制或傳統(tǒng)反饋控制方式，其最大問題在于從礬量投加、混凝沉淀到砂濾后至少兩個小時的滯后時間，因而對于這樣的大滯后過程，當原水水質(zhì)突變(如暴雨、大風天氣和上游企業(yè)排污引起)時，難以對加礬量做出及時、準確的調(diào)整，非常影響加礬工藝的濁度去除效果，甚至導致出水濁度一段時間的超標，危及居民的飲水安全。因此，建立一種能夠適應(yīng)原水水質(zhì)突變和加礬工藝大滯后特性的加礬控制方法非常關(guān)鍵。
本發(fā)明研究對象——蘇州市自來水有限公司白洋灣水廠加礬工藝仍然采用基于水流量定比例的人工控制方式，其加礬量不能根據(jù)原水水質(zhì)突變及時做出調(diào)整，難以保證沉淀池、砂濾池的出水濁度去除效果，影響后續(xù)工藝運行和出廠水質(zhì)安全。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的：
本發(fā)明根據(jù)研究對象水廠的工藝條件，解決我國許多水廠采用前加礬和后加礬兩部分加礬工藝的運行控制問題，提出能夠根據(jù)原水水質(zhì)突變快速調(diào)整加礬量和適應(yīng)大滯后特性加礬工藝的前饋-反饋復合控制方法，有效提高加礬工藝處理效果。
技術(shù)方案：
本發(fā)明為解決以上技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
一種基于前饋-反饋復合控制的水廠加礬控制方法，包括如下步驟：
第(I)步驟，前加礬前饋控制步驟具體如下：
步驟1，在水廠生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)庫中，篩選出滿足沉淀池出水濁度要求范圍內(nèi)對應(yīng)時刻(經(jīng)過前加礬滯后時間τ之前)的原水水質(zhì)指標(pH、水溫、溶解氧、耗氧量、濁度)、進水流量、前加礬量歷史數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)濾波處理：
式中：為t時刻的數(shù)據(jù)濾波值，A(t)為t時刻的數(shù)據(jù)采集值，ki為權(quán)重系數(shù)，l為濾波時間長度；
步驟2，將步驟1數(shù)據(jù)濾波后得到的歷史數(shù)據(jù)樣本分為訓練集與測試集兩部分；
步驟3，以原水水質(zhì)指標(pH、水溫、溶解氧、耗氧量、濁度)和進水流量為輸入變量，以前加礬量為輸出變量，依據(jù)步驟2得到的訓練集和測試集歷史數(shù)據(jù)樣本，采用隨機森林算法，訓練得到前加礬前饋預測模型；
步驟4，采用步驟1的數(shù)據(jù)濾波方法得到原水水質(zhì)指標(pH、水溫、溶解氧、耗氧量、濁度)和進水流量的實時數(shù)據(jù)濾波值，輸入到步驟3得到的前加礬前饋預測模型中，計算得到實時的前加礬前饋加礬量uFF(t)。
第(II)步驟，前加礬反饋控制步驟具體如下：
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