智能控制在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

何秀琴

（韶關(guān)市湞江區(qū)有色金屬加工廠 廣東省韶關(guān)市 512000）

智能控制在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

何秀琴

（韶關(guān)市湞江區(qū)有色金屬加工廠 廣東省韶關(guān)市 512000）

隨著工業(yè)的發(fā)達(dá)和人們生活水平的提高，各種污水廢水越來(lái)越多。污水處理是一項(xiàng)運(yùn)行成本高但是經(jīng)濟(jì)效益低的事，所以要想系統(tǒng)正常運(yùn)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(dòng)化

隨著世界人口的不斷增加和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)水資源的需求量越來(lái)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(dǎo)致的大量污水，使得水體污染不得不引起我們的高度關(guān)注。水污染問題已經(jīng)成為了國(guó)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(qiáng)研發(fā)污水處理系統(tǒng)，將智能控制技術(shù)應(yīng)用于污水處理系統(tǒng)中是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，是我們需要研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

1 智能控制在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

智能控制是一種適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，它的出現(xiàn)是為了解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。很多傳統(tǒng)的控制技術(shù)，如自適應(yīng)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(jī)遇。我國(guó)污水處理的智能控制起步較晚，最開始主要是依賴于國(guó)外的污水處理廠進(jìn)行污水處理，而國(guó)內(nèi)的污水處理在自動(dòng)化方面品質(zhì)差、效率低、控制水平低，跟發(fā)達(dá)國(guó)家的污水處理指標(biāo)差距大[1]。近些年來(lái)，我國(guó)才不斷認(rèn)識(shí)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(guó)外先進(jìn)技術(shù)的范例發(fā)展起來(lái)的污水處理廠才開始正式運(yùn)行。最近幾年里，智能控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)得到了飛速的發(fā)展，并取得了不錯(cuò)的成果，PLC、DCS等控制方式不斷得到采用，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)也開始應(yīng)用到污水處理系統(tǒng)。我們還需要對(duì)我國(guó)的污水處理系統(tǒng)加強(qiáng)研究和開發(fā)，提高智能控制技術(shù)。

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(shè)計(jì)是非常有難度的，因?yàn)槲鬯哂袕?fù)雜性、多樣性和變化性，是一種難以控制的復(fù)制系統(tǒng)。所以傳統(tǒng)的控制理論已經(jīng)無(wú)法滿足污水處理的需求，也達(dá)不到滿意的處理效果。智能控制則是完全能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制的方法，它具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、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(shì)，智能控制在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)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(luò)控制、模糊控制和專家控制等幾個(gè)主要方面，以下將做簡(jiǎn)要介紹：

2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制（ANN）技術(shù)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制主要是為了解決復(fù)雜的系統(tǒng)控制問題，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性能力進(jìn)行控制。適用于復(fù)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(luò)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(jī)理實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)還具有自學(xué)習(xí)性、自適應(yīng)性、容錯(cuò)性和魯棒性，能夠充分的逼近復(fù)雜的非線性關(guān)系，能夠進(jìn)行快速的大量的計(jì)算，所以近些年來(lái)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外專家的重視，加大力度開展對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的開發(fā)和研究[2]。目前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)的推廣價(jià)值。

2.2 模糊控制技術(shù)

模糊控制能夠根據(jù)控制設(shè)計(jì)者的思想將語(yǔ)言轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂埔?guī)則，用規(guī)則去達(dá)到控制系統(tǒng)的目的。模糊控制的優(yōu)點(diǎn)之一就是可以讓計(jì)算機(jī)模擬人腦對(duì)模糊事物的處理，而且這個(gè)過程不需要精確的模型，有很強(qiáng)的魯棒性，控制的實(shí)時(shí)性較好，控制中被控對(duì)象參數(shù)的改變基本不影響模糊控制，控制機(jī)理符合設(shè)計(jì)者的思維邏輯[3]。模糊控制設(shè)計(jì)的過程就是模仿人腦，將有關(guān)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為相關(guān)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(shí)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(yīng)用中，根據(jù)模糊控制的特性，一般將模糊控制系統(tǒng)應(yīng)用于上層推理，它可以對(duì)被控量產(chǎn)生設(shè)定值，但是也有很多方法中將模糊控制系統(tǒng)用于下層設(shè)定值的控制。目前，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用中將模糊控制用于上下層的模糊控制器設(shè)計(jì)中，都有很多成功的經(jīng)驗(yàn)。在未來(lái)，還需要我們不斷在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)研究開拓模糊控制技術(shù)的應(yīng)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(shù)與控制系統(tǒng)的技術(shù)方法相結(jié)合，完成系統(tǒng)控制。專家控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是知識(shí)的表達(dá)與運(yùn)用，由知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)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(jié)論，而沒有標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的處理控制，減少曝氣費(fèi)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(shí)現(xiàn)推理決策，在下層主要用于構(gòu)成專家控制器。在目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于專家控制的污水處理系統(tǒng)還不多，還需要不斷的進(jìn)行研究探索。

污水的處理過程復(fù)雜多變，它的特性就決定了它的復(fù)雜性。本文通過對(duì)幾種常見的智能控制技術(shù)的介紹，希望引起社會(huì)的高度重視。這幾種控制技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，即可以單獨(dú)使用也可以聯(lián)合使用，未來(lái)我們還需要建立更加智能的高級(jí)控制技術(shù)。由于智能技術(shù)在污水處理方面的優(yōu)越性，國(guó)內(nèi)外很多污水處理廠正在加強(qiáng)研發(fā)。我國(guó)的智能控制技術(shù)還處于起步階段，甚至很多技術(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)階段，沒有應(yīng)用到實(shí)際工程，因此，我們還要加強(qiáng)這方面研究人才的培養(yǎng)和資金的投入，促進(jìn)我國(guó)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(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)測(cè)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(yīng)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(yīng)用[J].西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，12：1009～1014.

[4]王志勇.預(yù)估智能控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用研究[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，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(yīng)用價(jià)值研究[J].生物技術(shù)世界，2015，10：27.

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