淺析污水處理中智能控制的應用及要點

摘 要：將智能控制技術應用到污水處理當中，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，它是西門子最經典的過程監視系統，已成為市場的領導者，乃至業界遵循的標準。WinCC能為工業領域提供完備的監控與數據采集（SCADA）功能，涵蓋單用戶系統直到支持冗余服務器和遠程 Web 服務器解決方案的多用戶系統。它具有良好的開放性和靈活性，采用了工廠智能，助力用戶實現更大程度的生產過程透明化。本文以下針對污水處理中智能控制的應用以及要點進行分析。

關鍵詞：污水處理；智能控制；應用及要點

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

隨著我國現代經濟技術的不斷發展前進，近些年來，把以往處理污水的理論與邏輯等人工智能技術相結合，充分的發揮人類的控制知識與復雜系統進行控制，逐漸形成智能控制應用[1]。對于我國城市化污水處理系統的特點比較多，建立一個精準數學模型通常是比較難以完成，因此，污水處理系統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的標準時間比較漫長，為此，隨著對污水處理的進一步優化分析，污水處理自控技術也得到了相應的研究，特別是針對智能控制理論的分析，為污水處理技術提供了良好的鋪墊[3]。

1 智能控制在污水處理中的應用情況

從智能控制的角度去分析，污水處理系統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，基于模型的傳統控制技術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，模糊控制以及神經網絡等都是比較經典的處理方法，近些年來由于我國科技比較發展研究出智能控制系統等。SIMATIC WinCC（Windows Control Center）--視窗控制中心，它是西門子最經典的過程監視系統，已成為市場的領導者，乃至業界遵循的標準。WinCC能為工業領域提供完備的監控與數據采集（SCADA）功能，涵蓋單用戶系統直到支持冗余服務器和遠程 Web 服務器解決方案的多用戶系統。它具有良好的開放性和靈活性，采用了工廠智能，助力用戶實現更大程度的生產過程透明化。

1.1 模糊控制系統應用情況

模糊控制系統是根據模糊結合語言和變量以及模糊邏輯推理為主要基礎的智能控制方法，該系統來源于很多專業經驗和領域知識總結出若干條模糊控制規則，從而構成一些不確定性因素的關系，通過被控制系統輸出的數據存在一些誤差變化和模糊關系的推理合成獲得很多控制量，從而對系統化的控制進一步的優化。模糊控制系統是目前我國處理污水領域中最有價值的智能控制方法，智能控制是采用基本規則的模糊控制器進行制作，并且通過啟發式的規則導入工作員的經驗。智能控制的組成是由綜合布線系統和安全防范系統組成，其中智能控制系統主要作用并不是針對網絡系統，目前可以有效控制污水主要有燈光照明設備等，而與之相對應手段則是開關面板和控制器的人機交匯。工業控制組態軟件是可以從可編程控制器、各種數據采集卡等現場設備中實時采集數據，發出控制命令并監控系統運行是否正常的一種軟件包，組態軟件能充分利用Windows強大的圖形編輯功能，以動畫方式顯示監控設備的運行狀態，方便地構成監控畫面和實現控制功能，并可以生成報表、歷史數據庫等，為工業監控軟件開發提供了便利的軟件開發平臺，從整體上提高了工控軟件的質量。其設計思想應遵循以下原則：功能完備、方便直觀、降低成本。本工程的監控組態軟件選用了WinCC 7.2，其原因之一是因為WinCC是目前所有組態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公司的產品，WinCC本身提供S7-1500PLC的驅動軟件，因此使PLC與上位計算機的聯接可以變得非常容易。

智能控制系統的主要包括，生產過程自控系統、全廠視頻監控及安防系統等部分?，F場可控設備可交給PLC進行自動控制。操作人員可通過對觸摸屏監控界面的操作，啟停設備及修改相關參數的設定。自動實現滿足工藝運行要求的自動化控制，如恒壓、恒流、恒溫、連鎖、聯動、報警等自動過程，并能修改工藝參數設置點。現場可控設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控界面的操作，啟停設備及修改相關參數的設定。本地自動實現滿足工藝運行要求的自動化控制，如恒壓、恒流、恒溫、連鎖、聯動、報警等自動過程，并能修改工藝參數設置點。手動與自動實現無擾動切換。

中央控制系統，配置了實時監控軟件的中央監控服務器，用于與現場PLC子站相連的工業網絡交換。中央監控服務器、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。實現遠控實時接收PLC采集的各種數據，，監測全廠工藝流程和各細部的動態模擬圖形。操作人員可通過對上位機監控畫面手動操作完成現場可控設備的遙控，以及相關運行參數的修改。

全廠視頻監控及安防系統采用模擬傳輸與數字存儲相結合，矩陣切換主機可以把每一個監控點的圖像人工（或自動）切換到與主機相連的監視器上顯示；在中控室通過硬盤錄像機實現全廠全程錄像；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，實現全范圍監控。

1.2 專業系統控制

專業系統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。該系統是將專家的理念融合到系統當中，在未知的環境下模仿專家的智能技術和理念推測，從而實施對系統的控制作用。目前很多國外的專家控制在污水處理當中采用的次數比較多。建立綜合性控制系統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，該智能控制系統由于是根據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。各種模型通過使用存儲形式分布在各個數據模型當中，從而有效的彌補了以往單一形式的控制系統。整個智能控制系統當中針對污水處理設計，都是通過基本設計的模型仿真程

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序對生物反應器進行檢測。仿真智能控制檢測結果表明，該專家都是控制系統對比常規的控制具備良好的穩定性。污水處理項目上位SCADA系統目各個環節模塊的展示，設備的控制，設備運行狀態的展示，以及數據的存數，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。實現相關設備的自動控制，自動監測及相關設備的運行參數，達到遠程監測與控制、遠程視頻監視、數據共享的水平，實現二期項目的信息化管理。

2 智能控制污水處理設計

污水處理設計是可以通過智能控制編程的各種數據采集等實現操作，從而發出相應的指令并且監控系統運行是否能夠正常的進行圖形編輯功能，根據動態的形式顯示監控設備的運行狀態，通常比較方便形成檢測系統和智能控制操作，并且還可以實現數據自動儲存等功能。為污水處理技術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議也并不相同，這樣在技術中比較難以管理，想要實現起來也比較困難。智能控制系統是安裝總線的重要基礎，通常應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范化。但是該總線現在所提供的操作都是通過特定的系統軟件來設置操作命令，對于一般的用戶來講要使用專業性的軟件來控制電器，所以，需要設計一種應用固定程序控制，使用戶通過該應用程序就可以輕松的實現智能控制，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送指定命令。

3 總結

綜上所述，本文以上講述污水處理中智能控制的應用及要點，其主要目的在于通過一種普遍認可的總線標準來實現對污水處理智能控制的使用操作，同時也是對于日后相關的總線新添加的設備體系標準相同基本使用。在遙遠的未來，沒有智能控制系統的污水處理將會成為現代不能上網的住宅一樣落伍，相信在不遠的未來，我國智能控制的應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用現狀及展望[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網絡應用研究的探討[J].環境科學與技術，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。