生活水站凈化控制系統(tǒng)分析

張傳偉

【摘要】生活用水的質(zhì)量牽系著城市中每一個(gè)人的心，發(fā)達(dá)的凈水產(chǎn)業(yè)是城鎮(zhèn)居民賴以生存的基本保障，合理進(jìn)行水資源的開發(fā)利用至關(guān)重要。生活水站凈化系統(tǒng)每一個(gè)城市的水廠里生產(chǎn)應(yīng)用的一個(gè)大型生產(chǎn)設(shè)備，由于系統(tǒng)設(shè)備的規(guī)模較大，因此設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差故障較多調(diào)節(jié)控制容易出現(xiàn)滯后、參數(shù)調(diào)試要符合季節(jié)規(guī)律。本文結(jié)合水凈化系統(tǒng)的生產(chǎn)工作的具體過程分析，對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行了細(xì)致分析，并提出了相應(yīng)的控制策略。

【關(guān)鍵詞】生活水站；凈化系統(tǒng)；控制策略

一、前言

各國、各地區(qū)因?yàn)闋帄Z水資源引起的紛爭不斷，與可用水量大大減少有密切關(guān)系的水污染和水質(zhì)惡化日趨嚴(yán)重，我國北方常傳來缺水危機(jī)的噩耗。工業(yè)生產(chǎn)造成的水污染，加上自然環(huán)境惡化使得本就極其有限的水資源的價(jià)值漸失。多地的水質(zhì)監(jiān)測(cè)部門發(fā)現(xiàn)到水源中盡是工業(yè)排放的汞、鎘、鉛、六價(jià)硌等毒性重金屬或其他化學(xué)物質(zhì)對(duì)居民的健康造成嚴(yán)重威脅，因此作為城市基礎(chǔ)建設(shè)的生活水站的水處理系統(tǒng)運(yùn)行效率，必須要得到好的保障。本文結(jié)合現(xiàn)代科技和工程技術(shù)角對(duì)生活水凈化系統(tǒng)的運(yùn)行中的問題和控制策略進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了探討。

二、自動(dòng)控制技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題

供水和排水管通過傳感器傳回的數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)終端利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行水處理凈化操作。水系統(tǒng)大多更新成本較大，以此系統(tǒng)出現(xiàn)落后，加上工作運(yùn)行使得磨損，常常出現(xiàn)滯后、大慣性等等特點(diǎn)。另外檢測(cè)儀表的精確性大大降低和運(yùn)行常常不穩(wěn)定，很多儀表能以持續(xù)地用于測(cè)量，控制系統(tǒng)的效率大大降低。生活凈化水站的一個(gè)重要的部分，混凝投藥系統(tǒng)常常因?yàn)橄到y(tǒng)慣性、延時(shí)和不確定性等故障，加上企業(yè)的員工對(duì)凈化過程的機(jī)理缺乏專業(yè)的知識(shí)，難以使用專業(yè)的系統(tǒng)運(yùn)行模型確定出混凝劑的投量，一般的單純依賴系統(tǒng)的控制方式的控制效果很差。上世紀(jì)80年代相關(guān)領(lǐng)域的專家了提出一種十分有效的專業(yè)的凈水場藥劑投量的模糊控制法，該控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖。

從統(tǒng)計(jì)模型的計(jì)量數(shù)據(jù)來確定投量的基礎(chǔ)，再由模糊規(guī)則確定建立在基準(zhǔn)值上的校正數(shù)據(jù)。該控制器在實(shí)際工作中確實(shí)存在一些缺點(diǎn)：模型是建立在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上與生產(chǎn)實(shí)際的對(duì)接上存在差異，人工的現(xiàn)場監(jiān)測(cè)調(diào)試和控制是不可避免的；水溫、水質(zhì)、混凝、澄清、沉淀這些數(shù)據(jù)變化，模糊規(guī)則難以適應(yīng)，控制效果不精確，單純模糊控制方法當(dāng)前并不具備多少可行性。

三、當(dāng)前采取的水凈化系統(tǒng)控制策略的分析

1、凈化系統(tǒng)選取有效控制策略的難度

凈化系統(tǒng)中的控制技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜，從水凈化系統(tǒng)中影響混凝的因素進(jìn)行分析，鑒于這個(gè)系統(tǒng)的不確定性和復(fù)雜性，傳統(tǒng)的基于數(shù)學(xué)模型的控制論適用性不強(qiáng)，不管是經(jīng)典（PID）控制，還是近代發(fā)展的最優(yōu)控制此類的理論局限性都很大，因此一般不認(rèn)為是好的控制策略。水站應(yīng)用的凈化水系統(tǒng)具有高非線性，以及系統(tǒng)發(fā)生延時(shí)的未知性，系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置變量之間的聯(lián)系，外界的干擾性，這些多變量的因素對(duì)于傳統(tǒng)控制理論長于定量控制的特點(diǎn)而言，難以處理此類的半結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化控制問題，在控制策略的選擇上要注重創(chuàng)新性和實(shí)用性。

2、專家控制系統(tǒng)簡析

專家控制系統(tǒng)是以輸入的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，擬人工智能化進(jìn)行計(jì)算機(jī)程序控制，處理定性、定量、模糊類的信息，輸入的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)反映的越具體，控制策略和控制模態(tài)執(zhí)行的效果越好。推理機(jī)構(gòu)進(jìn)行特征信息和知識(shí)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷、推理處理后，將控制結(jié)果傳輸?shù)娇刂茩C(jī)構(gòu)。特征信息數(shù)據(jù)量達(dá)到一定級(jí)別時(shí)采集、表達(dá)及建立數(shù)據(jù)庫的難度就會(huì)很大，專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的效果受此影響會(huì)效率大大降低。實(shí)際生產(chǎn)中需要經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員，借助自己的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行輔助的判斷從而彌補(bǔ)專家系統(tǒng)的不足。

3、人工經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為設(shè)備程序的難度

借助人工經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)控制規(guī)則程序的復(fù)雜性和難度，研制一個(gè)控制器或者進(jìn)行一個(gè)完備的編程來把規(guī)則應(yīng)用到設(shè)備的智能運(yùn)作當(dāng)中，提高對(duì)復(fù)雜工業(yè)過程的控制效率。將專業(yè)工人的控制經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為以模糊控制理論為基礎(chǔ)的模糊控制，語言是思維的表達(dá)，程序語言也是思維的表達(dá)，通常應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)中的模糊集合來實(shí)現(xiàn)模糊語言的表達(dá)，比如應(yīng)用ifconditionthenactionc此類語言。水凈化系統(tǒng)程序語言建立語言分析的數(shù)學(xué)模式，最終成為計(jì)算機(jī)所能接受的算法語言。自動(dòng)控制技術(shù)在水系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題，主要出現(xiàn)在單純模糊控制方法上。

四、結(jié)束語

常言道，水是人類生命之源，是人類生存和發(fā)展重要的基石。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水資源耗用量大以及水污染造成的危機(jī)讓人類提心吊膽。生活水凈化系統(tǒng)規(guī)模龐大，工序較多，決定了控制過程的復(fù)雜性，在很多的環(huán)節(jié)的控制難題依然需要思考和改進(jìn)，但本文提出的一些控制策略，對(duì)沒復(fù)雜要求的水凈化系統(tǒng)是適用的，在復(fù)雜的環(huán)境和高復(fù)雜性的工藝要求下，還需要專業(yè)人員進(jìn)行靈活地改進(jìn)并選擇合適的控制策略。

參考文獻(xiàn)

[1]聶梅生.廢水處理及再利用.北京：中國建筑出版社.許澤美，唐建國，周丹等主編.2012年第一版.

[2]申玉霞，趙彩虹.基于PLC的水凈化設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).制造業(yè)自動(dòng)化，2012，11（下）：146-148.

[3]羅紅福等.PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線工程應(yīng)用實(shí)例解析.北京：中國電力出版社.2012年9月第一版.

[4]金熙，項(xiàng)成林，齊東子.工業(yè)處理技術(shù)問答及常用數(shù)據(jù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011：85.

[5]陸柱，蔡三坤等.水處理藥劑[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013：101.

[6]游文書農(nóng)村飲用水凈化工藝及其設(shè)備的選擇城鎮(zhèn)供水，2012.