控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种能够降低过程的运用负担的控制系统及控制方法。控制运算部利用相对于流入水的过程的模型，并根据作为输入变量的所述流入水的流入量、所述流入水的水质即流入水质及所述过程的操作量，计算作为输出变量的所述过程的管理指标及来自所述过程的排放水的水质即排放水质，并且在所述操作量及对于所述操作量的输出变量的组合中，确定满足规定的限制条件的所述操作量及对于所述操作量的输出变量的组合。校准部根据所述输入变量及所述管理指标的测量值分别与所述排放水质的测量值之间的相关强度，计算对于所述输入变量的所述输出变量的无用时间，并且将作用于所述输入变量的无用时间变更为计算出的无用时间。

Control System and Control Method

The invention provides a control system and a control method which can reduce the application burden of the process. The control operation unit calculates the management index of the process as an output variable and the water quality of the discharge water from the process, i.e. the discharge water quality, according to the inflow amount of the inflow water, the water quality of the inflow water and the operation amount of the process as an input variable, using a model relative to the process of inflow water, and the operation amount and the operation for the process. In the combination of output variables of quantities, the combination of the said operation quantity satisfying the prescribed restriction conditions and the output variable of the said operation quantity is determined. The calibration unit calculates the useless time of the output variable for the input variable and changes the useless time acting on the input variable into the calculated useless time based on the correlation strength between the measured value of the input variable and the measured value of the management index, respectively, and the measured value of the discharge water quality.

【技术实现步骤摘要】
控制系统及控制方法
本专利技术涉及控制系统及控制方法。
技术介绍
以往提出有用于实现排水处理高效化的排水处理过程模型。排水处理过程模型例如有活性污泥模型(ASM：ActivatedSludgeModel)。ASM是为了与流入水质的变化对应并充分地发挥厌氧缺氧好氧(A2O：Anaerobic-Anoxic-Oxic)法等排水处理方法的性能而由国际水协会(IWA：InternationalWaterAssociation)提出的模型。利用模型计算出的过程的预测值例如用于设备设计、运行辅助或者预测控制。图9是表示现有的排水处理系统一例的框图。图9所示的排水处理系统将基于A2O法的排水处理过程作为控制对象，并执行基于ASM的控制。在该排水处理过程中，在最初沉淀池P01中将流入的污水中包含的固态物沉淀去除。向厌氧槽P02流入来自最初沉淀池P01的上清水，并从最终沉淀池P05将回送污泥P10回送。在此，微生物摄取处理水中的醋酸及酪酸，并将磷酸排出到处理水中。向缺氧槽P03流入来自厌氧槽P02的处理水，并从好氧槽后段P07将包含硝态氮的回送水P08(硝化液)回送。在缺氧槽P03中，通过微生物的呼吸使硝化液中包含的硝酸变为氧及氮，并排出到空中(脱氮)。在好氧槽P04中，对来自缺氧槽P03的处理水进行曝气P13，由曝气P13产生的溶解氧、处理水中的氨态氮变为硝态氮(硝化)。此外，在好氧槽P04中，微生物摄取磷。在最终沉淀池P05中，从由好氧槽P04流入的处理水中沉淀去除包括摄取了磷后的微生物的活性污泥(脱磷)。而且，排出上清水(P06)。从最终沉淀池P05将沉淀后的活性污泥的一部分作为回送污泥P10回送到厌氧槽P02。此外，残留的活性污泥作为剩余污泥P11排出到系统外(P06)。对排出的剩余污泥P11进行处理的处理设备例如污泥浓缩设备不包含于本过程。ASM由按照排水处理的各功能(过程)分割的单元构建。如非专利文献1所示，ASM包括对每个单元考虑了各种形态的有机物、氮、磷、关联的菌体量及沉淀物等的模型运算。此外，为了维持过程的效率，在构建的模型中，由于排水处理过程的长年老化、或者流入水质的长年变化等，需要定期地再调整模型运算涉及的模型参数。现有技术文献专利文献1：日本专利公开2017-91056号公报非专利文献1：片山尚树、伊熊信男、浅野卓哉、“关于活性污泥模型的构建和活用”，横滨市环境科学研究所，横滨市环境科学研究所所报，第32号2008，p.120-129，2008.3为了使用ASM运行排水处理过程，需要高的运行能力。例如，为了对模型参数进行再调整，需要很多时间和工作量。另一方面，由于设施或流入水质的长年变化，有时无法维持与初始导入时同样的精度。例如，模型参数或无用时间等变得不适合实际运行的过程。在该情况下，无法由模型预测值进行过程控制。因此，即便花费很多的成本及劳力，有时由模型进行的预测控制也不发挥作用。这成为ASM不能充分被利用的一个原因。因此，排水处理设备代替由模型进行的预测控制，有时以由流入水量进行的比例曝气风量控制等简单的处理来运行。在此种情况下，不得不进行以使排放水质维持在一定以上水质的方式进行预测安全的控制。因此，曝气的能源消耗量及其成本易变得过剩。其结果，无法进行以降低能源及成本为目的的运行。此外，若将模型参数的再调整等操作委托给工厂运行业者或制造业者等机构时，会定期发生大量成本。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而提出的。即本专利技术目的在于提供一种能够降低过程运行的负担的控制系统及控制方法。(1)本专利技术为解决上述问题而提出。也就是说，本专利技术的一方式是控制系统，包括：控制运算部，利用相对于流入水的过程的模型，并根据作为输入变量的所述流入水的流入量、所述流入水的水质即流入水质及所述过程的操作量，计算作为输出变量的所述过程的管理指标及来自所述过程的排放水的水质即排放水质，并且在所述操作量及对于所述操作量的输出变量的组合中，确定满足规定的限制条件的所述操作量及对于所述操作量的输出变量的组合；校准部，根据所述输入变量及所述管理指标的测量值分别与所述排放水质的测量值之间的相关强度，计算对于所述输入变量的所述输出变量的无用时间，并且将作用于所述输入变量的无用时间变更为计算出的无用时间。(2)本专利技术的另一方式是在(1)的控制系统中，在所述校准部中，以使所述控制运算部运算得到的所述排放水质的运算值接近所述排放水质的测量值的方式来改变所述模型的参数。(3)本专利技术的另一方式是在(2)的控制系统中，还包括输出确认画面的运行辅助部，该确认画面表示分别使用变更前后的所述模型的参数计算出的所述排放水质的运算值相对于所述排放水质的测量值的适合度。(4)本专利技术的另一方式是在(3)的控制系统中，所述运行辅助部还输出表示所述管理指标的运行管理画面。(5)本专利技术的另一方式是在(1)至(4)中的任一控制系统中，所述控制运算部对于距当前时刻的操作量在规定范围内的操作量计算所述排放水质，并且从给予达到规定的水质基准值以上的计算出的排放水质的操作量中确定最小的操作量。(6)本专利技术的另一方式是在(1)至(5)中的任一控制系统中，所述操作量是曝气中的送风量，所述流入水质的指标是浊度，所述管理指标是溶解氧浓度及氨性氮浓度，所述排放水质的指标是全氮浓度、全磷浓度及化学需氧量中的至少任意个。(7)本专利技术的另一方式是一种控制系统的控制方法，其包括：控制运算过程，利用相对于流入水的过程的模型，并根据作为输入变量的所述流入水的流入量、所述流入水的水质即流入水质及所述过程的操作量，计算作为输出变量的所述过程的管理指标及来自所述过程的排放水的水质即排放水质，并且在所述操作量及对于所述操作量的输出变量的组合中，确定满足规定的限制条件的所述操作量及对于所述操作量的输出变量的组合；校准过程，根据所述输入变量及所述管理指标的测量值分别与所述排放水质的测量值之间的相关强度，计算对于所述输入变量的所述输出变量的无用时间，并且将作用于所述输入变量的无用时间变更为计算出的无用时间。根据本专利技术的一方式，能够降低过程运行涉及的负担。更具体来说，通过使用简单的模型，能够维持精度并同时降低运行劳力。此外，根据本专利技术的其他方式，作为限制条件维持排放水质，并能够降低能源消耗量及成本。而且，根据本专利技术的其他方式，显示排放水质的运算值及管理指标，能够有效且准确地由用户进行过程的运行。附图说明图1是表示本实施方式涉及的控制系统结构的框图。图2是表示本实施方式涉及的排水处理过程结构的框图。图3是表示本实施方式涉及的简易模型结构的框图。图4是表示本实施方式涉及的无用时间变更处理一例的流程图。图5是表示本实施方式涉及的模型参数变更处理一例的流程图。图6是表示本实施方式涉及的控制运算处理一例的流程图。图7是表示无用时间的计算例的图。图8是表示本实施方式涉及的校准确认画面一例的图。图9是表示现有的排水处理系统一例的框图。附图标记说明CS1…控制系统、F01…排水处理过程、F02…监视控制部、F03…数据保存部、F05…模型构建部、F06…自动校准部、F06a…无用时间变更部、F06b…参数变更部、F07…控制运算部、F07a…模型运算部、F07b…最佳化运算部、F07c…切换部、F08…运行辅助部具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制系统，其特征在于，包括：控制运算部，利用相对于流入水的过程的模型，并根据作为输入变量的所述流入水的流入量、所述流入水的水质即流入水质及所述过程的操作量，计算作为输出变量的所述过程的管理指标及来自所述过程的排放水的水质即排放水质，并且在所述操作量及对于所述操作量的输出变量的组合中，确定满足规定的限制条件的所述操作量及对于所述操作量的输出变量的组合；校准部，根据所述输入变量及所述管理指标的测量值分别与所述排放水质的测量值之间的相关强度，计算对于所述输入变量的所述输出变量的无用时间，并且将作用于所述输入变量的无用时间变更为计算出的无用时间。

【技术特征摘要】
2017.07.03 JP 2017-1303051.一种控制系统，其特征在于，包括：控制运算部，利用相对于流入水的过程的模型，并根据作为输入变量的所述流入水的流入量、所述流入水的水质即流入水质及所述过程的操作量，计算作为输出变量的所述过程的管理指标及来自所述过程的排放水的水质即排放水质，并且在所述操作量及对于所述操作量的输出变量的组合中，确定满足规定的限制条件的所述操作量及对于所述操作量的输出变量的组合；校准部，根据所述输入变量及所述管理指标的测量值分别与所述排放水质的测量值之间的相关强度，计算对于所述输入变量的所述输出变量的无用时间，并且将作用于所述输入变量的无用时间变更为计算出的无用时间。2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，在所述校准部中，以使所述控制运算部运算得到的所述排放水质的运算值接近所述排放水质的测量值的方式来改变所述模型的参数。3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，还包括输出确认画面的运行辅助部，该确认画面表示分别使用变更前后的所述模型的参数计算出的所述排放水质的运算值相对于所述排放水质的测量值的适合度。4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述运行辅助部还输...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中克知，川田美香，青木纯，吉田俊雄，福泽充孝，高木仁志，镰田健一，
申请(专利权)人：横河电机株式会社，日本横河系统工程株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP