一种基于物联网的污水处理精细化控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的污水处理精细化控制系统及控制方法，主要涉及污水处理控制系统技术领域，包括地表检测系统、地面CPU处理器、云服务CPU计算系统、地面控制执行单元和网络终端。本发明专利技术能够根据水量和药剂负荷，采用数学模型做工艺模拟，进行微分、积分计算，在保障出水稳定达标的情况下，精确控制药剂投加。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的污水处理精细化控制系统及控制方法
本专利技术涉及一种污水处理控制系统，尤其是一种基于物联网的污水处理精细化控制系统及控制方法。
技术介绍
曝气和加药都是污水处理的重要环节，曝气属于生物处理法，目的是通过曝气使氧气溶入水中，以提高溶解氧浓度，达到除铁、除锰或促进需氧微生物降解有机物的目的，加药指的是向水体中加入絮凝剂、阻垢剂、消毒剂等水处理药剂，去除水体中的悬浮物、有机物、微生物等物质；曝气过程中为保证水体中有足够的溶解氧，需要控制曝气量；在加药过程中为使水体达标，需要控制水处理药剂的投加量，国外对自动加药技术的研究较早，最具有代表性的是美国的以荧光示踪剂为传感元件自动控制加药、日本以流量比例式自动控制加药和美国以水量平衡式自动控制加药，但是这些技术的成本较高，不适合国内的企业，因此，为有效去除水体中的有机物和微生物，我国目前工业上大都采取粗放式曝气和过量加药。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于物联网的污水处理精细化控制系统及控制方法，解决了现有技术中存在的采用粗放式曝气和过量加药的问题。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：包括地表检测系统、地面CPU处理器、云服务CPU计算系统、地面控制执行单元和网络终端，地表检测系统对曝气池和消毒池进行数据采集和数据检测，地面CPU处理器将检测信号传送至云服务CPU计算系统，云服务CPU计算系统把收集到的信号进行处理，地面控制执行单元接受云服务CPU计算系统发出的指令，并根据计算出的曝气量和药量进行自动投加，云服务CPU计算系统将设备的运行状态传送到网络终端，网络终端根据设备运行状态进行智能分析，能够实现软件发生故障时主动调试修复。优选的，地表检测系统包括总磷测定仪、BOD测定仪、COD测定仪和浊度仪，数据采集和数据检测的范围包括曝气池的实时曝气量、水体中的COD(化学需氧量)、BOD(生化需氧量)、有机磷和消毒池的水中细菌、藻类数量。优选的，云服务CPU计算系统采用流量前馈，余氯反馈、滞后时间修正、历史数据参考、上下限限值、系数修正方式，结合数学模型做工艺模拟，采用比例、微分、积分进行调节，依据行业运行数据进行投加，保证投加效果稳定。优选的，地面控制执行单元包括投加系统和曝气系统。优选的，投加系统和曝气系统把顺序控制、网络技术、非线性计算和回路控制集成在一起，根据水量、水质以及计算出的曝气量和药量数据进行智能投加和曝气。一种应用于基于物联网的污水处理精细化控制系统的控制方法，包括以下步骤：(1)地面监测系统采集水体中的信号，地面CPU处理器将采集到的信号转化为神经元的输入信号；(2)地面CPU处理器将信号传送至云服务CPU计算系统，云服务CPU计算系统采用基于神经元的自适用PID控制策略，通过神经元算法进行计算，结合污水处理行业运行大数据根据水体指标预测实时需要的曝气量和消毒剂浓度，并将处理后的数据返回地面控制执行单元；(3)云服务CPU计算系统将实时数据反馈到地面控制执行单元以后，地面控制执行单元根据水处理池需要的曝气量和消毒剂浓度进行智能曝气和加药；(4)设备运行状态通过云服务CPU计算系统传送到网络终端，网络终端对设备的运行状态进行分析，实现远程服务和主动调试修复。本专利技术采用上述结构，具有以下的优点：能够根据水量和药剂负荷，采用数学模型做工艺模拟，进行微分、积分计算，在保障出水稳定达标的情况下，精确控制药剂投加；地面和云服务“双CPU”将曝气和加药从简单粗放控制到精确优化控制，采用云服务CPU计算系统结合行业历史数据，将输入条件由单一边界条件转化为行业运行大数据接口输入，更加准确的预测最佳运行参数；系统自动化运行、数据上传可控，将系统从简单工艺控制到成本效益控制；降低药剂消耗，单位电耗、盐耗和污泥量，减少一线操作人员，提高企业生产效率，显著降低运行成本；结合物联网系统，可实现远程控制，支持手持终端或更高管理平台，远程对设备的运行状态进行分析，可实现远程服务和主动调试修复。附图说明图1为系统流程框图。具体实施方式为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利技术进行详细阐述。整体包括地表检测系统、地面CPU处理器、云服务CPU计算系统、地面控制执行单元和网络终端，地表检测系统对曝气池和消毒池进行数据采集和数据检测，地表检测系统包括总磷测定仪、BOD测定仪、COD测定仪和浊度仪，数据采集和数据检测的范围包括曝气池的实时曝气量、水体中的COD(化学需氧量)、BOD(生化需氧量)、有机磷和消毒池的水中细菌、藻类数量，地面CPU处理器将检测信号传送至云服务CPU计算系统，云服务CPU计算系统把收集到的信号进行处理，云服务CPU计算系统采用流量前馈，余氯反馈、滞后时间修正、历史数据参考、上下限限值、系数修正方式，结合数学模型做工艺模拟，采用比例、微分、积分进行调节，依据行业运行数据进行投加，保证投加效果稳定，地面控制执行单元接受云服务CPU计算系统发出的指令，并根据计算出的曝气量和药量进行自动投加，地面控制执行单元包括投加系统和曝气系统，投加系统和曝气系统把顺序控制、网络技术、非线性计算和回路控制集成在一起，根据水量、水质以及计算出的曝气量和药量数据进行智能投加和曝气，云服务CPU计算系统将设备的运行状态传送到网络终端，网络终端根据设备运行状态进行智能分析，异常情况提前预警或故障报警，及早处理，分析判断故障点，及时报警通知维修，能够实现软件发生故障时主动调试修复，同时通过神经元算法将每台设备的运行数据进行收集、分析处理及归档。一种控制方法，包括以下步骤，整体流程如图1所示：(1)地面监测系统采集水体中的信号，地面CPU处理器将采集到的信号转化为神经元的输入信号；(2)地面CPU处理器将信号传送至云服务CPU计算系统，云服务CPU计算系统采用基于神经元的自适用PID控制策略，通过神经元算法进行计算，结合污水处理行业运行大数据根据水体指标预测实时需要的曝气量和消毒剂浓度，并将处理后的数据返回地面控制执行单元；(3)云服务CPU计算系统将实时数据反馈到地面控制执行单元以后，地面控制执行单元根据水处理池需要的曝气量和消毒剂浓度进行智能曝气和加药；(4)设备运行状态通过云服务CPU计算系统传送到网络终端，网络终端对设备的运行状态进行分析，实现远程服务和主动调试修复。其中，上述的提及的元器件、神经元和神经元算法均是现有技术。上述具体实施方式不能作为对本专利技术保护范围的限制，对于本
的技术人员来说，对本专利技术实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本专利技术的保护范围内。本专利技术未详述之处，均为本
技术人员的公知技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的污水处理精细化控制系统，其特征在于：包括地表检测系统、地面CPU处理器、云服务CPU计算系统、地面控制执行单元和网络终端，所述的地表检测系统对曝气池和消毒池进行数据采集和数据检测，所述的地面CPU处理器将检测信号传送至所述的云服务CPU计算系统，所述的云服务CPU计算系统把收集到的信号进行处理，所述的地面控制执行单元接受所述的云服务CPU计算系统发出的指令，并根据计算出的曝气量和药量进行自动投加，所述的云服务CPU计算系统将设备的运行状态传送到所述的网络终端，所述的网络终端根据设备运行状态进行智能分析，能够实现软件发生故障时主动调试修复。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的污水处理精细化控制系统，其特征在于：包括地表检测系统、地面CPU处理器、云服务CPU计算系统、地面控制执行单元和网络终端，所述的地表检测系统对曝气池和消毒池进行数据采集和数据检测，所述的地面CPU处理器将检测信号传送至所述的云服务CPU计算系统，所述的云服务CPU计算系统把收集到的信号进行处理，所述的地面控制执行单元接受所述的云服务CPU计算系统发出的指令，并根据计算出的曝气量和药量进行自动投加，所述的云服务CPU计算系统将设备的运行状态传送到所述的网络终端，所述的网络终端根据设备运行状态进行智能分析，能够实现软件发生故障时主动调试修复。


2.根据权利要求1所述的基于物联网的污水处理精细化控制系统，其特征在于：所述的地表检测系统包括总磷测定仪、BOD测定仪、COD测定仪和浊度仪，数据采集和数据检测的范围包括曝气池的实时曝气量、水体中的COD(化学需氧量)、BOD(生化需氧量)、有机磷和消毒池的水中细菌、藻类数量。


3.根据权利要求1所述的基于物联网的污水处理精细化控制系统，其特征在于：所述的云服务CPU计算系统采用流量前馈，余氯反馈、滞后时间修正、历史数据参考、上下限限值、系数修正方式，结合数学模型做工艺模拟，采用比例、微分、积分进行调节，依据行业运行数据进行投加，保证投加效果稳定。


4.根据权利要求1所述的基于物联网的污水处理精细化控制系统，其特征在于：所述的地面控制执行单元包括投加系统和曝气系统。


5.根据权利要求4所述的基于物联网的污水处理精细化控制系统，其特征在于：所述的投加系统和曝气系统把顺序控制、网络技术、非线性计算和回路控制集成在一起，根据水量、水质以及计算出的曝气量和药量数据进行智能投加和曝气。

【专利技术属性】
技术研发人员：侯延进，王佳佳，邵淑梅，尉婕，王常海，傅士盛，
申请(专利权)人：山东新日电气设备有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37