廢水處理系統(tǒng)水質(zhì)特征動態(tài)分析的混合智能控制

李春紅 萬先蓉（中國工程物理研究院材料研究所，四川 綿陽 621907）

廢水處理系統(tǒng)水質(zhì)特征動態(tài)分析的混合智能控制

李春紅 萬先蓉（中國工程物理研究院材料研究所，四川 綿陽 621907）

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，相應(yīng)的也就致使水的污染問題日益突出和明顯，對其的治理和解決也就日漸繁重起來。為了能夠更加高效和迅速的處理廢水污染問題，專家們已經(jīng)開始逐漸將自動化技術(shù)與計算機技術(shù)運用在了對污水處理的過程中，并建立起各種高性能的對廢水處理方面的控制系統(tǒng)，從而達到確保其過程中的安全、可靠以及穩(wěn)定等性能，增強出水的水質(zhì)，降低藥耗和能耗以及人工上的成本，最終實現(xiàn)污水處理的經(jīng)濟與良性操作。

廢水處理；自動化技術(shù)控制；智能控制；

由于傳統(tǒng)的控制理論無法解決復(fù)雜的非線性關(guān)系上的缺陷，對其控制效果也不夠完善，才研究出了智能控制。智能控制屬于控制理論發(fā)展的一種高級階段，它包含的有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制以及專家控制等多方面。（1）我國對污水的解決現(xiàn)狀

由于經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國現(xiàn)如今在用水規(guī)模上也就成正比的不斷擴大和增加。對于水資源上的補充當(dāng)然也就根本無法滿足這樣的耗用，加之廢水解決系統(tǒng)的規(guī)模又不是很大以及管道設(shè)計的不合理，都會給廢水的排放造成處理性能低下的局面。面對于我國目前還無法很好的處理這樣現(xiàn)狀的西方國家而言，其水平就要超前很多。（2）廢水處理存在的問題與解決對策

我國目前對廢水處理常使用活性污泥和生物膜，以及厭氧生物和生物塘等與其相關(guān)的一些物質(zhì)來進行處理和解決。這些方法對于廢水的管理和凈化排放都有著主要的維護作用。尤其是對自動化控制技術(shù)的使用，更是起到了非常大的推進效用。但是，因為廢水來源的復(fù)雜性和與此有關(guān)的一些特殊管理，以至于致使在對廢水處理中出現(xiàn)了一下的問題：

（1）由于對廢水處理的控制意識不夠強，對排出過程的監(jiān)管不得力，使得某些部門出現(xiàn)了嚴(yán)重舞弊的情況。要改善這一現(xiàn)狀，就一定要增強對廢水的排放和凈化過程的監(jiān)管力度。

（2）在對水資源處理上，也是一個很繁雜的生化反應(yīng)過程，尤其是對廢水的處理。所以，加大對廢水處理的控制，定時的分析和觀察就是非常有必要的。

1 自動控制技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

自動化控制技術(shù)是由四部分組成：現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)、信號采集和人機界面。而自動控制系統(tǒng)則是由三部分構(gòu)成：執(zhí)行元件、測量元件、控制元件。將這三部分經(jīng)過自行建立起來的工藝曲線和在線采集、人工輸入、最后與控制進出水系統(tǒng)相結(jié)合以后，在COD、BOD、色度和磷等濃度、指標(biāo)、及其溶解氧、回流比等工藝曲線的指標(biāo)顯示下，通過對掌握廢水處理所產(chǎn)生的一些變化規(guī)律，來達到對廢水進行處理的一種工藝控制。但是，由于廢水的來源不同，對它們的處理方法也就不盡相同。

2 廢水處理智能控制系統(tǒng)的設(shè)計

智能控制系統(tǒng)其實就是自動控制技術(shù)發(fā)展到后期的高級階段，它是人工智能、系統(tǒng)論、控制論和信息論等多方面學(xué)科的一種高度集成和綜合，包括有：模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制三種。由于該系統(tǒng)有著自學(xué)和自適應(yīng)及直組織的功能，才會非常適合對繁雜的廢水處理過程進行控制。

2.1 關(guān)于模糊控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)能過將專家控制或操作者的一些經(jīng)驗與知識表示成為一種語言變量的描述控制規(guī)則，并應(yīng)用模糊教學(xué)的隸屬函數(shù)、模糊推理、模糊關(guān)系與決策來對系統(tǒng)進行控制。該系統(tǒng)尤為適合用在數(shù)學(xué)模型復(fù)雜的和未知的非線性系統(tǒng)中的控制。

2.2 關(guān)于神經(jīng)控制系統(tǒng)

這是一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是對人類大腦系統(tǒng)階特性的描述。該系統(tǒng)就是一個數(shù)學(xué)式的模型，用電子線路加以實現(xiàn)，也能通過計算機的程序模擬，是一種人工智能研究的方法。這種方法在近幾年里備受國內(nèi)外廢水處理專家們的關(guān)注和重視，通過在廢水處理自動控制技術(shù)系統(tǒng)中來開展人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制研究，從而獲得了很多有著推廣使用價值方面的成果。

2.3 關(guān)于專家控制系統(tǒng)

專家控制其實是只能控制的一個較為重要的分支，又被稱為專家智能控制。這種控制系統(tǒng)是將專家系統(tǒng)的一些理論及技術(shù)與控制理論和技術(shù)、方法結(jié)合起來，在某些未知的環(huán)境下來效仿專家的智能，達到實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。從二十世紀(jì)九十年代起，國外的一些學(xué)者就已經(jīng)使用該項技術(shù)來完成對廢水處理的自動控制功能，并獲得了較為有效的成果。

2.4 關(guān)于綜合智能控制系統(tǒng)

縱觀實踐中的各種操作和效果，每一種智能的控制方法既會有其優(yōu)勢，也會有其不足。倘若將兩種或更多的智能控制方法恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)合起來，使其能揚長避短的發(fā)揮出各自的優(yōu)勢，就能夠促使控制系統(tǒng)更好更全面的發(fā)揮其作用。

3 結(jié)語

正是因為廢水處理系統(tǒng)有著復(fù)雜性和非線性，時變性和不確定性，以及滯后性等多方面的特點，智能控制系統(tǒng)就成為了對此處理的熱門方法。只不過目前而言，在我國還只是出于初級階段。所以在實際的運用中，就需要將自動控制技術(shù)和智能控制系統(tǒng)相結(jié)合的組成混合智能控制系統(tǒng)，以達到對廢水處理的全面控制，這也將是以后未來廢水處理控制的發(fā)展和研究方向。

［1］彭會清，許開，印染廢水處理現(xiàn)狀與進展［J］，紡織科技進展，2003（2）.

［2］朱子奇，許越峰，我國污水處理廠自動化控制技術(shù)的現(xiàn)狀和前景［J］，城市建設(shè)理論研究：電子版，2014（7）.

［3］榮麗麗，鄧旭亮，劉明霞，郭桂悅，自動化控制技術(shù)在污水處理廠的應(yīng)用發(fā)展［J］，環(huán)境科技，2009.

［4］韓力群，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、設(shè)計及應(yīng)用［M］，化工業(yè)出版社，2002.

［5］李士勇，模糊控制、神經(jīng)控制和智能控制論［M］，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1996.