城市污水處理智能控制技術(shù)研究論文
摘要:中國(guó)每年排放的污水?dāng)?shù)量驚人，大量的城市污水造成了水資源的極大浪費(fèi)，同時(shí)也加劇了中國(guó)水污染現(xiàn)象，人均水資源緊缺問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重，正是由于這個(gè)原因，污水處理成為國(guó)家注視的焦點(diǎn)，現(xiàn)有的污水處理控制技術(shù)存在多種問(wèn)題，而智能控制技術(shù)可以很好的解決這些問(wèn)題，本文就談?wù)勎鬯幚碇械闹悄芸刂萍夹g(shù)。
關(guān)鍵詞:污水處理;原因;智能控制技術(shù)
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)廢水和生活污水總量上升，水污染現(xiàn)象嚴(yán)重，國(guó)家對(duì)此保持高度重視，在各個(gè)城市建立了污水處理廠，對(duì)污水進(jìn)行一系列工藝的處理之后，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，以此降低水污染嚴(yán)重程度。污水處理過(guò)程具有多變量、非線性、時(shí)變性與隨機(jī)性的特點(diǎn)，其控制過(guò)程十分復(fù)雜［1］，我國(guó)的污水處理廠引進(jìn)污水治理工藝時(shí)間較晚，其自動(dòng)化程度有待提高，由此造成的設(shè)備使用壽命降低、管理雜亂、實(shí)時(shí)性較弱等情況使得出水水質(zhì)不穩(wěn)定，因此提出將智能控制技術(shù)應(yīng)用于城市污水處理。
一、什么是智能控制技術(shù)
智能控制技術(shù)是控制理論發(fā)展的新階段，主要用來(lái)解決那些傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題。常用的智能技術(shù)包括模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)系統(tǒng)、分層遞階控制、遺傳算法等［2］。因?yàn)槲鬯幚磉^(guò)程中的控制過(guò)程復(fù)雜，傳統(tǒng)的控制方法難以實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理的實(shí)時(shí)控制，而相對(duì)于傳統(tǒng)的控制方法，智能控制技術(shù)在控制污水處理過(guò)程中的優(yōu)點(diǎn)極為明顯。
二、為什么在城市污水處理中應(yīng)用智能控制技術(shù)
(一)原有城市污水處理技術(shù)有待提高
中國(guó)由于引進(jìn)污水處理技術(shù)時(shí)間較晚，雖說(shuō)發(fā)展到現(xiàn)在，我國(guó)的環(huán)保理念和處理工藝都有了很大的進(jìn)步與提高，與國(guó)外的差距并不算大，但是在環(huán)保單元設(shè)備和自動(dòng)控制技術(shù)方面仍與國(guó)外具有較大差距，其處理工藝及所用設(shè)備的自動(dòng)化水平不高。因?yàn)樵O(shè)備的自動(dòng)化和自動(dòng)控制技術(shù)的落后，加上污水處理本身的特點(diǎn)，污水處理工藝控制過(guò)程極為復(fù)雜，原有的設(shè)備和技術(shù)導(dǎo)致污水處理之后的水質(zhì)不穩(wěn)定，在污水處理效果上有待加強(qiáng)，同時(shí)設(shè)備的損壞程度和使用壽命也受到影響，污水處理過(guò)程中所消耗的資源數(shù)量較大，這些問(wèn)題普遍存在于中國(guó)污水處理工藝過(guò)程中，中國(guó)原有的污水處理工藝和控制技術(shù)有待加強(qiáng)［3］。
(二)智能控制技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯
智能控制技術(shù)相對(duì)于我國(guó)原有的`控制技術(shù)，優(yōu)勢(shì)極為明顯。首先，智能控制技術(shù)在控制上便處于極大的優(yōu)勢(shì)地位，污水處理本身就具有多變性、非線性等特點(diǎn)，在具體的污水處理過(guò)程中，不能按照既定的、線性的規(guī)定進(jìn)行控制，多變的具體情況使得我國(guó)現(xiàn)有的污水處理控制技術(shù)在應(yīng)變方面顯露不足，而智能控制技術(shù)在這一點(diǎn)上遠(yuǎn)超現(xiàn)有的控制技術(shù)，智能化控制污水處理過(guò)程，并且可以根據(jù)污水處理的實(shí)時(shí)情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，規(guī)范化控制，摒除現(xiàn)有的管理混亂現(xiàn)象。因?yàn)閷?duì)污水處理的實(shí)時(shí)性控制和非線性的應(yīng)變能力，使得智能控制技術(shù)可以有效管理整個(gè)污水處理過(guò)程，因此可以有效掌握污水處理過(guò)程中的多變性并作出應(yīng)對(duì)，從而保證了出水水質(zhì)的穩(wěn)定。規(guī)范化管理帶來(lái)的是減少不必要的資源消耗如電力消耗，以及降低設(shè)備的損耗程度，從而在污水處理整體上既降低損耗，又保證水質(zhì)穩(wěn)定。
三、城市污水處理的智能控制技術(shù)
基于智能控制技術(shù)在污水處理控制上的優(yōu)點(diǎn)，將智能控制技術(shù)應(yīng)用于城市污水處理過(guò)程中對(duì)污水處理和水資源凈化具有重大意義。將智能控制技術(shù)應(yīng)用于污水處理，有三大目的，一是通過(guò)智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理系統(tǒng)的有序、有效管理;二是降低污水處理過(guò)程中的能耗;三是保證污水處理系統(tǒng)處理的污水在多種條件影響下仍然達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)出水水質(zhì)。策略上理應(yīng)從這目的出發(fā)。
(一)模糊控制
模糊控制是一種智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是通過(guò)一種控制規(guī)則來(lái)控制系統(tǒng)的，這種控制規(guī)則能夠?qū)＜一蛘邔?shí)際工作操作者的控制經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)知識(shí)變成語(yǔ)言變量描述，然后模糊控制系統(tǒng)就利用這種控制規(guī)則來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能系統(tǒng)的控制。鑒于模糊控制是根據(jù)實(shí)際操作者或者專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)來(lái)進(jìn)行控制的，因此模糊控制比較適用于復(fù)雜的、非線性的不能建立實(shí)際數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)的控制，而污水處理過(guò)程中重要的一點(diǎn)就是過(guò)程的非線性，因?yàn)榉蔷�性的特點(diǎn)使得污水處理過(guò)程具有復(fù)雜性，不便于系統(tǒng)管理，模糊控制系統(tǒng)可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題，因此，近幾年該控制系統(tǒng)受到污水處理系統(tǒng)研究的高度重視。
(二)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
神經(jīng)控制是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的簡(jiǎn)稱，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組成有共同點(diǎn)，人體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中有大量神經(jīng)元作為節(jié)點(diǎn)，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是由大量的人工神經(jīng)元聯(lián)結(jié)起來(lái)形成的網(wǎng)絡(luò)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大之處在于它的自適應(yīng)性和學(xué)習(xí)能力極強(qiáng)，容錯(cuò)能力高，和模糊控制相似的是它也適用于非線性的控制，這些特點(diǎn)或者說(shuō)是優(yōu)點(diǎn)吸引了許多污水處理專家的目光，國(guó)內(nèi)外污水處理專家都對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重視程度加深，同時(shí)開(kāi)展了大量研究，致力于將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)用在污水處理智能控制系統(tǒng)中，并且取得了良好進(jìn)展，成果斐然。
(三)專家控制
專家控制是智能控制技術(shù)中一個(gè)重要的組成部分，又被稱為專家智能控制。專家智能控制，顧名思義，在特殊情況下可以根據(jù)專家的系統(tǒng)理論和技術(shù)知識(shí)，仿效專家的方法，對(duì)污水系統(tǒng)進(jìn)行控制。該智能控制系統(tǒng)由于具備專家技術(shù)和理論知識(shí)，并且可以根據(jù)具體情況對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行智能控制，因此，專家控制也受到關(guān)注，尤其是在國(guó)外，早在上世紀(jì)九十年代就有國(guó)外專家將專家控制應(yīng)用于污水處理智能控制系統(tǒng)中，并且取得了不俗的成績(jī)。結(jié)束語(yǔ):智能控制技術(shù)雖然因?yàn)槠涮攸c(diǎn)在污水處理控制系統(tǒng)中具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)外也對(duì)智能控制技術(shù)在污水處理控制系統(tǒng)中的應(yīng)用作出了相關(guān)研究，并且成績(jī)不俗，尤其是在國(guó)外，由于技術(shù)水平較高，在智能控制技術(shù)應(yīng)用方面的研究也較為領(lǐng)先，在中國(guó)，將智能控制技術(shù)應(yīng)用于城市污水處理系統(tǒng)中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)解決現(xiàn)階段污水處理中存在的問(wèn)題很有幫助。
參考文獻(xiàn)：
［1］傅曉陽(yáng)．城市污水處理智能控制技術(shù)應(yīng)用前景研究［D］．北京工業(yè)大學(xué)，2010．
［2］彭芳．污水處理智能控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)［D］．電子科技大學(xué)，2004．
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