[发明专利]自来水混凝投矾自动化控制算法

说明书

技术领域

本发明属于现代信息技术在自来水厂投矾生产自动化控制算法方面的应用，具体涉及一种基于神经网络的前馈算法，和基于模糊控制的反馈算法结合的自来水混凝投矾控制算法。

背景技术

自来水混凝投矾工艺是自来水制水工艺的关键及核心工艺之一，该工艺的作用是将进水通过与矾的混凝反应，使滤前水的浊度降低到一个可控的范围。滤前水再经过滤池过滤使出厂水达到国家标准要求的浊度。因此该生产工艺的控制效果，关系城市供水安全。自来水投矾又是一个复杂的工业生产过程，具有非线性、大滞后，多输入因子(进水流量、进水浊度和温度、PH值、矾浓度等)，不确定性、时变性、模糊性等特点。以江河为水源的水厂，其水源进水参数随季节变化十分大，更给实现投矾自动化增加了难度。

投矾控制还是个大系统的概念，因为除了几个影响投矾控制效果的主要参数如进水流量、进水浊度、进水温度等可用仪表检测的参数外，还有许多未知的因素的影响，如临时排污，上游冲沙，暴雨，因沉降池未及时排泥导致效率下降、江水水位过高致使进水流量超过反应池设计能力等多种无法测试的因素，都会影响滤前水的浊度。

近年来，城市供水工业的制水工艺和自动化水平有了很大的提高，许多辅助的操作工艺都实现了自动化，但作为制水工业的核心工艺——投矾控制，由于具有较大的难度，而且需要多学科的协作攻关，虽然经过行业内外众多科技人员的多年攻关，始终没有突破性进展。我国从国外引入SCD(流动电流检测仪)用来进行自来水投矾控制，并且在全国上百个水厂投入运用，然而，其中凡是以江河为水源的自来水厂，SCD的传感器在运行很短的时间后就被泥沙堵塞而失效。其他许多公司开发的投矾控制方式如模糊控制、FCD控制(从水下摄像看矾花进行控制)等控制方法都以失败而告终。

全国地级以上城市的自来水厂，在信息化、网络化数据检测和传输都做到一定的水平，但投矾这个自来水生产的关键性核心工艺，仍然处于人工控制的较落后状态。目前，水厂投矾量是依靠实验室搅拌实验，得出的数据指导实时投矾操作，以满足生产要求。显然，取样值只能够针对某个时刻的参数进行实验，以江河为水源的自来水厂，参数变化比较大时，这个实验的指导价值就很低了，只有靠人工的经验来进行操作。有些水厂的投矾工艺甚至处于完全无数据依据的人工作坊式生产，投矾自动化成为水工业自动化技术进步的一个瓶颈。

保证自来水投矾系统的平稳、安全运行和实现生产的节能降耗，是自来水公司的生产管理目标。随着人民生活水平的提高，对于饮水质量要求也相应提高。国家关于城镇供水质量的强制标准从2007年7月1日开始执行，其中对出厂水浊度的要求从原来的3度提高到1度(内定0.5度)，对于制水工业投矾工艺的控制提出了更高的要求。出厂水浊度控制在3度时，人工操作比较容易达到，而要求将出厂水的浊度控制到0.5度，难度就大大增加了。需要人工时时精心操作，目前人工控制存在的最大问题是：为了防止水浊度超标，尽量多加矾；而当条件变化时，人工不可能时刻对投矾量进行调整，生产消耗也就无法降低；面对突发事件，稍不小心，就容易产生生产事故，危及饮水安全。因此，这个重要的生产工艺完全靠人力来完成，本身就是一个安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于神经网络的前馈算法和基于模糊控制的反馈算法结合的的自来水混凝投矾自动化控制算法，以实现自来水混凝投矾的全自动控制。

本发明的技术方案：基于神经网络多因子前馈的自来水混凝投矾控制算法，它是用于对源水参数、投矾控制量和控制结果参数通过人工神经网络进行学习和进行前馈处理；得到这些量的内部对应的权值关系，再根据被调参数滤前水的浊度的设定值与实际控制效果值的差别，按照模糊控制的方法在前馈控制算法的预测值的基础上进行调整，形成一个最终的控制值去对计量泵进行控制。

本系统实现投矾的自动化运行，保证水工业的安全生产和平稳运行、实现节能将耗，减员增效。

附图说明

图1投矾算法框图。

图2改进Elman的网络结构示意图。

图3人工神经网络输出误差变化图。

图4Elman神经网络学习训练框图。

具体实施方式

投矾自动控制算法(前馈及反馈)如图1所示：