[发明专利]基于模糊和闭环控制的压载水杀菌装置优化方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于模糊和闭环控制的压载水杀菌装置优化方法及系统，用于匹配水质情况和压载水杀菌装置的运行功率，所述方法包括如下步骤：(1)测量压载水杀菌装置入水口的水质浊度和藻类丰度，进行模糊控制得到杀菌装置功率P₁；(2)将设定的藻类丰度作为输入，压载水杀菌装置出水口藻类丰度作为反馈进行闭环控制，得到杀菌装置功率P₂；(3)融合杀菌装置功率P₁和P₂，得到总功率P；(4)杀菌装置运行在功率P，完成入水口的水质浊度和藻类丰度与运行功率的匹配。与现有技术相比，本发明方法具有很强的鲁棒性，输入端的干扰和变化对控制效果的影响被大大减弱，在满足净化和杀菌标准的前提下，选择最小杀菌装置输出功率。

技术领域

本发明涉及一种压载水杀菌装置优化方法及系统，尤其是涉及一种基于模糊和闭环控制的压载水杀菌装置优化系统及方法。

背景技术

外来物种入侵带来的危害越来越被广泛的认知，控制和避免外来水生物入侵，尤其是通过人类活动而造成的入侵，已经成为当今人类社会的重要任务之一。其中，不断发展的航运技术使得越来越多的船舶压载水数量通过航运业在全球海域流转，压载水对船舶的安全高效运行至关重要，因为它提供船舶的强度和稳定性。另一方面，由于压载水中携带的非本土物种，不断提高的船速减少了航运时间，但同时也提高了水生生物的存活率，压载水造成了严重的海洋生态问题。如今，人们已经将压载水认定为是造成海洋环境污染的四大威胁之一。国际海事组织提出了《控制和管理船舶压载水和沉积物国际公约》，以防止有害物种通过压载水从一个区域扩散到另一个区域。根据公约，每艘船舶必须配备适当的压载水处理系统。

中国专利110028190A公开了一种压载水处理装置，其采用紫外线和超声波等多装置消毒和净化压载水，但是没有对水质进行初步检测和等级划分，直接采取流程化处理，存在处理过程复杂和能耗浪费的问题。紫外线对不同水质浊度下的微生物灭活存在相关性问题，不同水质浊度下的紫外线功率调节直接影响杀菌装置的效率和能耗。在论文压载水水质与杀菌装置能量管理研究(傅祥棣.压载水水质与杀菌装置能量管理研究[D].江苏科技大学,2018.)中，傅祥棣提出使用模糊控制管理杀菌装置处理船舶压载水的方法。该方法将模糊控制规则运用到压载水水质和杀菌装置能量管理中，在不同的水质环境下，杀菌装置输出不同的功率。但是，该方法仅基于已有经验去控制杀菌装置的功率，并没有对排水口的压载水进行反馈检测，不能保证排出的压载水符合理想指标。

在此背景下，本发明针对压载水管理系统，将水质浊度、藻类丰度与杀菌装置的功率关联研究，在分析杀菌装置工作原理的基础上，围绕其在运行过程中如何高效杀菌的同时，实现各杀菌单元的优化管理，以降低系统能耗。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于模糊和闭环控制的压载水杀菌装置优化方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于模糊和闭环控制的压载水杀菌装置优化方法，该方法用于匹配水质情况和压载水杀菌装置的运行功率，包括如下步骤：

(1)测量压载水杀菌装置入水口的水质浊度和藻类丰度，进行模糊控制得到杀菌装置功率P₁；

(2)将设定的藻类丰度作为输入，压载水杀菌装置出水口藻类丰度作为反馈进行闭环控制，得到杀菌装置功率P₂；

(3)融合杀菌装置功率P₁和P₂，得到总功率P；

(4)杀菌装置运行在功率P，完成入水口的水质浊度和藻类丰度与运行功率的匹配。

步骤(1)具体为：

(1.1)，选取压载水杀菌装置入水口的水质浊度T和藻类丰度F作为两个输入变量，选取杀菌装置功率P₁为输出变量；