[发明专利]一种基于模仿学习和专家系统的智慧污水管控系统

说明书

本发明公开了一种基于模仿学习和专家系统的智慧污水管控系统，将水质参数数据与水质参数期望数据的偏差作为输入，对应的水处理设备调控策略作为输出，结合模仿学习方法，构建专家操作系统模型，再将实时采集的水质参数数据与设定的水质参数期望数据之间的偏差，输入到智能运行模块中，基于构建的专家操作系统模型，输出对应水处理设备的调控策略，最后，基于奖惩函数对输出的调控策略给予一个评价性的反馈信号，智能运行模块利用该反馈信号改进调控策略，动态地调整设备运行参数，直至获得最优策略。系统模拟专家操作，发送远程控制指令，自动修正相关设备的运行参数，确保设备状态参数数据达到期望数值标准，达到实时监控的目的。

技术领域：

本发明属于水处理智能控制技术领域，具体涉及一种基于模仿学习和专家系统的智慧污水管控系统。

背景技术：

传统污水管控系统，一般是基于获取的污水系统的水质数据，技术人员根据专业知识和经验，调控设备的运行参数，人工成本高，且存在处理不及时的问题。目前也出现了一些污水处理的远程控制系统，如，专利CN209132631公开了污水处理设备的远程控制系统，其包括用于与远程监控电脑连接的云服务器、用于监测污水处理过程各项参数的监测模块、用于对污水进行处理的污水处理执行模块、用于采集监测模块的开关量信号和模拟量信号并根据采集到的信号控制污水处理执行模块的工作状态和用于生成故障报警信号的PLC模块和用于将PLC模块采集到的开关量信号和模拟量信号以及生成的故障报警信号传输至云服务器的通信模块；PLC模块分别与监测模块和污水处理执行模块连接，通信模块分别与PLC模块和云服务器连接。然而这些系统都只能实现简单的控制，无法完全代替专业技术人员。为此，本发明设计一种基于模仿学习和专家系统的智慧污水管控系统，实现污水处理系统的自动化专业化控制。

发明内容：

本发明目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种基于模仿学习和专家系统的智慧污水管控系统。

为了实现上述目的，本发明涉及的基于模仿学习和专家系统的智慧污水管控系统，包括污水管控服务系统、现场污水处理系统和数据传输单元，现场污水处理系统通过数据传输单元与污水管控服务系统连接，实现两者的数据交互，污水管控服务器包括数据库和智能运行模块，所述数据库用于存储实时采集的水质参数数据和运行参数数据，设定的水质参数期望数据，水质参数数据与水质参数期望数据之间的偏差值及对应的水处理设备调控策略，所控污水处理设备故障事件，所述智能运行模块与数据库连接，将水质参数数据与水质参数期望数据的偏差作为输入，对应的水处理设备调控策略作为输出，结合模仿学习方法，构建专家操作系统模型，再将实时采集的水质参数数据与设定的水质参数期望数据之间的偏差，输入到智能运行模块中，基于构建的专家操作系统模型，输出对应水处理设备的调控策略，最后，基于奖惩函数对输出的调控策略给予一个评价性的反馈信号，智能运行模块利用该反馈信号改进调控策略，动态地调整设备运行参数，直至获得最优策略，即水质参数数据与水质参数期望数据相符合。

所述污水处理系统包括数据采集单元和控制器，数据采集单元固定设置在污水处理系统中，用于实时采集污水处理系统的水质参数数据，以及水处理设备运行参数数据，控制器与污水处理系统相关的水处理设备控制部件连接，通过对控制部件的运行参数的调控实现对水处理设备的控制。

本发明涉及的基于模仿学习和专家系统的智慧污水管控系统，还包括智能终端，与之对应，污水管控服务器还包括远程交互模块，智能终端与污水管控服务系统网络连接，所述智能终端，用于技术人员输入调控策略、操作请求和设定水质参数期望数据，基于运行参数显示现场污水处理系统设备实时工作状态，显示实时的水质参数数据和基于操作请求反馈的数据，实现用户交互，所述远程交互模块，与智能终端连接，用于对智能终端输入的调控策略的转送，操作请求的处理。

具体地，数据传输单元与数据采集单元连接，用于将数据采集单元采集的水质参数数据和水处理设备运行参数数据输送到污水管控服务系统，也将调控策略发送到控制器。