[发明专利]一种净水厂智能混凝投药方法及装置

说明书

本发明公开了一种净水厂智能混凝投药方法及装置，属于净水生产混凝技术领域，为解决对各种水质参数存在抗干扰能力差，水质和工艺条件要求高，调校麻烦和维护困难的问题，本发明基于水厂运行大数据的采集，对混凝投药过程进行非线性建模和非线性预测，利用预测控制来减小系统时滞的影响，消除原水水质扰动和模型失配对控制系统的影响，提高投药控制精度和系统的鲁棒性，达到智能投药的目的，这种控制模型能够克服目前自动投药系统存在预测不准的主要问题，具有较强的自适应能力，实现水厂混凝投药控制探索新的途径，为下一步混凝投药控制的实施，提供可靠的依据，同时应用该方案投药优化方法，提高水质保证率，节省人工及降低混凝剂成本。

技术领域

本发明属于净水生产混凝技术领域，具体为一种净水厂智能混凝投药方法及装置。

背景技术

混凝是自来水生产工艺中的核心环节，直接影响到出水水质，而影响混凝效果的最重要的因素，是混凝剂的投加量，目前所用的混凝剂多为铝盐，研究表明，水中铝离子浓度过高会影响人的身体健康，并对水质及输水系统产生不良影响，从这个角度讲，应防止混凝剂投加过量，另一方面净水的混凝剂药剂费是仅次于电费而构成制水成本的第二大要素，混凝剂投加量直接影响到制水成本以至水价，在保证处理效果的前提下，节约混凝剂消耗，是降低净水成本的重要措施，经济意义十分重大，因此，混凝投药是水质净化最重要的环节，精确控制投药不但可以充分利用混凝剂的效能，保证出水水质，而且对于控制生产成本也同样意义重大。

混凝是复杂的物理、化学过程，影响因素众多，准确控制投药十分复杂与困难，一直是国内外有待解决的技术难题，目前还没有一个完整的理论计算模式，只能按经验或试验确定混凝剂量，同时，由于混凝投药过程具有非线性、大时滞、时变和不确定的特点，混凝投药控制也构成水厂工艺过程自动控制的一个难点，是提高水厂现代化水平的关键环节，目前，国内水厂的混凝投药自动控制系统普遍采用单因子闭环控制或前馈控制两种方式，前馈控制主要依赖于原水参数与投药量之间的数学模型，由于混凝是一个复杂的物理化学反应过程，具有时滞长、惯性大的特点，该种控制方式很难对出水浊度的变化做出快速的响应，并且由于混凝过程的非线性，使得传统的线性模型失配比较严重，控制误差比较大，单因子闭环控制基于流动电流仪等仪器对出水浊度的间接反映，能够快速反映出水浊度的变化，但是这些仪器对各种水质参数存在交叉因子，抗干扰能力差，水质和工艺条件要求高，调校麻烦，维护困难，限制了该项技术的推广和应用。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种净水厂智能混凝投药方法及装置，解决了对各种水质参数存在交叉因子，抗干扰能力差，水质和工艺条件要求高，调校麻烦，维护困难，限制了该项技术的推广和应用的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种净水厂智能混凝投药方法，所述方法包括以下步骤：

S1、实时数据采集：其中通过流量计、PH计、温度计、进水浊度计和出水浊度计分别对水的流量、PH、温度、进水浊度和出水浊度数据进行实时采集，数据采集周期为1s，所述数据传输至控制终端PLC的周期为5min。

S2、历史数据采集：根据历史监测数据预测进水，提取历史监测数据，根据用户定义历史数据范围和投药沉淀效果滞后时间，生成随机森林集成算法训练模型，最终得出符合要求的各项参数。

S3、通过将实时数据采集信息与历史数据采集信息进行整合，建立智能投药模型。

S4、根据S3中智能投药模型的建立预测出水浊度，及计算最佳投药量并且下放模型监测出水浊度。

S5、将S4中预测出水浊度数据与监测出水浊度数据进行对比，若数据差异小且出水浊度达标，使该系统的智能投药模式运行，若数据差异大或出水浊度不达标，则通过人工投药的方式调整出水浊度，用户定义出水浊度范围，投药量增减迭代。