[发明专利]基于混沌优化的支持向量机预测污水处理节能控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及采用活性污泥法的城市污水处理和工业废水处理领域，具体涉及基于混沌优化的支持向量机预测污水处理节能控制系统。

背景技术

在节能减排大的背景下，“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右，主要污染物排放总量减少10％，全国设市城市污水处理率不低于70％，城市污水处理行业面临前所未有的发展机遇。当前我国已经进入污水处理厂建设的高峰期，污水处理厂生产过程的节能降耗和运营管理已经成为业内的热点话题。但是，当前污水处理厂的运营现状却不容乐观，主要存在以下几个方面的问题：

一、污水处理厂运营绩效不高，负荷率低，全国污水处理厂的平均负荷率为63.74(2008年数据)，有机物去除率低，出水水质波动较大；

二、运营集成化管理程度较低，管理人员素质水平普遍不高，无法充分发挥现有设备的能力；

三、单位运营成本与能耗较高，先进的智能技术、工艺技术等没有应用到生产过程中。

发明内容

针对上述污水处理过程所存在的问题，本发明的目的是提供一种适用于活性污泥工艺的基于混沌优化的支持向量机预测污水处理节能控制系统，通过嵌入在该优化控制软件内的智能控制方法，实现污水处理的优化运行、精确控制，并提供具有专家经验的全厂调度与管理策略，为不同层面的运行管理者提供了优质的决策支持信息，为辅助分析决策奠定良好的基础，为污水处理企业规范化管理、节能降耗、减员增效和精细化管理提供强大的技术支持。

本发明的目的是采用这样的技术方案来实现的：基于混沌优化的支持向量机预测污水处理节能控制系统，其特征在于：包括用于实现管理与控制一体化的计算机网络系统、活性污泥污水处理系统模型模块、生产过程控制模块、生产管理调度模块，所述生产管理调度模块、生产过程控制模块、活性污泥污水处理系统模型模块通过计算机网络系统依次连接。

所述生产过程控制模块为基于最小二乘支持向量机的生产过程控制模块。

所述生产过程控制模块为基于混沌优化的多目标最小二乘支持向量机非线性预测生产过程控制模块。

所述生产管理调度模块为基于免疫优化算法的生产管理调度模块。

所述计算机网络系统由用于控制生产管理调度模块的制造执行系统、用于控制生产过程控制模块的过程控制系统及用于控制活性污泥污水处理系统模型模块的现场控制系统构成。

所述活性污泥污水处理系统模型模块包括系统黑箱模型和活性污泥处理模型。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果及优点：本发明用于污水处理厂运行时，不仅可以使污水处理厂的能耗降低15％-25％，还可以将污水处理厂的处理效果在原设计的基础上提高一个等级，潜力巨大。

附图说明

图1是计算机网络系统的三级网络结构图；

图2是生产管理调度模块的结构图；

图3是生产过程控制模块的结构图；

图4是混沌优化的LS-SVM非线性预测控制器结构图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本发明包括用于实现管理与控制一体化的计算机网络系统、活性污泥污水处理系统模型模块、基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的生产过程控制模块、基于免疫优化算法的生产管理调度模块；其中计算机网络系统采用三级网络平台的结构，划分成生产管理层、过程控制层和现场控制层，由用于控制生产管理调度模块的制造执行系统(MES)、用于控制生产过程控制模块的过程控制系统(PCS)及用于控制活性污泥污水处理系统模型模块的现场控制系统构成，如图1所示。

如图2所示，所述的生产管理调度模块下面设有分别与其连接的人事管理系统、生产调度系统、能源管理系统、化验信息管理系统、质量控制与管理系统、生产绩效辅助分析系统连接，将这六个系统的管理调度信息通过制造执行系统传输到生产过程控制模块。生产管理调度模块是通过自学习方式对知识库进行更新，指导以后的优化调度策略，优化调度策略中引入基于专家知识的免疫优化算法，对污水厂全厂的生产调度和运行中产生的问题进行管理和控制，实现对污水生产过程的科学管理。