[发明专利]一种基于数字孪生的净水厂智能加药控制系统及方法

说明书

本发明属于水处理技术领域，公开了一种基于数字孪生的净水厂智能加药控制系统及方法。建立加药间数字孪生体；通过数据采集设备采集物理加药间运行过程中的实时监测数据，并通过网络传输系统传输至管理平台；管理平台通过网络传输系统将实时监测数据传输至加药间数字孪生体；加药间数字孪生体动态映射所述物理加药间的生产状况；通过三维可视化系统对加药间数字孪生体进行三维可视化监控与展示；管理平台基于实时监测数据，利用LSTM神经网络进行加药量预测得到加药量预测信息，根据加药量预测信息和实时监测数据得到调整控制信息；物理加药间根据调整控制信息对加药量进行调整。本发明能够解决水厂絮凝投药方式浪费严重的问题。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，更具体地，涉及一种基于数字孪生的净水厂智能加药控制系统及方法。

背景技术

自来水作为生产生活不可缺少的一部分，每年都有着规模庞大的消耗量。水厂的净水处理过程中，絮凝投药环节是净化工艺中的核心工艺，絮凝沉淀效果直接影响着出厂水水质。但是，目前的水厂在实际运营中通常以固定投加率投加絮凝剂，投加率往往偏高，导致现有水厂絮凝投药方式存在着较为严重的浪费现象。

此外，建立恰当的数学模型，对于精确控制药剂投加量、提高净水处理的运行水平将会有很大的帮助。但是由于絮凝投药过程是一个复杂的物理化学过程，目前还很难通过对其化学反应机理的研究，难以准确地建立起基于反应过程的数学模型。现普遍实际采用的水厂絮凝投药方法不能及时跟踪含水质的变化，反应滞后，鲁棒性较差。

如何在保证水质的前提下减少浪费，提高净水处理过程中投药的智能性，实现精准投药，具有至关重要的现实意义。

发明内容

本发明通过提供一种基于数字孪生的净水厂智能加药控制系统及方法，解决现有技术中水厂絮凝投药方式浪费严重的问题。

本发明提供一种基于数字孪生的净水厂智能加药控制方法，包括：

基于物理加药间的实体结构、运行流程和历史运行数据，建立加药间数字孪生体；所述加药间数字孪生体为与所述物理加药间双向映射的虚拟加药间模型；

通过数据采集设备采集所述物理加药间运行过程中的实时监测数据，并通过网络传输系统将所述实时监测数据传输至管理平台；

所述管理平台通过所述网络传输系统将所述实时监测数据传输至所述加药间数字孪生体；

所述加药间数字孪生体在所述实时监测数据的驱动下同步运行，动态映射所述物理加药间的生产状况；

通过所述三维可视化系统对所述加药间数字孪生体进行三维可视化监控与展示；

所述管理平台基于所述实时监测数据，利用LSTM神经网络进行加药量预测，得到加药量预测信息；

所述管理平台根据所述加药量预测信息和所述实时监测数据得到调整控制信息，并通过所述网络传输系统将所述调整控制信息传输至所述物理加药间；

所述物理加药间根据所述调整控制信息对加药量进行调整。

优选的，所述基于数字孪生的净水厂智能加药控制方法还包括：通过所述三维可视化系统对所述管理平台的相关数据信息进行实时显示。

优选的，通过所述三维可视化系统对物理加药间的设备运行状态、药量添加状态和水流流转状态进行三维可视化监控。

优选的，所述数据采集设备包括流量计、温度传感器、PH传感器和浊度传感器；所述实时监测数据包括物理加药间中主水管中的水流流量、温度、原水PH值和原水浊度。

另一方面，本发明提供一种基于数字孪生的净水厂智能加药控制系统，包括：物理加药间、加药间数字孪生体、数据采集设备、网络传输系统、三维可视化系统和管理平台；