环境在线监控系统解决方案知识交流

1、环境在线监控系统解决方案随着信息技术、网络技术的飞速发展，我国环境信息化建设工作也得到了较快发展，以国家级环境信息网络系统为中枢、省级环境信息网络系统为骨干、城市级环境信息网络系统为基础、县级环境信息网络系统为补充的四级全国环境信息网络系统已初具规模。环境信息网络系统建设、环境管理办公自动化应用、环境管理数据库系统开发、地理信息系统应用、环境信息共享和发布，以及Internet/Intranet等一系列信息技术、网络技术的开发与应用，都取得了很大进展，并在环境管理工作中得到了广泛应用，为环境管理和决策提供了良好的技术服务与支持。力控软件在污染源在线监控（监测）系统中应用广泛，本文章中只是介绍了

2、其中一个案例，为了更方便软件在污染源在线监控（监测）行业中的使用，力控提供了污染源在线监控（监测）系统的行业版，针对这一行业的特点，下面列出该行业版中所支持的测控设备的厂家列表：1、广州市怡文科技2、中国环境监测总站3、山东省青岛金仕达电子科技有限公司4、山东省青岛竞业高新技术发展有限公司5、德国WTW公司6、厦门隆力德机电设备有限公司7、青岛崂山电子仪器总厂8、北京蓝星环保技术有限公司9、北京蓬甲科技发展公司10 、长沙高新技术产业开发区绿色科学研究所11 、欧美大地仪器设备中国有限公司12 、意大利哈纳仪器中国总代理13 、北京哈纳科仪科技有限公司14 、厦门艾士维环保设备有限公司15 、

3、江苏电分析仪器16 、日丰柴田科学器械工业株式会社北京事务所17 、赛普环保科技术发展有限公司（天津）18 、北京北美仪器公司19 、北京北分麦哈克分析仪器有限公司20 、香港昌信科学仪器公司上海维修站21 、日本岛津制作所22 、北京华厦科创仪器技术公司23 、北京金信诚有限责任公司24 、吉林市北光分析仪器厂25 、吉林市北方电光应用技术研究所26 、中西公司（北京）27 、北京普莱而得机电技术有限公司28 、吉林市科技开发实业公司29 、吉林省长春吉大小天鹅仪器有限公司30 、河北先河科技发展有限公司31 、青岛崂山电子仪器总厂有限公司32 、北京圣地万隆测控技术有限公司33 、广东省佛

4、山分析仪器厂34 、北京普析通用仪器有限公司35 、英国KANE中国公司北京承天科技公司36 、北京德隆博宇科贸有限公司37 、河北先河科技发展有限公司38 、浙江省杭州恒达工业自动化研究所39 、佛山分析仪器厂40 、上海宏伟环保设备仪表厂41 、天津市河东区环保局42 、天津市华津环保技术发展公司43 、山东省青岛竞业高新技术发展有限公司44 、大连中环仪器仪表有限公司45 、太原中绿环保技术有限公司46 、江苏电分析仪器厂47 、北京市劳动保护科学研究所48 、中国环保监测总站河北省承德市华通环保仪器厂49 、美国帕金尔默公司宏超高科北京分公司50 、欧陆科仪（远东）51 、承德华通环保

5、仪器厂52 、烟台海阳国环测控仪器有限公司53 、江苏环发环保科技推广中心54 、广东省华南环境科学研究所55 、山东省恒大环保股份有限公司56 、山东省恒大环保57 、北京北美仪器公司58 、宏超高科北京分公司下面以开封市环保局环境在线监测系统为例，详细说明力控软件在污染源在线监测系统中的应用。1项目概述开封市环保局环境在线监测系统是由污染源在线监测系统、主要水域水质自动监测系统、城市空气质量监测系统、城市噪音监测系统、和监测中心组成的监测系统。该系统可进行自动采样、对主要污染因子进行在线监测；掌握城市污染源排放情况及污染排放总量，监测数据自动传输到环保监测中心；由监测中心的服务器进行数据汇

6、总、整理和综合分析；监测信息传至环保局，由环保局对污染源进行监督管理。1 ）整合GPRS/CDMA/宽带通讯技术，实时监视重点污染源瞬时流量、累积流量、污染物浓度、污染物排放总量等数据，实时控制现场设备的运行状态；整合GPRS/CDMA/宽带通讯技术，传输全市大气和水自动监测数据到环保局中心控制室。2）实现各类监测数据的接收、显示、统计、自动综合分析、存储、应用、发布等。3）利用GIS与数据库的接口功能，在电子地图上直观地生成可视化的计算结果图表。1住情?“况相息馥控系豌 2ODS/O1/2i !1:2!:1方址因不。+4m会*酎*加»S5A4）选用先进的开发技术，应用系统操作简便、

7、人机界面友好，适合各层面人员操作使用。5）具有超前的设计理念，根据环境管理工作的发展和要求，能够随时进行扩充，并应兼容现有的应用系统。6）在网络覆盖面、可靠性、稳定性、实时传输速度、数据传输的准确性及安全性、操作界面、建设投资及系统日常运行费用合理等方面具有良好的体现。2 .系统网络结构图火里通国中q靠播, 罪由胤企业前城叁！布城端测层环保信用发布扇HMM*spL更胃千系第tut C.* *KTI制G密上场同漆/用网9口1向笥睢洋理用 就b用最前 般密堂中心r理层怀隆同问培3 .在线监测监控结构图1）系统组成开封市环保局环境在线监测系统主要由中心站和监控子站组成。在系统中，中心站通过GPRS网

8、络与各监测子站进行信息交换，按要求对收集的监测结果进行统计处理，形成各种统计分析报告、报表及图形，通过显示屏进行显示。2）结构图噪音及屋1.水质监Ml点自动监厕站中国移动APH专网通讯网络GFRS/SNE测试仪器调数据和补河款据交扳机敏旭分析其它功能异地远程题据处理终端水质中心在该项目中使用了PLC设备和智能模块的采集设备，德国WTW的COD等仪器仪表设备，在力控中支持大量的PLC等采集设备的驱动，支持与化学需氧量CODcr在线自动监测仪、总有机碳TOC水质自动分析仪、紫外（UV）吸收水质自动在线监测仪、氨氮水质自动分析仪、总磷水质自动分析仪、PH水质自动分析仪、超声波明渠污水流量计、电磁流量

9、计等多种监测仪器和分析仪器进行通信，采集和转发通信方式完全实现了污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准。力控监控组态软件同时支持标准MODBUS,Pofibus、Lonworks等多种总线网络。4 .实现的功能1）在线监测和远程控制可以在线查看、查询、获取各种模拟设备和开关的最新数据、状况。并可以实现定时监测（TOC、COD、PH、流量等一次性仪表在一段时间内，按照固定的周期进行数据采集）。中心控制室可以实时显示水污染点源的污水瞬时流量和累积流量COD或氨氮的浓度和排放总量等数据，能够对监测现场设备进行远程启动、设定工作时间、调整工作周期、数据二次查询等远程操作，并将分析结果和设备运行日志

10、记录于环保局中心数据中。中心控制室可以实时显示大气污染点源的烟气流量和排放总量烟气、烟尘、CO、SO2、Nox的浓度和排放总量等数据。:环观指总装茬总统 ZOD0/94/24 I 1wy .水,n山蒙2）报警处理报警有四种：断线报警（包括设备故障报警）、超标报警、开关设备报警和异常情况报警。可以灵活设定报警条件，并和人员的手机、短信绑定，在满足报警条件时，自动发送报警信息。环境把息犍控系线,少目数em不口气伺I1*，rejWWH：s«w«a>s»*，lri-IjAH >2<J8蚓生司Wi- : 1 iwCTt*WftfrM IT M |VdlAf

11、rAt1t口一I1MT”*«!?:处他展FL£«t/*产；¥%*H/卓一L"sw学里二1：:1.不:，开frir-片芦白彩工厂£1«n.4e.J._L<Ern”NIVIt/Hift-ieuM货.而*用债-aTL*m.li,ik”电，£*1雷修O.«9融MAIO博件14也凡贷*声-_fSS.*于Q41里Hk.中置值皿17e±/Mn=i：24jPMa.to【口"t"的2is.1感i：即右n二M血百口叫M>-<-HHrtii*nZ叼由研15机巴必淖晒评i斗p!理B

12、即禀Jft电口产钻事nn：H号号F肥.福Ladn.同a划，Fd誓川t狂播（tfliiti:：:卢r口totQ.OQM鼻J"”SW1;因耀仲1HiNWWMBBdM儿姓国»虹？际鬻式门n仲/：i*二制4?A晶lirjJVE2/JS39=1：4产”里.*由年用±_口tM_ao：曲£9iflvmttKvvGulHNE11:1：.：1'庚叱局修落期厘埋口,11MCL<K!ML11ITMW2OI/IVN1»i；l卜陕上*曲厦广£口，乳V.lrJ'1电U用作一,工阳八厅通向l；lX；庭汽隔.齿七ML工口f.r，*归丁甲*.=E

13、"：Z/：Sl=i：.：_U3初雪T喟:i;嘿dEEaHFJW联一二通ij.t：.i亦殖*HT七口aULLDtlD.oa:;期“Tr*誓ifl.ihJ蹴,*aft«,而O.«O.幽上说杏_迪加骂.一版百曲科力洒-.M-r”Dm-311.11.1二物*1.*i?t型此j.L卜至|EdD.X1E*hE看!.3）短信服务短信服务有：数据传送，可以把企业的数据发送到指定的手机；短信报警（数据报警，断线报警，开关设备报警，监测仪器报警）；批量配置企业的报警数据；自写短信，自定义短信的内容和发送对象。4）查询统计提供多种条件查询方式和查询结果分类、分项排序、统计最大值、最小值

14、、平均值、汇总值等分析处理功能。提供统计各类监测数据功能，如流量统计；COD、氨氮浓度分析；COD、氨氮排放总量统计；烟气流量统计；烟气、烟尘、CO、SO2、NOx浓度分析；烟气、烟尘、CO、SO2、NOx排放总量统计等。提供查询结果打印功能5）分析报表对于企业的排放汇总数据按指定的时间段进行列表和图形方式分析，并可实现与收费管理系统的结列表分析以表格的方式给出上述数据，图形方式通过曲线、柱状和饼状等图形直观的显示。“盘塞.&星也承豌） 1:27 :0Q亮系统至少提供以下报表并能够按照所见即所得的效果进行打印。 废水监测报表（曲线图）、废气监测报表（曲线图） 实时监测数据日报表（曲线图

15、），月报表（曲线图），年报表（曲线图） 历史监测数据报表 超标监测数据报表 停水日志 网络反控日志 试剂报警日志 数据汇总报表 数据历史查询报表数据分析统计报表（含柱状或饼状图），包括烟气、烟尘、CO、SO2、NOx浓度分析报表和烟气、烟尘、CO、SO2、NOx排放总量统计报表、大气及水自动监测日监测数据分析报表6）监控源管理监控源管理以企业为单位，主要包括监控源的常规信息管理，排污口管理，和治理设施管理；在线监测仪管理可以动态添加排污口，采集仪，各种模拟设备和开关设备的添加，并可以指定模拟设备的标准数值和报警的上下限。环境拮忌遐控系统白白冬勺二匕人虎抻2t»e/04?2411:3。

16、】工。,*«*,*!：,与*，l*«BHP*M*aMs*，WRe警-，二»1rk-T-iuEiaI-.LLU"I!ffpWW士斯E*串XR*BE!整on.*»,w耳三天七工JI工L石国西4HHJB上想一胤立iJ5J8.41AE1人对七工ffAlL*j?i5.1出APXXJ.£1力加可XJ二中,f.'；J*+,Sja,1vjal4比M.界HRX.,用生工.昆Alar+9.豆一国1口有方中修彳Lg6.fJ.flJx.:空匚*JJXJ.孔黑阡界口际E也才：iftD4豆*.g*ix思耳芯司”AC.Jj*皿.«j阳A(SFEW

17、WLiftD5LA-护««i!如*一,，=产丐IffiEG"冉*一w睫h-tt一旬l*.M，rw.期*7）数据标记和剔除特定的职能管理部门在审查分析数据的过程中，对于已经确认异常或无效的数据能够进行手动标记或剔除操作。对于任何的标记或剔除操作，系统自动记忆，作为日志备查。8）系统管理设置系统的一些参数，包括权限管理、常量管理、设备管理、在线列表和监控源类型设置等。崎耳境窿思蓝控系统小目仅，虑珅-2008/04/41:3C145-i*i*«EAHvs4a讣ml*l'*bj-et*J-立*b*h*Rm*仁USa抬-Afl*金3如庠R亦<k4*1

18、9)视频数据视频监控系统要求实现现场影像的高清晰同步实时传输，在监控中心电视墙等终端上显示，并通过监控中心网络来实现图像的传输、显示、存储、回放等功能。5.综述力控软件在污染源在线监测监控系统的中心站和监测站上实现监测监控功能，传输网络主要是通过一类是基于TCP/IP协议的，如通用无线分组业务(GeneralPacketRadioService缩写GPRS)、非对称数字用户环路(AsymmetricalDigitalSubscriberLoop缩写ADSL)、码分多址(CodeDivisionMultipleAccess缩写CDMA)等。另一类是基于非TCP/IP协议的，如：公共电话交换网(P

19、ublicswitchedtelephonenetwork缩写PSTN)、短消息数据通讯等。由于污染源现场一般环境比较恶劣、偏远，大部分采用GPRS、CDMA等无线网络。力控支持国际和国内的所有主流厂家的GPRS设备。力控软件支持多种环境保护设备的协议，实现与这些设备的通信、数据采集及转发。为了保证系统的兼容性，规范上位机和现场监测站的通信规范，国家环保局于2005-12-30日发布了污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准(HJ/T212-2005)。并于2006-02-01日正式实施。此标准规定了传输网络的应用层协议，一方面保证了系统的兼容性，另一方面，体现了协议的通信介质无关性，为不同

20、环境下选择不同的通信方式提供了灵活性。力控软件的采集和转发都支持污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准，通过此协议实现与环保局中心站的实时与历史数据传输。开封市环保局环境信息监控系统经过在现场的实际运行，整个系统稳定可靠，很好的满足了用户的工艺要求，达到了对污染源在线监控(监测)的标准。污水处理智能控制的研究、应用与发展【浏览次数】101【供稿】北京利达科信环境安全技术有限公司【中文关键词】污水处理智能控制的研究、应用与发展【摘要】综述了国内外污水处理自动化技术的发展现状，分析了目前污水处理自动控制系统中存在的问题及制约我国污水处理自动化技术发展的主要因素，提出智能控制是污水处理自动化技术

21、的主要发展方向，并着重介绍了模糊控制人工神经网络控制和专家控制在污水处理过程中的应用。结合国外研究动态，提出我国开展污水处理智能化控制理论、方法和技术研究的必要性和紧迫性。【添加日期】2007-11-29【更新日期】2007-11-29【正文】摘要：综述了国内外污水处理自动化技术的发展现状，分析了目前污水处理自动控制系统中存在的问题及制约我国污水处理自动化技术发展的主要因素，提出智能控制是污水处理自动化技术的主要发展方向，并着重介绍了模糊控制人工神经网络控制和专家控制在污水处理过程中的应用。结合国外研究动态，提出我国开展污水处理智能化控制理论、方法和技术研究的必要性和紧迫性。关键词：污水处理人

22、工神经网络控制模糊控制智能控制中图分类号：X505文献标识码：B文章编号：1000-4602(2002)06-0035-05智能控制是自动控制发展的高级阶段，是人工智能、控制论、系统论和信息论等多种学科的高度综合与集成，它主要包括模糊控制、神经网络控制、学习控制和专家控制等。智能控制在各种非稳定的动态工程系统中的应用日益广泛与深入，特别是近年来取得的研究与应用成果更受瞩目1、2。由于污水处理的运行费用是庞大的、长期的，如果通过有效的控制能将城市污水处理厂的运行费用节省1%，也是个天文数字。由此可见，加强城市污水处理系统智能控制的研究非常必要。1国内外自控技术现状分析发达国家在二级处理普及以后投

23、入大量资金和科研力量加强污水处理设施的监测、运行和管理，实现了计算机控制、报警、计算和瞬时记录。美国在20世纪70年代中期开始实现污水处理厂的自动控制，目前主要污水处理厂已实现了工艺流程中主要参数的自动测试和控制。80年代以来在美国召开了两次水处理仪器和自动化的国际学术会议，会上发表的数百篇论文反映出水处理自动化已发展到实用水平3。与国外相比，我国污水处理自动化控制起步较晚，进入90年代以后污水处理厂才开始引入自动控制系统4、5，但多是直接引进国外成套自控设备，国产自动控制系统在污水处理厂应用很少。近年来，国内外均有学者对污水处理自动控制工艺进行研究，以寻求更精确、更可靠的方法实施自动控制。Z

24、ipper等6开发了适用于小型污水处理厂的自动控制系统，该系统采用基于氧化还原电位(ORP)的控制器。这个控制器自动工作，并可以在硝化和反硝化之间进行优化，从而减少能耗，他们在中试中发现，污水处理厂的实际负荷与ORP曲线变化具有很强的相关性。采用两点ORP控制保证了在增加负荷时硝化时间占运行时间的比率也随之增加，这些都为开发小型污水处理厂控制规则奠定了基础。John等7采用两种SBR反应器对家禽生产废水进行处理，并且评价了它们的处理效率，同时也考察了脱氮与反应器ORP之间的关系，并且使用了用于实时pH、ORP和DO监控的先进仪器设备和基于ORP设定值控制曝气时间的过程控制。当处理变组分废水时，

25、该研究不仅获得了稳定的出水水质，而且依靠ORP控制曝气时间，减少了空压机的运行时间。Yu等8设计研究了一套带有实时ORP和pH控制系统的连续进水SBR反应器。该实时监测和控制系统由传感器、计算机、人机对话界面和控制部件组成。SBR反应器中安装了4个带有Ag/AgCl电极的ORP仪表、1个DO表和1个pH仪表，传感器的模拟信号通过AD/DA转换器转换成数字信号，并且依靠计算机每秒钟采集一次信号。计算机对采集来的数据进行分析后，通过控制线路传递到继电器，由它开/关搅拌器、滗水器和鼓风机。试验结果显示，采用实时控制的SBR反应器在底物去除效率和降低能耗方面均优于采用时序控制的SBR反应器。Puzna

26、va等9在同步硝化/反硝化的生物滤池中引入了实时曝气控制，建立了基于DO在线监测的反馈控制和基于氨氮和DO在线监测的串联控制。与传统硝化反硝化生物曝气滤池(BAF)相比，采用实时曝气控制的生物滤池在达到相同处理效果(出水TN<20mg/L)时，曝气量低于传统方法的50%。王淑莹10在国外已有的时间和流量程序控制的基础上，提出一种SBR法有机物浓度控制，使控制过程更定量化和精密化。工业废水的水质变化很大，当进水有机物浓度高时，为使出水水质达标，应适当增加反应时间使运行更可靠；而当进水有机物浓度低时可以减少反应时间以节省运行费用。彭永臻等11将ORP作为SBR反应器有机物降解程度间接指标的研

27、究结果表明，无论是在很大范围内改变曝气量或者改变MLSS浓度，还是使反应初始COD在2302180mg/L之间逐渐变化或突然变化，当COD达到难降解浓度时，ORP都迅速、大幅度地升高，随后又很快趋于平稳，并在某一特定范围内稳定下来。因此，可以用ORP作为SBR法反应时间的计算机控制参数，实现计算机在线自动控制。通过以上分析，目前污水处理自动控制中存在以下问题： 传统污水处理自动控制系统要求建立精确的数学模型，并且提出必须遵循一些比较苛刻的线性化假设，然而实际污水处理系统由于存在复杂性、非线性、时变性、不确定性和不完全性等，一般无法获得精确的数学模型和与实际相符的假设，因此采用传统控制理论建立的

28、污水处理自动控制系统在实际工程应用上存在出水水质波动较大等问题。 污水处理自动控制系统中所采用的一些自动化检测设备、仪表的功能目前还很不完善，在实际检测中达不到预期效果、误差很大，因此依靠这些检测设备判断污水处理情况并实施自动控制，往往很难达到处理水质达标排放和节约能源的目的。 国内外许多学者为提高污水处理厂的处理效率和降低能耗开展了许多实时控制研究，如采用ORP、DO和pH值作为控制参数来控制出水水质和减小曝气量，但这些方法也存在一些问题，例如控制污水处理厂硝化反硝化过程所使用的ORP就很难判定，因此绝大多数基于ORP控制的污水处理厂也执行时间控制，作为当控制器无法找到ORP特征点时的应急控

29、制，这样就导致许多污水处理系统实际上仍然采用的是按时间控制整个处理过程。 污水处理自动控制有别于其他控制系统，它需要对大量阀门、泵、鼓风机和吸(刮)泥机、曝气池和污泥消化池内的搅拌器等机械设备及沉淀池和消化池进、排泥量进行控制，因此污水处理厂需要自动控制的开关量多，它们常常要根据一定时间或逻辑顺序定时开/停，然而目前我国生产的阀门质量存在一些问题，使用寿命较短，如果从国外进口价格又很昂贵，一般污水处理厂很难承受，因此笔者认为制约我国污水处理自动控制发展的主要原因不是生产工艺问题，而是设备问题。2 智能控制技术应用与发展作为智能控制重要分支的模糊控制、神经网络控制、专家控制和自学习控制等除了应用

30、到工业过程控制以外，已经扩大到军事、医学、高科技领域。由于智能控制系统具有自学习、自适应和自组织功能，特别适用于复杂的污水处理动态过程的控制，因此近年来智能控制在美国、欧洲、日本的给水处理、污水生物处理、污水的物理化学处理中都有典型的成功应用，正在研究与开发的更是不胜枚举12。从现在可以检索到的有关污水处理自动控制的研究论文来看，有近1/3的论文涉及到智能控制，可见智能控制已成为该领域的一个研究热点与前沿课题，显示出极为广阔的应用前景。2.1 模糊控制模糊控制(FuzzyControl)能将操作者或专家的控制经验和知识表示成语言变量描述的控制规则，然后用这些规则去控制系统。因此，模糊控制特别适

31、用于数学模型未知的、复杂的非线性系统的控制。正是基于模糊控制这些特点，近年来它已成为污水处理系统的研究热点。1980年Tong等首次将模糊控制应用到污水处理中，将出水BOD、SS、曝气池MLSS、DO及出水氨氮浓度、回流污泥量等监测数据作为输入变量输入该系统，“模糊化”以后再与“规则集”进行匹配，随后确定相应的控制手段，最后通过反模糊化得到量化的具体信号来实施控制。Flanagan利用Olsson等提出的曝气池DO控制技术，以沿池长的DO浓度变化曲线来估计曝气池中底物利用效率和微生物活性。他的知识库中的知识不仅有根据工艺状态确定采用何种控制措施这一类启发性规则，而且还有DO曲线特征及相关工艺状

32、态方面的知识。Barnett把这些知识称为“汇编知识”(compiledknowledge)，“汇编知识”作为启发性知识的补充，提高了系统解决问题的深度和广度13。由于活性污泥法出水BOD或COD浓度通常随出水悬浮物浓度增加而增大，因此Tsai等人建立了对出水悬浮物浓度进行预测和控制的动态活性污泥法模糊控制14，他们所提出的模糊控制策略能有效地降低出水SS浓度，从而使处理系统的运行稳定可靠。与常规活性污泥法相比，高纯氧活性污泥法(HighPurityOxygenActivatedSludge，HPOAS)对控制的要求更加严格。由于过程滞后和噪声干扰，此系统两种常规反馈控制在控制过程中经常出现问

33、题。为此Yin等人15研究了四种模糊逻辑控制系统，结果表明在正常条件下，模糊控制比常规的反馈控制更加节约能源、减少DO波动、稳定进水流量和出气流速。Manesis等人16对一个前置反硝化污水处理厂进行了模糊控制系统研究。他们以反应器中氨氮、硝态氮、DO、温度、MLSS和二沉池进出水BOD的差值作为模糊控制系统的输入变量，以曝气区供氧速率、好氧区向缺氧区的回流速率以及二沉池向反应器的污泥回流速率作为输出变量，以处理厂操作人员的经验建立模糊控制规则，并在希腊Patras污水处理厂进行了仿真，取得了较好的结果。与国外相比，国内从事污水处理模糊控制的研究人员较少。彭永臻等17、18对硝态氮污染水脱氮处

34、理的新方法生物电极法采用模糊控制，也取得了较好的控制效果。这种在线模糊控制器具有构造简单、可行性好、可靠性高、稳定性好和对进水硝态氮负荷变化的适应性强等优点，有利于避免过量地投加有机物并尽可能节省运行费用。彭永臻、曾薇等19采用SBR法处理石油化工废水，根据反应器内有机物的去除与DO浓度的相关性，提出以DO作为SBR法的模糊控制参数。通过大量试验，认为可根据初始阶段DO浓度及变化情况预测进水有机物浓度，进而实现对曝气量的模糊控制。2.2 神经网络控制基于人工神经网络的控制(ANNbasedControl)简称神经控制(NeuralControl)。神经网络是由大量人工神经元广泛联结而成的网络，

35、它具有很强的自适应性和学习能力、非线性映射能力和容错能力。神经网络因具备上述特点，近年来越来越受到国内外污水处理专家的重视，并在污水处理自动控制系统中开展人工神经网络控制研究，取得了许多具有推广应用价值的成果。Zhu等20研究开发了一种基于时间延迟神经网络模型的在线废水水质预测系统。他们首先提出采用多层感知器(MLP)网络模型对所建立的时间延迟神经网络(TDNN)的输入节点进行筛选，最后得到一个10输入TDNN模型，网络经过训练以后，其对废水处理预测精度均优于标准MLP模型。Gontarski等应用BP算法人工神经网络预测一个工业废水处理厂的出水水质，试验中共使用了7个神经网络，每一个反应器用

36、一个神经网络，最后一个神经网络用来预测出水TOC的变化。试验结果表明，废水的流量和进水pH值是废水处理厂重要的控制参数。在活性污泥法污水处理厂中，污泥膨胀是引起运行不正常的一个严重问题，它直接影响污水处理厂的处理效率，因此许多学者从活性污泥法的运行机理上对污泥膨胀现象进行了广泛的研究，但至今尚未获得克服污泥膨胀的经济而有效的方法。近年来，国外一些学者采用人工神经网络技术建立模型来预测和防止污泥膨胀现象的发生21、22。Capodaglio等21在分析活性污泥系统输入和输出的基础上，应用污水处理厂的数据建立了人工神经网络模型，随后用这种模型预测未来污泥膨胀的发生。为使所构建的模型能更好地反映活性

37、污泥法的实际状况，他们为输入参数选择了一个时间滞后输入方案。从模型预测结果可以看出，这种模型的预测精度远远超过其他传统预测方法。Belanche等22在Capodaglio建立的模型基础上引入定性信息，这些定性信息主要来源于显微镜对细菌和微型动物的观察和一些主观经验，并利用该模型对废水处理厂污泥膨胀现象进行预测。试验结果显示，定性信息对处理厂污泥膨胀现象影响很大，模型对污泥膨胀的预测同污水处理厂专家的评价判断吻合得很好。Tay等人23在一个神经模糊模型的基础上，为污水厌氧处理系统开发出一个快速预测神经模糊模型来预测高速率厌氧系统对干扰的响应，此系统可以提前1h对不同系统的干扰进行预测。因此，该

38、系统在实时控制上有很大的应用潜力。Wen等人24研究了一种曝气池神经网络模型。该曝气池神经网络模型的数据由一个专家系统来提供，专家系统又从神经网络模型获取其所要的数据，从而对整个污水处理厂实施智能控制。专家系统从各种传感器和检测器获得信号后检查系统的状态，推断出一个污泥回流比。然后，专家系统把这个值送给神经网络，神经网络把从专家系统获得的当前状态值与通过网络预测得到的值进行比较，分析该值是增加还是减小或者是维持不变。专家系统根据当前BOD和MLSS的值以及神经网络预测的曝气池状态判断是否采用这个污泥回流比。如果预测状态不是所期望的，那么专家系统将再给出一个污泥回流比，重新进行一次测试，直到找到

39、合理的污泥回流比。若专家系统想增加曝气池内的BOD浓度，它在向神经网络模型传输这组数据时，可以在当前BOD浓度上加一个小小的增量(例如0.05)作为目标值，神经网络模型就以此值预测一个污泥回流比，并把它反馈给专家系统。2.3 专家控制专家控制(ExpertControl)是智能控制的一个重要分支，又称专家智能控制。所谓专家控制，是把专家系统的理论和技术同控制理论、方法与技术相结合，在未知环境下仿效专家的智能，实现对系统的控制。20世纪90年代国外就有学者开始研究采用专家系统智能控制技术来实现污水处理的自动控制，并取得了有效成果2527。Barnett25建立了一个基于规则的专家系统，用于污泥厌

40、氧消化的故障诊断。整个过程由计算机进行模拟，过程变量包括消化池的输入输出及表征池内状态的9个参数，控制变量是进泥量、回流污泥量、稀释水量和调节pH值的酸碱投量。另外，研究者为专家系统界定5类消化工艺运行不正常状态，每类状态又细分为注意、警告、危急和恢复正常等几类亚状态。这些状态和亚状态再与相关的控制措施相对应，即不正常状态的类型和程度决定了该采取什么样的控制手段，以便使消化恢复正常。Flores等26设计了一个智能化系统来运行和管理多级厌氧系统，这个厌氧系统由各自的控制器控制，而这些控制器又通过宽带网与远处的中央管理器相联。中央管理器采集、分析、解释和存储由各生物反应器控制系统传来的数据，并采

41、用图形界面的形式使操作者能清楚地看到这些信息。Sung等27采用在线综合控制系统对水质、水量变化较大的食品废水进行控制。控制目标是使出水COD浓度较地方标准低50%，并且尽量减少曝气费用。此控制系统由两层组成，即管理层和过程控制层。在管理层中应用基于规则的专家系统为过程控制层提供最优控制点。此外，为避免鼓风机超负荷运行，还设计了基于规则的负荷分配系统。此控制系统已经成功地运行了2年，与不实行控制之前相比，出水COD浓度降低大约50%，节能约50%。通过以上分析可知，智能控制技术在污水处理中应用较晚(只是近20年才逐渐得到应用)，而且大多数仍停留在实验室研究阶段，很多地方还很不完善。以神经网络控

42、制为例，目前研究较多的模型属于静态模型，在一定程度上不太适合污水处理在线控制，因为活性污泥法污水处理随时间变化较大而且具有较大滞后性。因此，建议从事污水处理智能控制的科研人员以实际污水处理厂为研究目标，找出各种控制参数随时间的变化规律，运用动态模型建立污水处理智能控制系统。3 结语 虽然智能控制已成为污水处理的研究与应用中的前沿与热点，但国内外仍处于广泛应用的初级阶段。从文献来看，我国从事这方面研究的人员太少，这也是制约我国污水处理自动控制和智能控制发展的主要因素。 与发达国家相比，我国在污水处理的基本理论、工艺流程和工程设计等方面并不明显落后，但是在运行管理与自动控制方面却存在着较大的差距。

43、目前，我国城市污水处理厂的吨水耗电量是发达国家的近两倍，而运行管理人员数又是其若干倍，因此加强我国污水处理系统智能控制的研究与应用具有重要的科学意义与应用价值。 由于智能控制的优越性及其研究与应用的迅速发展，目前国外许多城市污水和工业废水处理厂正在通过技术改造向实现智能控制方向过渡。我国应当在有条件的情况下，在污水处理厂的规划、设计与建设初期就尽可能采用或部分采用智能控制。参考文献：1李士勇.模糊控制神经控制和智能控制论M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1996.2孙增忻.智能控制理论与技术M.北京：清华大学出版社，1997.3李叔韦.有关污水处理场微机自动调控的一些看法J.石油化工环境保护，

44、1994,(1):55-57.4牛学义.济宁污水处理厂控制系统的特点J.给水排水，2000,26(6):75-78.5宋颉.莲花味精集团污水处理厂SBR自控系统J.中国给水排水,1999,15(6):41-43.6ZipperT.Developmentofanewsystemforcontrolandoptimizationofsmallwastewatertreatmentplantsusingoxidation-reductionpotential(ORP)J.WatSciTech,1998,38(3):307-314.7PiersonJohnA.Real-timemonitoringan

45、dcontrolofsequencingbatchreactorsforsecondarytreatmentofapoultryprocessingwastewaterJ.WatEnvironRes,2000,72(5):585-592.8 YuRuey-Fang.PerformanceenhancementofSBRapplyingreal-timecontrolJ.JournalofEnvironmentalEngineering,2000,126(10):943-948.9PuznavaN.Simultaneousnitrificationanddenitrificationinbiof

46、ilterswithrealtimeaerationcontrolJ.WatSciTech,2001,43(1):269-276.10王淑莹.论间歇式活性污泥法的自动控制J.哈尔滨建筑工程学院学报,1995,28(1):132-134.11彭永臻，邵剑英，周利，等.利用ORP作为SBR法反应时间的计算机控制参数J.中国给水排水,1997,13(6):6-9.12OhtsukiT.IntelligentcontrolsystembasedonblackboardconceptforwastewatertreatmentprocessJ.WatSciTech,1998,37(12):77-85.13BarnettMW.KnowledgebasedexpertsystemapplicationsinwastewateroperationandcontrolJ.ISATrans,1992,31(1):53-60.14TsaiYP.Effluentsuspendedsolidcontrolofactivatedsludgeprocessbyfuzzycontrolappro