CN111498974A - 基于bp神经网络的智慧加药控制系统 - Google Patents

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张辛平
龙程理
吴迪
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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于BP神经网络的智慧加药控制系统。包括进水水量流量计，采集进水量值；进水总磷测定仪，采集进水总磷值；ATV除磷改良模型代入进水量值、进水总磷值进行实时计算得到投药趋势值和投药量；出水总磷测定仪采集出水总磷值；BP神经网络调整模块，代入接收的投药量和出水总磷值进行计算得到加药量修正值；PLC控制模块，将加药量修正值转换成对应的控制信号；加药泵，根据控制信号进行加药。本发明实施例通过采集进水量值、进水总磷值实时计算投药趋势值和投药量；代入投药量和出水总磷值进行计算得到加药量修正值，根据加药量修正值控制系统对澄清池进行加药；提高了澄清池进水的除磷效率。

Description

基于BP神经网络的智慧加药控制系统
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于BP神经网络的智慧加药控制系统。
背景技术
污水厂在进行污水处理过程中，加药除磷工艺是确保经过处理后的污水能够达到正常排放标准的重要工艺流程。通常通过在澄清池中投加药剂实现化学除磷。实现方式为在澄清池中投加聚合氯化铝PAC以形成磷酸盐沉淀，再通过泥水分离去除水中磷，同时根据需要辅助投加絮凝剂聚丙烯酰胺PAM，加强化学除磷效果。因此，如何精准控制加药量，对澄清池进水的有效除磷，是目前亟待解决的问题。
目前污水厂在进行污水处理过程中，加药工艺存在着滞后性、非线性、不确定性等特点，往往存在着加药过多或加药过少的情况，无法保证对高效澄清池进水的有效除磷。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明实施例提供一种基于BP神经网络的智慧加药控制系统，实现根据澄清池水质情况进行智慧加药，保证对澄清池进水的有效除磷。
一种基于BP神经网络的智慧加药控制系统，包括：
进水水量流量计，对进水管水量的实时精准测定并实时发送采集到的进水量值；
进水总磷测定仪，对所述进水管进水总磷的实时精准测定并实时发送采集到的进水总磷值；
ATV除磷改良模型，代入所述进水量值、进水总磷值进行实时计算得到投药趋势值和投药量；以前馈形式发送所述投药量；
出水总磷测定仪，对出水管出水总磷的实时精准测定并以反馈的形式实时发送采集到的出水总磷值；
BP神经网络调整模块，代入接收的所述投药量和出水总磷值进行计算得到加药量修正值；
PLC控制模块，将所述加药量修正值转换成对应的控制信号；
加药泵，根据所述控制信号进行加药。
本发明实施例提供一种基于BP神经网络的智慧加药控制系统，通过采集进水量值、进水总磷值进行实时计算投药趋势值和投药量；代入投药量和出水总磷值进行计算得到加药量修正值，根据加药量修正值控制系统对澄清池进行加药；提高了澄清池进水的除磷效率；同时提高了澄清池加药量的精确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种基于BP神经网络的智慧加药控制系统结构示意图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例一种基于BP神经网络的智慧加药控制系统结构示意图；如图1所示，包括：
进水水量流量计，对进水管水量的实时精准测定并实时发送采集到的进水量值；
进水总磷测定仪，对所述进水管进水总磷的实时精准测定并实时发送采集到的进水总磷值；
ATV除磷改良模型，代入所述进水量值、进水总磷值进行实时计算得到投药趋势值和投药量；以前馈形式发送所述投药量；
出水总磷测定仪，对出水管出水总磷的实时精准测定并以反馈的形式实时发送采集到的出水总磷值；
BP神经网络调整模块，代入接收的所述投药量和出水总磷值进行计算得到加药量修正值；
PLC控制模块，将所述加药量修正值转换成对应的控制信号；
加药泵，根据所述控制信号进行加药。
具体地，ATV除磷改良模型模块同时与进水水量流量计、进水总磷测定仪、BP神经网络自适应反馈调整模块通信连接，ATV除磷改良模型模块通过接收进水水量流量计与进水总磷测定仪发送的值进行投药量和投药趋势值计算；这里的投药趋势值是开关量，投药量是模拟量；投药趋势值判断后续操作为增加投药还是减少投药。同时位于出水管上的出水总磷测定仪与BP神经网络调整模块之间通信连接，向其发送出水总磷值；BP神经网络调整模块接收前馈发送的投药量，作为整个智慧加药系统中的重要数据依据；同时接收反馈发送的出水总磷值，作为加药量根据出水水质进行修正提供重要数据支撑。将投药量与出水总磷值代入BP神经网络调整模块进行计算，最终得到加药量修正值；加药量修正值被发送至PLC控制模块。PLC控制模块分别与BP神经网络调整模块、加药泵之间通信连接，实现实时接收BP神经网络调整模块发送的加药量修正值并根据PLC内置控制逻辑转换成对应的控制信号发送至加药泵。加药泵安装在澄清池内部，通过实时接收PLC控制模块发送过来的控制信号操作加药泵实现聚合氯化铝PAC与聚丙烯酰胺PAM的投加，确保化学除磷的开展。
本发明实施例提供一种基于BP神经网络的智慧加药控制系统，通过采集进水量值、进水总磷值进行实时计算投药趋势值和投药量；代入投药量和出水总磷值进行计算得到加药量修正值，根据加药量修正值控制系统对澄清池进行加药；提高了澄清池进水的除磷效率。
进一步地，所述BP神经网络调整模块具体包括：建立各变量的动态关系模型；根据所述出水总磷测定仪反馈的出水总磷值，自学习调整所述BP神经网络中的权值、偏置参数；进行迭代优化，输出所述加药量修正值。BP神经网络是一种按照误差逆向传播算法训练的多层前馈神经网络，包含输入层、隐藏层、输出层三层结构，同时具备正向传输和反向反馈两部分功能。正向传输负责逐层传输计算输出值，反向反馈则根据输出值反向逐层调整网络的权限和偏置。BP神经网络具有很强的非线性映射能力，适合解决内部机制复杂的问题。BP神经网络建立起各变量的动态关系模型，同时根据加药反馈效果自学习调整BP神经网络中的权值、偏置等参数，通过在线迭代优化，使加药量不断趋于合理值。
进一步地，输出所述加药量修正值的判断标准为所述出水总磷值小于0.5mg/L。当出水总磷值小于0.5mg/L时输出最优加药量修正值，控制系统对澄清池进行精准加药操作。
本发明实施例提供一种基于BP神经网络的智慧加药控制系统，通过采集进水量值、进水总磷值进行实时计算投药趋势值和投药量；代入投药量和出水总磷值进行计算得到加药量修正值，根据加药量修正值控制系统对澄清池进行加药；提高了澄清池进水的除磷效率；同时提高了澄清池加药量的精确性。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种基于BP神经网络的智慧加药控制系统，其特征在于，包括：
进水水量流量计，对进水管水量的实时精准测定并实时发送采集到的进水量值；
进水总磷测定仪，对所述进水管进水总磷的实时精准测定并实时发送采集到的进水总磷值；
ATV除磷改良模型，代入所述进水量值、进水总磷值进行实时计算得到投药趋势值和投药量；以前馈形式发送所述投药量；
出水总磷测定仪，对出水管出水总磷的实时精准测定并以反馈的形式实时发送采集到的出水总磷值；
BP神经网络调整模块，代入接收的所述投药量和出水总磷值进行计算得到加药量修正值；
PLC控制模块，将所述加药量修正值转换成对应的控制信号；
加药泵，根据所述控制信号进行加药。
2.根据权利要求1所述的一种基于BP神经网络的智慧加药控制系统，其特征在于，所述BP神经网络调整模块具体包括：建立各变量的动态关系模型；根据所述出水总磷测定仪反馈的出水总磷值，自学习调整所述BP神经网络中的权值、偏置参数；进行迭代优化，输出所述加药量修正值。
3.根据权利要求2所述的一种基于BP神经网络的智慧加药控制系统，其特征在于，输出所述加药量修正值的判断标准为所述出水总磷值小于0.5mg/L。
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