水厂自动混凝投药模糊控制应用.pdf

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1、!Q!垒笙筮!塑【望篁!塑塑1江酉建挝旌王撞查水厂自动混凝投药模糊控制应用一陈介聪秘厦门水务中环制水有限公司杏林水厂，福建厦门361000摘要：运用ANns(自适应神经一模糊推理系统)以及大量实际生产原始数据，构建合理的模糊推理预测模型。同时结合国内先进的流动电流混凝技术，在厦门杏林水厂进行混凝剂投加量最佳方式的尝试。本文将阐述如何利用ANFIS构建混凝剂投加预测模型，同时，给出杏林水厂在水处理投加控制的模式，并阐述其功能特点和应用效果。关键词：水处理混凝游动电流投药控制1运用ANFIS建立混凝投加预测模型厦门杏林水厂日处理水量为16万吨，以九龙江水地表水

2、(北溪水、江东水)和坂头水库水为水源，混凝和沉淀采用泥渣循环型澄清池(机械搅拌加速澄清池)，过滤工艺采用V型滤池。数据采集期间，均采用人工投药，将沉淀水控制在最经济浊度4±0．5NTU，现场实测得到的各项水质参数均具有代表性，是满足出厂水合格前提以及满足最经济浊度的准确测量结果。样本选取641组数据。样本数据包括的水质参数：温度，PH值，原水浊度，COD。。，药剂投加单耗。其中水温(10．9—32．2℃)，浊度(2．53—703NTU)，CODM。(1．1—8．8m∥L)PH(6．62—7．78)，药剂投加单耗(3．79—99．57mg／L)。杏林水厂使用

3、厦门净水剂厂生产的水处理剂聚合氯化铝PAC，本品适应水体范围pH值为4—14，最佳处理范围pH值为6—8。本次数据集在水处理剂的最佳处理范围内，所以PH值不作为输入的影响环节加于考虑。现将温度，原水浊度，CODM。作为混凝投加预测模型的输入变量，聚合氯化铝的投加单耗(mg／L)作为系统输出变量。运用ANFIS构建模型，首先在打开MATLAB，并在命令行中键入“anfisedit”，从而打开ANFIS编辑器操作界面。从loaddata中选择导人的数据类型以及数据源，数据类型包括“trmning，testing，checking”。数据的扩展名必须是“．DAT

4、”，数据必须是一个矩阵，在该矩阵中，除最后一列外，都必须是一个以矢量形式排列的输人数据，输出数据都必须在最后一列。数据导入以后，ANFIS图形区会将训练数据以“O”的形式绘制出来，将检验数据以“+”的形式绘制，图形的横轴标号为dmasetindex，从它可以得到输入数据的值(不管是向量还是标量)。训练数据与检验数据会相互叠加在图形区中。这个数据集用于调整数据建模的最佳隶属函数参数从而训练模型系统。在训练开始的时候，要给训练指定一个初始的模糊推理系统，可以利用ANFIS缺省的分割法“Gridpartition”来产生FIS(模糊推理系统)，在构建MS的同时，

5、要确定输入变量的个数，输入输出隶属函数的类型及输入隶属函数的个数。基于ANFIS只工作于Sugeno系统，所以输出隶属函数只有两个选择：constant和line-ZUo在对模糊推理系统进行训练的过程中，从TrainFIS选项框中，可以选择hybrid(反向传播算法与最小二乘法的结合，即混合法)和backpm—pa(反向传播算法)。同时选择ErrorTolerance(误差容许限)和Epochs(训练时间)。项目确定以后，开始训练FIS。对FIs训练以后，还可以通过ANFIS编辑器对系统进行检验，具体方法为选中ANFIS编辑器右下方的“TestFIS”部分

6、中的“checkingda-ta”，单击“TestNow”就可以对建立的FIS(模糊推理系统)进行检验。经过不断训练以后，选择最小检验误差的相关隶属函数参数，从而产生规则。本例通过ANFIS构建了一个符合混凝投药的预测模型，其中规则有27条，输出隶属度为line”。通过FIS编辑器还可以完成对模糊推理系统中各变量的定义和各变量隶属函数的设置，同时可以打开模糊规则编辑器，查看模糊规则，并对其参数进行修改。通过ANFIS的训练，构建合理的混凝剂投加预测模型，该模型应用于药剂投加系统的前馈控制，从而大大加快系统应·86·对外界扰动的速度，减少沉淀水浊度的波动，在

7、最快时间内将系统稳定下来，保证沉淀水合格(即滤前水)达到最经济浊度的要求。2原有投药控制系统的不足之处在厦门杏林水厂饮用水混凝工艺中，原自动投加控制系统是由SCD(流动电流检测仪)、PLC、变频器、投药计量泵组成的闭环反馈控制，又称单因子控制系统。该系统结构简单，使用方便，时间滞后约为2min。其中的流动电流检测器(StreamingCurrentDeteetor简称SC9)，是用来测定水体相对于静止的带电表面流动而产生的流动电流，从面对混凝剂的最佳投药量进行监控。八十年代水处理科研人员研究认为：流动电流与f电位(即胶体杂质脱稳的关键)在一个相当宽的范围内

8、，具有近似的线性相关。从而将移动电流技术引人混凝工艺，通过检测水中