工業(yè)控制器系列在環(huán)境測(cè)控領(lǐng)域中的應(yīng)用
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8. 故障解除后自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行
固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CEMS
設(shè)計(jì)CEMS配套的數(shù)據(jù)采集-存儲(chǔ)-處理-顯示-通訊-控制單元時(shí)，亦須考慮如下要點(diǎn)：
◆ 硬件選配方案力求“物盡其用”，避免重
疊、冗置;
◆ 編程技術(shù)易于掌握;
◆ HMI形象直觀、易于操作（控制流程）;
◆價(jià)格適中。
固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CEMS
現(xiàn)有CEMS生產(chǎn)廠商約有30家，數(shù)據(jù)采集-處理-顯示-通訊-控制單元有以下幾類：
*單片機(jī)數(shù)據(jù)采集單元 + Modem
*單片機(jī)數(shù)據(jù)采集單元 + PLC + Modem
*嵌入式計(jì)算機(jī) + I/O卡 + Modem
*PC機(jī) + I/O卡 + Modem
*工控機(jī) + I/O卡 + Modem
固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CEMS
*由于國家環(huán)保總局出臺(tái)的CEMS標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)對(duì)系統(tǒng)的組成、數(shù)據(jù)采集和處理、計(jì)算方法和公式、通訊協(xié)議等作了明確規(guī)定，故可據(jù)此做出“套餐”提供給CEMS生產(chǎn)廠，特別是一些只進(jìn)口分析儀器主機(jī)（氣體成分分析儀器、煙塵濃度儀），輔助參數(shù)（流速、溫度、壓力、濕度等）的測(cè)量?jī)x表由國內(nèi)配套的系統(tǒng)集成商，需要遴選名牌產(chǎn)品以吸引高端用戶。
固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CEMS
CEMS市場(chǎng)預(yù)測(cè)
*以山東省為例，省環(huán)保局已行文，要求35T/h以上鍋爐均須安裝CEMS。全省在冊(cè)的35T/h以上鍋爐約800臺(tái)套左右，購置CEMS的總金額在2500-4000萬元之間。據(jù)粗略估計(jì)，全國CEMS的市場(chǎng)容量可達(dá)數(shù)千套之多。
五. 環(huán)保產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)拓展領(lǐng)域
（四）排污口水體污染總量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
發(fā)展趨勢(shì)：采水器、污水流量計(jì)和水污染控制指針（COD、氨氮、總氮、總磷）等集成在一起，構(gòu)成水體污染控制指針總量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其硬件組成、尤其是數(shù)據(jù)采集-處理-顯示-通訊-控制單元與CEMS一致。
五. 環(huán)保產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)拓展領(lǐng)域
污染治理工藝過程自動(dòng)化
客觀需求：
*國家經(jīng)貿(mào)委、國家稅務(wù)總局于2000年公布《當(dāng)前國家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)保產(chǎn)業(yè)設(shè)備（產(chǎn)品）目錄》（第一批）中列有“城市污水處理廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)及儀表”；
*國家科技部2001年度《科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金》重點(diǎn)項(xiàng)目指南中列有“簡(jiǎn)易、高效城市污水處理裝置的全自動(dòng)化”。
現(xiàn)實(shí)水平：
*過程控制的初級(jí)階段。控制裝置是90代的、控制原理是60年代的。
污染治理工藝過程自動(dòng)化
發(fā)展前景：
*水處理工藝過程作為控制對(duì)象是非常復(fù)雜的，多變量、非線性、長(zhǎng)滯后、時(shí)變性以及模糊性等客觀因素的存在，給自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與縝合帶來很大的困難。
污染治理工藝過程自動(dòng)化
*隨著水處理技術(shù)不斷進(jìn)步，自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)開始在水處理領(lǐng)域應(yīng)用。國內(nèi)外相當(dāng)一部分環(huán)境工程公司采用帶有簡(jiǎn)單控制作用的在線式水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀與計(jì)量泵或電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)相結(jié)合，采用PLC及工控機(jī)構(gòu)成DCS，形成了現(xiàn)行的、具有代表性的監(jiān)控系統(tǒng)。
污染治理工藝過程自動(dòng)化
*如果對(duì)工藝過程靜、動(dòng)態(tài)特性缺乏足夠的了解，對(duì)檢測(cè)與控制儀器儀表的功能及使用技巧尚未完全掌握，自動(dòng)化系統(tǒng)不僅不能發(fā)揮應(yīng)有的作用，甚至還會(huì)影響工藝系統(tǒng)的正常運(yùn)行，淪入“開始自動(dòng)、后來手動(dòng)、最后不動(dòng)”的尷尬局面。一位前蘇聯(lián)的控制論學(xué)者在其最后總結(jié)性的著作中深刻地指出：有些控制系統(tǒng)之所以失敗，往往由于對(duì)其動(dòng)態(tài)特性不完全了解所致。
*實(shí)踐表明：性能優(yōu)異的自動(dòng)控制系統(tǒng)決不僅僅是檢測(cè)儀表與自動(dòng)化工具的簡(jiǎn)單堆砌。
現(xiàn)代控制技術(shù)
在污染治理工藝過程的應(yīng)用展望
¡ 污水處理工藝過程應(yīng)用現(xiàn)代控制技術(shù)的研究工作取得的成就：
1、軟測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用
2、模糊控制
3、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制
現(xiàn)代控制技術(shù)
在污染治理工藝過程的應(yīng)用展望
1、 軟測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用
由于有些水質(zhì)控制指標(biāo)尚無成熟的監(jiān)測(cè)儀器，或價(jià)格昂貴（例如：COD、NH4-N等），抑或不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)（分析周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)十分鐘甚至以小時(shí)計(jì)），只好另尋他途，遴選與水質(zhì)控制指標(biāo)有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系（數(shù)學(xué)模型）的間接參數(shù)作為控制指標(biāo)。
現(xiàn)代控制技術(shù)
在污染治理工藝過程的應(yīng)用展望
*序批式活性污泥（SBR）法用于處理間歇排放的水質(zhì)水量變化很大的工業(yè)廢水取得了很大成功并被廣泛應(yīng)用
*現(xiàn)行控制方法：按流量修正的時(shí)序控制
*問題：廢水水質(zhì)、有機(jī)物濃度變化也很大，往往相差幾倍或十幾倍。
控制算法中必須引入水質(zhì)參數(shù)：
化學(xué)需氧量 COD
現(xiàn)代控制技術(shù)
在污染治理工藝過程的應(yīng)用展望
* 為實(shí)現(xiàn)SBR法最優(yōu)化控制，必須尋找一個(gè)參數(shù)既能反映進(jìn)水COD濃度的變化及反應(yīng)過程中的降解情況，又能作為計(jì)算機(jī)控制參數(shù)
*廢水中溶解氧（DO）濃度變化在SBR法反應(yīng)過程中與COD有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，故可以作為控制系統(tǒng)的間接指標(biāo)
現(xiàn)代控制技術(shù)
在污染治理工藝過程的應(yīng)用展望
2、模糊控制
模糊控制在水處理領(lǐng)域已得到成功的應(yīng)用，尤其是活性污泥法污水處理工藝過程屬于復(fù)雜的動(dòng)態(tài)工程系統(tǒng)，很難建立精確的數(shù)學(xué)模型。
模糊控制已經(jīng)試驗(yàn)成功的對(duì)象：
對(duì)出水懸浮物進(jìn)行預(yù)測(cè)和控制的動(dòng)態(tài)活性污泥法模糊控制
在高純氧活性污泥法中采取模糊控制，既能防止能量浪費(fèi)，又能避免DO不足
利用生物電極法進(jìn)行脫氮處理時(shí)采用模糊控制，可避免過量地投加有機(jī)物，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用
利用DO、pH/ORP等間接參數(shù)，實(shí)現(xiàn)SBR法去除有機(jī)物和脫氮-除磷的全過程模糊控制
現(xiàn)代控制技術(shù)
在污染治理工藝過程的應(yīng)用展望
*廢水生化處理程控系統(tǒng)多為遞階的2階控制，在上層采用最優(yōu)化控制、模糊控制、專家控制等方法進(jìn)行溶解氧濃度、污泥回流控制的優(yōu)化計(jì)算，在下層采用開關(guān)控制、PID控制、自適應(yīng)控制、模糊控制等方法進(jìn)行設(shè)定控制。
現(xiàn)代控制技術(shù)
在污染治理工藝過程的應(yīng)用展望
3、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制
*基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)控制模型能夠根據(jù)廢水處理系統(tǒng)中進(jìn)水水質(zhì)的變化對(duì)出水水質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，將預(yù)測(cè)結(jié)果輸入非線性優(yōu)化器后能線上調(diào)整控制變量，從而使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到實(shí)時(shí)的最優(yōu)控制效果。
現(xiàn)代控制技術(shù)
在污染治理工藝過程的應(yīng)用展望
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制
* 基于生物除磷預(yù)測(cè)的化學(xué)強(qiáng)化除磷優(yōu)化控制算法，根據(jù)磷的遷移和轉(zhuǎn)化模型而能夠正確估計(jì)加藥量，不僅使出水穩(wěn)定地滿足水質(zhì)要求，同時(shí)大大節(jié)省了加藥量、減少了污泥量。
*優(yōu)化除磷控制器通過采集相關(guān)的COD和總磷信息并進(jìn)行分析處理以實(shí)施對(duì)加藥量的控制，它不僅能夠進(jìn)行有效的檢測(cè)和控制、采用標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議與上級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，還具有可靠性高、滿足戶外運(yùn)行條件的特點(diǎn)。該除磷優(yōu)化控制器中還融合了更復(fù)雜的生物除磷預(yù)測(cè)模型和在線參數(shù)整定等功能，操作人員使用和維護(hù)方便，配套計(jì)算機(jī)軟件操作簡(jiǎn)單，并能與其它自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行信息交換。
結(jié)束語
*綜上所述，工業(yè)廢水和污水處理工藝過程的最優(yōu)化控制尚處于開拓階段，隨著環(huán)保產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，今后必然會(huì)獲得迅速發(fā)展
*工業(yè)廢水和污水處理工藝過程的最優(yōu)化控制技術(shù)的廣泛采用，勢(shì)必涉及先進(jìn)的控制裝置及成套系統(tǒng)，研華PC-based系列產(chǎn)品在TraceMode的強(qiáng)力支持下，捷足先登這一新領(lǐng)域，必能在朝陽產(chǎn)業(yè)中占領(lǐng)一席之地。
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