污水处理厂自控策略的评价优选方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及污水处理，尤其涉及一种污水处理厂自控策略的评价优选方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、污水处理厂主要负责处理城市居民生活污水，由多个生产单元工艺过程组成的复杂系统，各生产单元的效能互相作用，并最终决定整个系统的生产达标率和生产成本。污水处理厂进水水量和水质由于变化复杂，存在瞬变性和不确定性，通过人工调整污水处理厂的生产工艺具有滞后特点，所以污水处理厂运行实现自动化控制是帮助实现生产调控和降本增效的有效途径，而自控策略设计的合理性一方面会影响水厂自控工程的硬件部署方案和投资成本，另一方面则会影响生产品质和运行成本。

2、目前，随着自动化设备、监测仪表等发展，很多污水处理厂已经具备了自控的硬件条件，亦有污水处理厂正在进行自控提升工程的实施。但是，自控策略和控制参数的选择，往往凭借污水处理厂管理人员和设计人员的粗放经验，存在工程设计不合理，以及通过生产运行试错法调控自控策略时存在耗时长、费力大以及可靠性差的问题。

3、因此，亟需要一种根据污水处理厂生产达标率和成本对不同自控策略的预测表现进行评价优选的技术方案。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种污水处理厂自控策略的评价优选方法、系统、设备及介质，其解决了目前污水处理厂选择自控策略的方法存在工程设计不合理和选择试错成本大的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

5、第一方面，本发明实施例提供一种污水处理厂自控策略的评价优选方法，包括：

6、基于对污水处理厂的特征描述构建污水处理厂的污水处理工艺模型；

7、根据获取的污水处理厂的实时运行条件配置至少一个污水处理厂运行的自控策略；

8、将至少一个所述自控策略输入到所述污水处理工艺模型中进行仿真模拟，并结合预先设置的融合性评价模块以相同的测试条件对每一所述自控策略进行的多维度融合评价，输出污水处理厂的优选自控策略。

9、可选地，在基于对污水处理厂的特征描述构建污水处理厂的污水处理工艺模型之前，还包括：

10、从污水处理厂的工程文件中获取包含工艺流程、生产规模以及设备性能的污水处理厂运行信息；

11、对获取的污水处理厂的进水数据进行特征处理，得到污水处理厂的进水波动特征。

12、可选地，对获取的污水处理厂的进水数据进行特征处理，得到污水处理厂的进水波动特征包括：

13、获取污水处理厂设定时段内的进水水量数据和进水水质数据；

14、将所述进水水量数据和所述进水水质数据进行特征处理，得到包含进水水量分布特征和污染物浓度分布特征的进水动态变化特征；

15、基于所述进水水质数据，对进水污染物的水质组分进行特性识别工作，得到水质组分特征。

16、可选地，基于对污水处理厂的特征描述构建污水处理厂的污水处理工艺模型包括：

17、模型搭建：通过对获取的污水处理厂各运行单元模块进行组合，搭建污水处理工艺的初始模型；

18、模型参数赋值：依据所述污水处理厂运行信息对所述初始模型的参数进行赋值；

19、模型参数校正和验证：基于获取的污水处理厂的运行数据对所述初始模型的参数取值进行校正和验证，得到污水处理工艺模型。

20、可选地，将至少一个所述自控策略输入到所述污水处理工艺模型中进行仿真模拟，并结合预先设置的融合性评价模块以相同的测试条件对每一所述自控策略进行的多维度融合评价，输出污水处理厂的优选自控策略包括：

21、获取污水处理厂运行的自控策略；

22、依据所述污水处理厂的进水波动特征，生成符合每一自控策略的基准测试场景；

23、基于所述基准测试场景，将至少一个所述自控策略输入到所述污水处理工艺模型中进行仿真模拟；

24、将仿真模拟结果输入到预先设置的融合性评价模块中进行的多维度融合评价，输出污水处理厂的优选自控策略。

25、可选地，所述融合性评价模块通过总成本函数对所述仿真模拟结果进行的多维度融合评价；

26、所述总成本函数包括投资成本函数和运行成本函数；

27、其中，所述投资成本函数为：

28、

29、(1)式中，cc代表自控策略所需投资成本总费用，ec代表设备和仪表的产品费用，n代表投资回收期，mc代表设备和仪表的维护费用，ic代表设备和仪表的安装费用，oec代表设备和仪表的超概算费用；

30、所述运行成本函数为：

31、

32、(2)式中，oc代表自控策略所需运行成本总费用，γe代表电价，ae代表曝气能耗，pe代表水泵能耗，γc代表商业碳源价格，ec代表外部碳源用量，γsp代表污泥处理处置价格，sp代表排泥质量，ef代表出水内控值超标绩效罚款费用，afo代表单台鼓风机额定出风量，aft代表第t天产生的曝气量，pab代表单台鼓风机额定功率，dft代表第t天排水流量，ept代表基于实际经验的每吨水排放能耗，efi代表第i种污染物内控超标绩效罚款费用，cit代表第t天第i种污染物排放浓度，cis代表第i种污染物排放内控浓度，fi代表第i种污染物内控超标绩效罚款因子。

33、可选地，污水处理厂运行的自控策略包括以下控制中的一种或多种；

34、排泥控制，由污泥浓度反馈的排泥量pid控制；

35、第一曝气控制，在所述排泥控制基础上增加固定的气水比和进水流量反馈控制的曝气量控制；

36、第二曝气控制，在所述排泥控制基础上增加污水处理厂中好氧池末端do浓度反馈的曝气量控制；

37、第三曝气控制，在所述排泥控制基础上增加污水处理厂中好氧池末端nh4+-n浓度反馈的曝气量控制；

38、第四曝气控制，在所述排泥控制基础上增加污水处理厂中耦合好氧池末端do浓度和nh4+-n浓度反馈的曝气量控制；

39、第一碳源加投控制，在所述第四曝气控制基础上增加污水处理厂中好氧池末端no3--n浓度反馈的碳源投加控制；

40、第二碳源投加控制，在所述第四曝气控制基础上增加污水处理厂中缺氧池末端no3--n浓度反馈的碳源投加控制；

41、第三碳源投加控制，在所述第四曝气控制基础上增加污水处理厂中耦合好氧池末端no3--n浓度和缺氧池末端no3--n浓度反馈的碳源投加控制。

42、第二方面，本发明实施例提供一种污水处理厂自控策略的评价优选系统，包括：

43、工艺模型构建模块，用于基于对污水处理厂的特征描述构建污水处理厂的污水处理工艺模型；

44、自控策略配置模块，用于根据获取的污水处理厂的实时运行条件配置至少一个污水处理厂运行的自控策略；

45、融合性评价模块，用于在将至少一个所述自控策略输入到所述污水处理工艺模型中进行仿真模拟之后，以相同的测试条件对每一所述自控策略进行的多维度融合评价，输出污水处理厂的优选自控策略。

46、第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：

47、至少一个数据库；以及

48、与所述至少一个数据库通信连接的存储器；

49、其中，所述存储器存储有可被所述至少一个数据库执行的指令，所述指令被所述至少一个数据库执行，以使所述至少一个数据库能够执行以上所述的污水处理厂自控策略的评价优选方法步骤。

50、第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述可执行指令被处理器执行时实现以上所述的污水处理厂自控策略的评价优选方法步骤。

51、(三)有益效果

52、本发明的有益效果是：本发明的污水处理厂自控策略的评价优选方法，首先根据污水处理厂的特征处理构建污水处理厂的工艺仿真模型，以表征污水处理厂工艺和预测污水处理性能，然后将自控策略输入到工艺仿真模型中进行工艺仿真预测，最后根据搭建的融合性基准评价结构对多个预测结果进行筛选，得到污水处理厂的优选自控策略。相对于现有技术而言，本发明可以在污水处理厂自控策略的设计和运行阶段，预测不同自控策略表现，同时融合性评价不同自控策略表现下污水处理厂的运行效能，进而低成本且方便的区分自控策略的优劣，帮助污水处理厂管理者和设计人员决策比选，对污水处理厂的合理设计与高效运行起到重要作用。