[发明专利]基于数据拟合方法的净水厂PAC智能投加控制系统

说明书

本发明公开了一种基于数据拟合方法的净水厂PAC智能投加控制系统，包括模型层、数据层和执行层；模型层包括拟合函数生产器、插值器和投加量修整器；数据层包括数据库；执行层包括组态软件、异常处置装置、PLC和执行器件。本发明的调整比人工更加及时和科学，沉淀水水质变化更加平稳，PAC单耗更低；智能投加控制系统的使用，能够节约PAC的耗量成本，还减少了值班调度人员的工作量，能够实现减员增效，大幅度节约人工成本的目的。

技术领域

本发明涉及一种属于净水厂水处理PAC投加领域的智能控制方法，将传统通过人工计算设定的PAC投加单耗替换为通过大数据样本拟合及反馈修正进行智能控制。

背景技术

净水厂PAC投加现在一般都采用人工手动远程模式进行控制，即在工业控制系统界面上人工根据水质变化情况手动设定或调整PAC投加值，工控系统再根据人工设定值进行投加。整个过程需要得到专业培训并合格的值班调度人员随时监控原水和沉淀水水质，根据情况及时手动调整设定值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于数据拟合方法的净水厂PAC智能投加控制系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于数据拟合方法的净水厂PAC智能投加控制系统，包括模型层、数据层和执行层；

模型层包括拟合函数生产器、插值器和投加量修整器；

数据层包括数据库；

执行层包括组态软件、异常处置装置、PLC和执行器件。

作为优选方式，数据库的数据包括实验数据、样本数据表、原水浊度、拟合函数表、沉淀水浊度、进水开车情况和投加量输出表。

作为优选方式，数据库的数据由自控SE服务器通过DataLog的方式写入，其中水质数据为5分钟定时写入，状态数据为状态变化时写入。

作为优选方式，智能投加控制系统的模型层为Java程序，通过Timer类对作业进行定时调度执行。

作为优选方式，拟合函数：

模型采用实验室混凝沉淀数据的原水浊度-投加单耗作为大数据样本，采用最小二乘法拟合出以原水浊度为参数，投加单耗的一元七次幂函数；

通过对大量数据在一元n次幂函数的拟合数据进行分析比较，并结合数据库double类型数值的精度，选取了n＝7作为幂函数的指数；

在n＝7时，拟合结果与实验室数据的误差最小；一元七次幂函数的形式为：

质检人员将实验室每日生产模拟实验的数据录入到样本数据表中；智能投加控制系统每天定时执行一次作业，生成新的拟合函数；作业从样本表中读取所有的浊度-单耗数据对，浊度为x、单耗为f(x)，将代入到幂函数中，可得到超定方程组Ax＝b如下：

A为系数矩阵，x为变量浊度矩阵，b为单耗矩阵，其中m为样本表中读取的数据对个数，7为幂函数指数，m>7+1；

首先求出系数矩阵的转置矩阵C＝A^T，然后计算矩阵D＝CA和向量f＝Cb，得到正规方程组Dx＝f，进行高斯消元所得的解就是原Ax＝b的最小二乘解，即f(x)的系数a₀-a₇，最后将生成的新拟合函数的系数写入在拟合函数系数表中存储。

作为优选方式，为解决水温变化对单耗的影响，智能投加控制系统针对相同季节水温变化范围较小，可近似为一个常量；不同季节水温范围不同，则采取分段函数的方式来消除影响；智能系统共分为4个季节对应不同水温下的不同水体情况，分别以4个季节的样本拟合出了对应的4条幂函数。