[发明专利]一种流域水质目标优化系统及方法

权利要求书

1.一种流域水质目标优化系统，其特征在于，包括污染物排放浓度监测器、污染物去除率分析器、多目标优化控制器、辅助排污控制器、控制信息发送模块和管道阀门控制集成，所述污染物排放浓度监测器安装在排污口处，所述污染物去除率分析器安装在水处理设施进出水口，所述污染物排放浓度监测器、污染物去除率分析器分别与所述多目标优化控制器连接，所述多目标优化控制器、辅助排污控制器、控制信息发送模块、管道阀门控制集成依次连接所述多目标优化控制器、辅助排污控制器、控制信息发送模块、管道阀门控制集成依次连接，所述多目标优化控制器里存储有通过多次监测统计得到的COD总量a、NH₃-N总量b、TP总量c、TZn总量d、SS总量e；

排污监测时，打开所述管道阀门控制集成，所述多目标优化控制器实时采集污染物排放浓度监测器获取排污过程中实时的污染物排放浓度g、污染物去除率分析器对环境水处理设施在进行水处理作业时产生污染物去除率r，并计算得出各参数的最优值，再传送给辅助排污控制器，最后通过控制信息发送模块提示环境水处理设施进行水处理设施工作量的操作。

2.一种流域水质目标优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据流域水质目标优化系统污染物排放总量、适当的污染物排放浓度和污水处理能力三个方面的需求，分别建立污染物排放总量目标函数f₁(x)、污染物排放浓度目标函数f₂(x)、污水处理能力目标函数f₃(x)；

(2)根据流域水质目标优化系统的性能指标，设计参数约束条件；

(3)将污染物排放总量、污染物排放浓度和污水处理能力三方面的性能指标转化成为单一指标，采用MATLAB软件中的fgoalattain算法进行多目标规划控制模型的求解，最后确定基于污染物排放总量、污染物排放浓度和污水处理能力性能指标的最优值。

3.根据权利要求2所述的一种流域水质目标优化方法，其特征在于，以COD总量a、NH₃-N总量b、TP总量c、TZn总量d、SS总量e的加权和作为污染物排放总量目标函数f₁(x)：

其中，COD总量a、NH₃-N总量b、TP总量c、TZn总量d、SS总量e，M表示多次监测的采集次数，w_a为a_i的权重系数，w_b为b_i的权重系数，w_c为c_i的权重系数，w_d为d_i的权重系数，w_e为e_i的权重系数。

4.根据权利要求2所述的一种流域水质目标优化方法，其特征在于，以实时监测周期内的平均值的加权和作为污染物排放浓度目标函数f₂(x)：

其中N表示监测周期内实时采集到的监测污染物排放浓度数据个数，w_g为g_i的权重系数，根据污染物排放浓度监测器获取排污过程中实时的污染物排放浓度g，以及考虑实际情况限制的实时污染物排放浓度平均值的约束条件。

5.根据权利要求2所述的一种流域水质目标优化方法，其特征在于，以实时污染物去除率的加权和作为污水处理能力目标函数f₃(x)：

其中排污过程中有物理净化、生物净化、化学净化三种机能，因此进行污染物去除率的三次累加，w_r为r的权重系数，根据污染物去除率分析器采集水处理设施在进行水处理作业时产生污染物去除率r，设定出生态安全所对应的污染物去除率的上下限。