摘 要:伴隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)進(jìn)入到了一個(gè)快速發(fā)展的黃金期，其中對(duì)污水處理技術(shù)的研究日漸受到人們的重視。但在污水處理的過(guò)程中，存在著很多不可控制性因素與特征，比如參數(shù)的時(shí)變大，多個(gè)變量耦合等，這些都使得污水處理無(wú)法達(dá)到最佳水平。傳統(tǒng)的傳感器無(wú)法接受最新的信息，也為重要變量的測(cè)量帶來(lái)了很大的困難。本文將從污水處理與軟測(cè)量的角度出發(fā)，探討軟測(cè)量技術(shù)在污水處理過(guò)程中的運(yùn)用及發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞:軟測(cè)量 污水處理 軟測(cè)量技術(shù) 運(yùn)用

中圖分類(lèi)號(hào):X703文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)08(b)-0138-01

污水處理是建立在一整套比較完整的污水處理系統(tǒng)基礎(chǔ)上的，污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)營(yíng)，需要建立一套符合實(shí)際情況的自動(dòng)控制系統(tǒng)與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。在污水處理的過(guò)程中需要很多參數(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)這些參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量并分析參數(shù)的實(shí)際價(jià)值，是確保污水處理效果的有效措施。但由于污水處理的復(fù)雜性、時(shí)變性與非線性等特征，使得污水處理系統(tǒng)中的傳感器無(wú)法正常的工作，無(wú)法檢測(cè)數(shù)據(jù)的正確性與科學(xué)性，極大地影響著污水處理的效果與效率。

1 關(guān)于軟測(cè)量技術(shù)的概述

所謂軟測(cè)量，是指依據(jù)易測(cè)、可測(cè)的過(guò)程變量與難以直接進(jìn)行檢測(cè)的待測(cè)變量的數(shù)學(xué)關(guān)系，根據(jù)某種最優(yōu)原則，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，采用某種最優(yōu)的準(zhǔn)則，對(duì)待測(cè)變量進(jìn)行估計(jì)與測(cè)量。

2 軟測(cè)量技術(shù)在污水處理過(guò)程中的基本內(nèi)容

軟測(cè)量技術(shù)的基本內(nèi)容包括以下四項(xiàng)內(nèi)容:一是輔助變量的選取;二是數(shù)據(jù)的處理;三是軟測(cè)量模型的建立;四是軟測(cè)量模型的在線校正。

2.1 針對(duì)輔助變量的選取工作

輔助變量的選取工作是基于變量的數(shù)量、變量的類(lèi)型、變量的監(jiān)測(cè)點(diǎn)三者之間相互影響相互聯(lián)系的作用之下進(jìn)行的選擇。對(duì)于變量類(lèi)型的選擇方法一般是從間接質(zhì)量的指標(biāo)出發(fā);對(duì)于變量數(shù)量的選擇，一般是從機(jī)理過(guò)程中進(jìn)行分析，在影響被估計(jì)變量的變量中去挑選主要的因素，特殊情況下可以采取回歸分析的方式尋找影響被估計(jì)變量的主要因素，在選擇的過(guò)程中，被估計(jì)變量的數(shù)量不能大于輔助變量的數(shù)量;對(duì)于變量監(jiān)測(cè)地點(diǎn)的選擇，可以采用工業(yè)控制仿真軟件進(jìn)行控制，也可以采取奇異值分解的方法進(jìn)行選擇。在輔助變量的選擇中需要堅(jiān)持的原則包括:工程的適應(yīng)性、特異性、精確性、靈敏性。在這些原則下，輔助變量的選擇將變得更加科學(xué)、準(zhǔn)確。

2.2 針對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理工作

測(cè)量數(shù)據(jù)的處理工作的基本內(nèi)容包括誤差的調(diào)整與數(shù)據(jù)的交換兩個(gè)方面的內(nèi)容。在污水處理現(xiàn)場(chǎng)采集的測(cè)量數(shù)據(jù)，由于受到測(cè)量環(huán)境與儀器精確度的影響，在一般情況下會(huì)產(chǎn)生誤差，將在一定程度上降低軟測(cè)量的精度，所以測(cè)量數(shù)據(jù)需要進(jìn)行誤差的調(diào)整。在調(diào)整的過(guò)程中，需要對(duì)測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)失誤差、隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差進(jìn)行調(diào)整。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過(guò)程中，還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，以保證測(cè)量質(zhì)量的提升，是輸入正確、精確數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)交換的內(nèi)容包括:權(quán)函數(shù)、標(biāo)度、轉(zhuǎn)換。對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)度，將有助于提高算法的穩(wěn)定性與精度;對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將有助于降低非線性的特征對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響;對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注權(quán)函數(shù)，將有助于我們對(duì)檢測(cè)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)的估計(jì)。

2.3 軟測(cè)量模型的建立

軟測(cè)量模型的建立是軟測(cè)量技術(shù)的核心方面，要在污水處理的過(guò)程中建立軟測(cè)量模型，需要利用二次變量來(lái)實(shí)現(xiàn)待測(cè)變量的檢測(cè)與估計(jì)。比較常見(jiàn)的軟測(cè)量模型建立方法有三個(gè):一是建立在回歸分析方法的基礎(chǔ)上建立模型，二是在工藝機(jī)理基礎(chǔ)上建立模型，三是在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建立模型。

第一種方法在軟測(cè)量進(jìn)行建模的過(guò)程中比較常見(jiàn)，它比較適合于非線性污水處理的過(guò)程，并具有良好的效果與價(jià)值。第二種方法由于需要熟識(shí)工藝機(jī)理的各種知識(shí)體系，并且它所涉及的參數(shù)太多，不太適用于污水處理的監(jiān)測(cè)。第三種方法由于充分地利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，可以直接的進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸出與建模，減少了很多建模的步驟，在污水處理方法的發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

2.4 針對(duì)軟測(cè)量模型的校正工作

軟測(cè)量的模型建立之初，由于污水處理的監(jiān)測(cè)地點(diǎn)可能隨時(shí)會(huì)發(fā)生變化，是不能直接的應(yīng)用于污水處理流程之中的，需要對(duì)其進(jìn)行校正的工作。當(dāng)前最常用的校正方法是利用分析儀器對(duì)監(jiān)測(cè)的離線值進(jìn)行在線的校正，還有一種方法是KaIman濾波技術(shù)，它可以在線對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)及參數(shù)進(jìn)行校正。

3 軟測(cè)量技術(shù)在污水處理過(guò)程中的運(yùn)用

3.1 軟測(cè)量技術(shù)運(yùn)用與污水處理系統(tǒng)中的故障診斷

在污水處理的過(guò)程中，各種各樣的不正常現(xiàn)象都有出現(xiàn)的可能，在一定程度上可能導(dǎo)致污水處理系統(tǒng)處理過(guò)的水，水質(zhì)質(zhì)量下降，甚至可能會(huì)導(dǎo)致整套污水處理系統(tǒng)癱瘓。將軟測(cè)量技術(shù)有效地應(yīng)用于污水處理的過(guò)程中，再輔助以故障診斷技術(shù)，不僅可以減少因?yàn)槲鬯幚淼臅r(shí)變性與復(fù)雜性所引起的誤差，而且可以降低污水處理的生產(chǎn)成本，減少工作人員的工作量，提升污水處理的質(zhì)量與水平。

3.2 軟測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于污水處理過(guò)程中的優(yōu)化

在污水處理的過(guò)程中很容易會(huì)遇到在線監(jiān)測(cè)參數(shù)估計(jì)不準(zhǔn)確的狀況，這極易導(dǎo)致物料與能源的過(guò)度消耗，無(wú)法達(dá)到國(guó)家處理污水的標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法達(dá)到處理污水的初衷。將軟測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于此，可以最大限度的保證在線監(jiān)測(cè)參數(shù)的精確性與污水處理設(shè)備的正常運(yùn)行，在一定程度上降低能源與物力的消耗，從而達(dá)到污水處理的最終目的。

軟測(cè)量技術(shù)還可以應(yīng)用于SBR工程循環(huán)時(shí)間的估計(jì)流程中，所謂SBR，即按照間歇的方式利用一種活性污泥法進(jìn)行污水處理的方法。它雖然具有很大的靈活性，但在時(shí)間的固定方面很大的弊端。而軟測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，可以在最短的時(shí)間獲取SBR運(yùn)行過(guò)程中每一個(gè)階段中最優(yōu)的污水處理時(shí)間，根據(jù)污水處理的不同需要，進(jìn)行科學(xué)地分階段控制處理，這樣不僅優(yōu)化了整套SBR處理污水的工藝，節(jié)約了時(shí)間與空間，而且降低了生產(chǎn)成本，提升了污水處理的效率與經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

在污水的處理過(guò)程中，存在著監(jiān)測(cè)參數(shù)時(shí)常變化、多個(gè)變量耦合等問(wèn)題，這為污水處理的監(jiān)測(cè)與控制帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。將軟測(cè)量技術(shù)有計(jì)劃地運(yùn)用與污水處理過(guò)程中，將在很大程度上優(yōu)化污水處理的全過(guò)程，減少不必要的污水處理步驟，降低了生產(chǎn)成本與時(shí)間成本，提升了污水處理的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

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