生活水净化系统的自动控制策略分析

　　1 引言

　　水是人类生存的基本条件，是人类的产生和发展及人类社会文明与社会进步最重要的资源。建立完备的水工业是人类生存的基本条件和发展经济的必要条件，是水资源合理利用的最可靠保证。水危机将成为“21世纪城市里最容易引起争端的问题”，与水量减少相关联系的水质恶化亦日益加剧，我国北方地区尤甚。日趋严重的水污染无异于雪上加霜，使本来有限的水资源的相当部分失去了使用价值。近年来由水危机引起的严重后果已屡见不鲜，农业干旱、河水断流、工厂停产、地面下沉。仅全国180个城市缺水统计，每年造成的直接经济损失达4000亿元以上，更严重的是排放到水源中的汞、镉、铅、砷、挥发酚、六价硌等污染直接威胁着人们的健康，我国实际处理污水能力严重不足，处理量大约只占城市污水日排放量的10%。这些污水排放至大江大河，变成城市人们赖以生存的重要水源，如对生活水处理不好，控制不当，严重后果不堪想象。这涉及众多要解决的问题:饮用水的净化技术;水的回用技术和集成化的污水处理装置;水工业膜分离技术;开发海水资源;循环冷却水处理技术;加快水工业产品的进程，尤其是加强水工业计算机的应用与推广，计算机软件的开发，水处理的净化运行的监控系统等。本文从工程角度对生活水净化系统的相关控制策略问题作些讨论。

　　2 自动控制技术在水系统中应用存在的问题]

　　供水和排水管网数据的检测及遥控运作、水处理净化运行的监控系统目前相当落后，存在不少问题。水系统大部分具有大滞后、大惯性等特点，检测仪表不尽完善和稳定，甚至有些分析型仪表，不能连续地用于测量，给控制带来了很大的不便。

　　由于生活净化站混凝投药系统具有大惯性、大时延和不确定性等特点，人们对净化过程的机理还不是很清楚，很难通过建立过程模型来找出混凝剂投量的方法。因此，用常规控制方式对它进行控制几乎不可能。20世纪80年代国外有学者提出用净水场药剂投量的模糊控制取得了较好的控制效果，为了模拟专家的操作，该控制器的结构如图1所示。

　　图1 混凝剂投量控制结构示意图

　　即先根据统计模型确定投量的基础，然后由模糊规则确定投入量在基准值上的校正量。但是该控制器还存在一些缺陷:根据专家经验建立的模型是否能正确模拟专家的操作，有待现场测试;无自学习、自适应功能，由于水温、水质、混凝效果和澄清沉淀效果等的变化，模糊规则不会随之改变，控制效果将急剧变差，因此采用单纯模糊控制方法的控制器有待改进。认真研究水的净化过程，可以给人们带来控制策略改进的启迪。