水厂二级泵房泵组智能化控制系统设计与应用

以某自来水厂的二级泵房为研究对象,设计泵组智能化控制系统,实现自来水厂智能化控制的需求,提升智能化运行水平。系统包括泵组优选模型和能效评估模型。基于该厂历史运行数据,对水泵特性曲线进行校核,采用遗传算法建立了泵组优选模型。同时,通过效率和配水单位电耗的计算,对泵组能耗进行实时评估。所建的泵组优选模型可根据具体应用场景对目标函数进行相应约束。通过改进初始化种群,可有效地提高算法的求解速度,实现二级泵房实时智能化控制。现场应用结果表明,通过该系统的优化调度,二级泵房泵组的配水单位电耗降低了17.4%、效率提高了5.6%、泵组运行效率不低于80%,节能效果较好。该系统适用于水厂泵房的优化控制,对泵站的节能降耗起着指导性作用。

基于智能算法的化学除磷加药系统设计

阐述污水处理化学除磷加药的优化控制,多模式智能加药系统的设计,通过投加率、摩尔比和神经网络预测模式的设计,结合机理分析与数理建模,帮助构建可迭代式优化的加药运行机制,实现随水质变化的动态智能加药优化,从而提升低碳稳定运行能力。

污水处理厂脱氮生物滤池的自动控制方法研究

污水处理厂通常在二级生物池后增加高效沉淀池与脱氮生物滤池以进行提标改造,从而达到出水A级排放标准的目的。结合某污水处理厂脱氮生物滤池的工程实践,对滤池的全自动生产控制进行了研究,提出了一种自动控制方法。首先,采用时序顺控法实现反冲洗控制流程,以满足全工艺自动化要求。其次,采用冒泡法实现优先级选择,解决了控制模式单一的问题。最后,设计了滤池构筑物三维图作为终端界面辅助,增强了上位机系统的可读性。该方法在传统的自控方案上作了一定的优化,使滤池可在多种控制模式下运行,达到全自动与可视化运行的水平。该方法不仅可以为水厂运营减少人力成本,还可以为其他滤池模型的自控专业与工艺研究人员提供参考。

基于Web技术的通用巡检路径绘制方法研究与应用

为了解决传统巡检路径绘制存在的地图经纬度坐标定位精度存在误差,无法方便地配置巡检底图,巡检点位多造成点位坐标数据的标记更新操作繁琐、枯燥,生产现场通讯条件复杂需满足离线使用的要求等问题,提出一种基于Web技术的通用巡检路径绘制方法,通过使用HTML、CSS、JavaScript以及localStorage本地存储技术实现了通用巡检路径的绘制。通过性能对比验证试验验证了使用不同循环渲染机制的效果差异。在不同项目生产运营系统的巡检模块中应用效果表明:实现的巡检路径绘制方法解决了上述几方面问题,效果良好,具有很好的推广使用价值。

基于SOA和柔性制造技术的生产调度系统

针对制造业生产车间执行层普遍存在信息孤岛、生产运行模式单一、加工对象切换时间长的问题,设计了基于柔性制造技术的车间控制流程,以及一种基于面向服务的架构(SOA)的服务总线技术(ESB)的生产调度系统。生产调度系统采用Spring,Spring MVC,Mybatis搭建系统框架,集成Activiti工作流引擎。通过对各系统的集成使车间生产、物流、仓储系统互联互通且统一协调调度,生产调度逻辑的灵活设计实现了柔性制造系统。实践表明,该调度系统实现了可视、高效、柔性的自动化生产,提高了生产车间的信息物理集成性与生产智能化,在离散制造业具有应用价值。

基于机器视觉的多级分析絮凝加药表征系统

阐述为了实现直观实时观测自来水厂絮凝加药信息,研制了基于机器视觉的絮凝加药表征系统,通过采集单元、处理单元和分析单元的设计,完成了基于多级图像分析的絮体信息模型建立和全流程自动识别,并初步建立了絮体信息与进水水质、水量和加药量之间的相关性分析,从而实现自来水厂絮凝加药工艺控制的精准化和智能化。

基于机器视觉的曝气监控系统设计

阐述污水处理生物池曝气状态的监控和识别,基于机器视觉的曝气监控系统的设计,集成摄像头接入、样本采集、模型训练和工控及业务系统的数据对接,建立基于卷积神经网络的曝气图像识别模型并进行了模型验证。此系统在污水厂生物池应用,建立曝气图像获取、识别、报警的联动机制,从而实现水厂智能化巡检。

井下钻柱振动信号的测量及振动激励源研究

为深入认识钻井过程中井下钻柱振动的特征、明确振动激励源,利用ESM存储式测量系统对某超深井旋转钻进过程中的振动信号进行了测量,并分析了钻柱粘滑和涡动的主要特征;以此为基础,分别采用快速傅里叶变换和短时傅里叶变换方法对钻柱振动信息进行频域和时频分析,确定了引起钻柱振动的主要频率,进而明确了其振动激励源。研究发现:钻柱发生粘滑运动时,三轴加速度呈同步周期性变化,其周期为10 s,主要频率成分为0.1 Hz;钻柱发生涡动时,三轴加速度均呈杂乱无章的不规则波动,主要振动频率为钻头转速的2倍频、转盘转速的1~5倍频。实例分析结果表明,引起钻柱涡动的激励源主要有钻头与地层的相互作用、稳定器或Power-V系统与井壁的摩擦等,为制定减振措施提供了理论依据。

基于TimeGAN-CNN-LSTM模型的河流水质预测研究

为精确预测河流水质中的铵离子(NH_(4)^(+))浓度,针对某公开水质数据进行了研究,提出了一种基于时间序列对抗生成网络(TimeGAN)、卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络的混合模型。使用TimeGAN对河流水质历史数据进行数据增强,生成合成时间序列数据;采用CNN对输入的数据进行特征提取,并通过全连接层将数据输入到LSTM中得到预测值,从而建立TimeGANCNN-LSTM河流水质预测模型。试验结果表明,模型预测效果良好,其平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和决定系数(R^(2))分别为0.07、0.08和0.97,比CNN-LSTM模型分别提高了45.45%、47.06%和19.75%,比LSTM模型分别提高了50%、50%和21.25%。TimeGAN-CNN-LSTM既解决了训练模型时数据不充分的问题,又能够充分提取水质数据在时间和空间上的特征,具有较高的应用价值。

基于卷积神经网络的漏液视觉检测

针对在工厂内设备结构复杂、杂物种类众多、地面磨损严重的现场环境下进行漏液检测时,传统图像处理方法准确率低的问题,本文提出一种基于CNN的漏液检测算法。通过对漏液检测问题进行分析,制作数据集,建立VGG16模型并结合早停算法训练样本,避免过拟合状态,实现了对复杂管道的漏液快速自动检测。在工业现场,该方法可以准确识别漏液并减小噪声干扰的影响。最终通过与多种图像处理方法作对比验证了本文算法的优越性。结果表明,该算法测试准确率可以达到99.44%,预测准确率达到97.0%,高于传统图像处理算法的准确率,且单张图片预测时间约0.2 s,满足工业现场的检测需求。

基于人工神经网络的污水处理出水水质预测模型

出水水质稳定达标是污水处理行业所追求的目标,但目前并没有成熟的污水处理出水水质预测模型。基于活性污泥法污水处理工艺技术原理及上海某污水处理厂工艺运行数据,考虑与污水处理出水水质密切相关的7个因素,即进水化学需氧量、氨氮、pH值、生物池配水流量、曝气量、溶解氧、污泥浓度,采用BP神经网络算法建立污水处理出水COD和氨氮预测模型,并对模型准确性进行了验证。结果表明,所建模型预测出水COD和氨氮与实测结果相吻合,出水COD预测误差在±2.5mg/L范围内,出水氨氮预测误差在±1.0mg/L范围内,为污水处理工艺高效、稳定运行提供指导。

数字孪生技术在水厂运管监控中的设计与实现

当前,数字孪生技术在水务行业应用较少,主要应用在简单的三维仿真介绍方面,对水厂生产管理的帮助较小。以具体水厂为研究对象,在厂内现有自动化和数字化的基础上,规划、设计数字孪生系统应用场景,并针对典型技术问题研究实现方案。根据水厂运管特点,数字孪生系统设计内容包括数字水厂、漫游导览、厂内管线、工艺巡检和安防视频等模块的功能点,以及为实现这些功能所需要采用的技术手段,如数据编码、流媒体、应用程序接口(API)和网络编程等。通过规划和开发,实现了数字孪生系统在生产过程监控、设备运维保障及厂区安全生产三方面以及三者之间的高效集成和联动,为水厂基层操作人员和管理人员提供了新的运管工具和方法,满足了实际应用和介绍展示需要。本次研究为后续进一步深化完善水厂运管数字孪生系统奠定基础。

先进过程控制在煤化工行业示范及应用展望

煤气化作为现代煤化工的核心技术,担负着全生产链主要化工原料(一氧化碳、氢气)和能源(蒸汽)的供应,是煤化工全厂装置“安稳长满优”运行的关键。以煤气化装置为例,论述了如何通过先进过程控制改善当前装置自动化投用率、可靠性,及劳动效率,探讨如何将工艺机理模型及大数据分析模型相结合,以实现全流程的闭环控制与实时优化,并为未来煤化工企业实现全厂智能化探索方向。

基于Activiti工作流的玻璃盖板生产业务流程设计与实现

为实现玻璃盖板行业的智能化生产及网络化的管理和运营,提出采用Activiti工作流技术。结合当前主流的Spring、SpringMVC、Mybatis软件系统开发框架,设计玻璃盖板行业生产的主要业务流程,实现ERP任务单到生产工单的在线业务处理。通过Activiti的流程定义功能,结合PDM工艺信息,实现玻璃盖板行业生产任务的线上管理与分配及生产工艺的在线指导。根据广东某玻璃盖板生产企业的运营试用,证明了其具有很高的实用性。

北方城市污水处理厂冬季污泥的特性

当前在处理城市污水时,应用的最为广泛的生物处理工艺为活性污泥法,由于北方城市冬季温度低,降低了活性污泥系统的微生物活性,从而影响了城市污水的处理效果。文章分析了活性污泥处理工艺、北方冬季城市污水处理厂活性污泥特性,并提出了相应的改进措施。

城市水污染现状及其治理对策研究

水资源是人类生存的重要资源,因此污水治理是一个重点课题,本文主要分析了造成城市水污染的原因,针对城市水污染治理政策机制不健全、治理技术滞后等问题提出了相应的治理对策,期望为我国城市水污染的防治提供一定的理论支持,以有效遏制我国城市水污染。

MBR离线化学清洗的自动控制实现

依据MBR污染的原理及化学清洗的流程,设计了基于PLC的离线化学清洗流程控制系统,实现了离线化学清洗现场无人值守的自动控制。

基于Flutter的工业生产运维App设计与实现

为满足工业生产企业对日常生产运维工作过程中便携性的实际需求,结合现有生产运维平台生产运维功能和数据,使用最新的跨平台移动端开发框架Flutter,设计与实现了一套覆盖污水处理、污泥处理、能源站等多种企业场景,支持报修工单生成,实时查看工单状态、报修进度、消息提醒以及生产监视数据曲线图表等功能的闭环、高效的报修、维保、例行巡检的高质量工业App。将报修、维修、故障查询各流程有机结合,为相关企业用户提供了精简流程、提高效率、掌控成本的维修支持服务。有效地提高了生产运维效率,降低了运维管理成本,产生了较好的经济效益。

智慧化污水厂新型安全管控模式研究

针对污水厂重点区域构建安全风险诊断系统,形成一套集人员定位、门禁、视频监控和报警显示相结合的新型安全管控模式,实现各个环节的联动。使用安全风险评价对重点区域中发生的不安全状况进行诊断,明确厂区风险等级、应采取的安全措施等,为污水处理厂提供安全、健康、方便、舒适、快捷、开放的工作环境,提升其智慧化管理水平。研究内容的成功落地将为智慧化污水厂安全管控模式的发展提供参考。

自来水自动采样留样仪设计及实现

自来水在居民生活中不可或缺,而自来水水质更是重中之重。目前,自来水厂出水口水样采集均为人工手动采样。在此背景下,基于提升自来水厂工业化水平,设计并实现了一种自来水自动采样留样仪。根据需求提出了设计方案,并进行了硬件和软件两方面设计。在硬件方面,以2~4℃的恒温冷藏柜、真空可收缩留样水袋、抽拉式采样架等作为结构主体,选择了SIMATIC S7-1200控制器、温湿度探测器、漏水探测器等,从而实现自控和数据采集。在软件方面,采用了仪器自动运行+上位机监控的模式。控制器通过判断时间进行每小时整点采样留样工作,并实时监测仪器状态,将相关数据传至上位机。同时,设计了上位机页面进行远程监控操作。所设计的自来水自动采样留样仪实现了自动采样留样所需功能。现场测试和试验验证了该设计的成功。