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智慧水务 · 曝气精准控制 · 稳定达标

AI 曝气过程智能闭环控制系统

曝气是污水厂最大的电耗单元,占全厂用电 40%~60%。 系统以在线水质仪表 + AI 算法为核心,按进水负荷实时演算需氧量, 风机群控变频供气 —— 溶解氧稳得住、出水氨氮达得了、风机电费降得下。

曝气池现场 × 鼓风机房上面是供气的风机群,下面是被控的曝气池——AI 把两头连成一个闭环
System Logic

曝气控制,为什么必须交给 AI

传统曝气控制是"人工设一个 DO 定值,风机跟着 PID 转"。但污水厂的进水水量、水质、水温全天在变,节假日与雨天更是剧烈波动——定值控制必然要么过曝浪费电,要么欠曝氨氮超标。

曝气本质是一个大时滞、强扰动、多变量耦合的控制问题:进水 COD/氨氮是前馈,DO/MLSS 是反馈,风压风量耦合联 动,生化反应还有数小时的滞后。这类问题的最优解,恰恰是 AI 的主场。

系统按"15 分钟级"实时演算各生物池需氧量,直接输出风机频率与阀门开度设定,向既有 PLC 系统无扰下发——不换 PLC、不停车改造,Existing 自控架构全部保留。

对厂里意味着什么?风机电费降 20%~35%,出水氨氮波动收窄,夜班不用再盯 DO 表,报表自动生成,环保检查随时调记录。

平台分层结构

应用层 · 曝气智能调控 DO 精准控制 / 氨氮穿越预测 / 风机群控 / 能耗报表 / 报警联动
算法层 · AI 曝气决策引擎 进水负荷预测 · 需氧量演算 · 机理约束 · 风量分配寻优 · 在线自学习
数据层 · 采集与治理 在线仪表接入 · 异常剔除 · 数据补全 · 历史数据库
执行层 · 现场设备 鼓风机变频 / 电动阀门 / DO 仪 / 氨氮·COD·MLSS 在线仪表 / PLC
Core Modules

四大核心模块

从"感知负荷"到"精准供气",每个模块解决一环。

01 · AI 曝气决策引擎

以进水 COD/氨氮/水量为前馈、DO 与 MLSS 为反馈,按生物反应机理建立需氧量模型,滚动输出未来时段各池段供气量设定——比"盯 DO 调风门"提前 1~2 小时布局。

02 · 风机变频群控

多台鼓风机统一调度:按需氧量分配台数与频率,避开喘振区、控制加减载频次;主备轮换自动执行,风压母管压力稳定在设定带内。

03 · 水质联动前馈

进水水质突变(高浓度来水、雨天稀释)提前捕获,氨氮穿越风险提前预警并自动加大供气;出水在线数据回流校核,算法持续自学习整定。

04 · 能耗优化与报表

吨水电耗、单元电耗、机组效率自动统计,节能效果按月归因(负荷因素/算法因素分列);报表一键导出,支撑能源审计与碳排放核算。

Comparison

与传统定值曝气相比

同一座厂、同一套风机,差别在控制方式。

维度人工定值 / 简单 PIDAI 曝气过程智能闭环控制
DO 稳定度±1.0~2.0 mg/L 波动±0.3~0.5 mg/L
风机电耗过曝普遍,浪费 15%~30%节能 20%~35%
氨氮达标水质波动期靠人工加风穿越提前 2h 预警+自动响应
人工值守白班巡调整定值,夜班盯表无人值守,异常自动报警
改造方式—保留现有 PLC 与控制柜,无扰接入
Scenarios

适用场景

凡是有生化池、有鼓风机房的地方,都是这套系统的用武之地。

市政污水处理厂

A²O/AO/氧化沟等主流工艺,多组生物池统一调度;1~30 万吨/日规模均可适配。

工业污水站

化工、制药、印染等高波动进水,前馈预测有效应对冲击负荷,保住达标底线。

工业园区集中污水厂

多源来水水量水质差异大,按时段分策略控制,兼顾达标与电费考核。

食品/屠宰废水

高浓度有机废水需氧量大,精准供气直接决定吨水处理成本。

Platform

软件平台实景

AI曝气系统 · 上位监控组态
三维 SCADA 总览 · 生物池供气量 / DO / 风机状态一屏掌控
AI曝气系统 · 数据采集与通讯
工艺监控 · 池组运行参数与设备状态实时联动监测
AI曝气系统 · 报警管理
AI 算法中心 · 模型决策与参数寻优过程全透明可追溯
AI曝气系统 · 远程监控与调度
能耗与价值 · 电耗趋势与收益测算,节能省到看得见

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