专利名称：一种基于BIM 的智能曝气系统装置
专利号：ZL201920739507.7
专利类型：实用新型
授权日期：2020.6.16
专利权人：中国市政工程中南设计研究总院有限公司
发明人：齐鸣、陈燕波、龙程理、张辛平、吴迪、谭国华、李芳芳、戴龙
(一)发明创新点
利用中控室SCADA系统、智能曝气决策单元、BIM移动端设备、BIM厂端设备、AAO生物池采集单元、曝气硬件设备单元等内容提出并建立了基于国际水协ASM模型的智能曝气控制系统。通过建立基于大数据、云计算、物联网、人工智能、BIM等技术并采用4前馈＋模型＋反馈"的多因子曝气控制方式,以理论需氧量计算公式为核心,综合考虑入水水质及污水处理厂运行情况,动态、实时计算单位时间所需曝气量并进行精准调节,并结合BIM 技术进行了可视化展示。
(二)应用领域和范围
可广泛应用于各类污水处理厂、再生水厂、水环境综合治理项目,为曝气环节提供全流程智能化控制。该系统无需增加任何硬件设备和自控改造,仅需在原有中控系统中增加对应软件模块即可通过人工智能算法进行曝气智能调节,具有适用性强、建设周期短、投资费用少等特点,完全满足新建水厂、已建水厂、改造水厂的差异化使用需求。
(三)实施效果
智能曝气系统高了曝气设备控制精确性,降低了污水处理厂运行能耗,比常规曝气量控制方法节省电耗10%～15%,并可以提高污水处理厂出水水质达标稳定性,实现节能降耗目标。
(四)产业化及市场应用情况
本专利技术应用于武汉江夏污水处理厂(设计规模15万m3/d)两年多,智能曝气系统使得曝气耗电量降低10%～15%,同时确保污水处理厂曝气设备运行稳定性大大提升,确保了生产稳定、高效的运行。目前该专利技术已在湖北、四川、重庆、广东、海南等处多项污水处理厂建设项目设计方案中应用,将推动污水处理行业整体智能化提升并助力4碳达峰、碳中和”目标实现。
(五)技术优势
利用大数据、物联网、云计算、人工智能、BIM 等技术建立基于BIM 的智能曝气系统,采用多层感知神经网络算法,模拟计算所需要的气量,通过控制鼓风机、阀门进行联合调节使得各好氧区内需气量达到所需气量,同时通过溶解氧实际浓度作为反馈值来进行修正,从而实现曝气的精确按需调节,很好地解决了传统污水处理厂曝气量调节一般以生化池DO监测值为依据,通过手动控制或 PID 控制调节阀门开度,严重依赖人工经验,导致曝气精度不高、存在较大的滞后效应、生化池溶解氧波动较大的问题。
(六)专利运用及保护
本专利已获授权,形成自有专有技术的保护,同时建立起4产学研用"一体化机制,在武汉江夏污水处理厂实际投入应用并在湖北、四川、重庆、广东、海南等处多项污水处理厂新建、改造项目中纳入设计内容并获得专家评审组与业主一致认可与好评,目前产品正在不断升级迭代,实现与市场需要的进一步深度融合,全面推进污水处理厂智能化控制。
(七)效益分析
智能曝气系统自2018年7月在武汉江夏污水处理厂投入使用两年多,使得曝气耗电量整体降低10%～15%,累计为污水处理厂产生直接经济效益近 200 万元,同时 BIM 展示形式与曝气系统全自动高效稳定运行,使得污水处理厂运维水平极大提升的同时也减少一线操作人员工作强度和人数,进而降低企业运维成本与人力成本。随着本专利技术在污水处理全领域的推广和应用,将会创显著的造经济效益、社会效益和生态效益,为水务行业绿色、高效、科学地发展保驾护航。
(八)应用前景
智能曝气系统在污水处理领域的深入使用,能够为运营企业实现节能降耗,创造极其可观的经济效益,同时推动智能曝气技术的发展,确保污水处理能力,提高运营企业整体运维水平,对环境保护起到积极效应,产生巨大的社会效益和生态效益,对中国水环境治理释放出极大正能量。
(九)获奖情况
1.AEC全球卓越BIM 大赛最佳实践奖第一名
2.中国勘察设计协会市政水务与环境类BIM 应用第一名
3.中国勘察设计协会拓展应用类BIM 应用第一名
4.中国勘察设计协会拓展应用类BIM 应用第三名
5.中国图学学会全国BIM大赛设计组优秀奖
6.湖北省勘察设计协会BIM设计竞赛工业工程二等奖
7.湖北省工程勘察设计计算机软件推荐项目一等设计水平
津公网安备 12010102000028号
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