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船舶生活污水处理装置选型与控制研究
| 论文题名： | 船舶生活污水处理装置选型与控制研究 |
| 关键词： | 船舶生活污水处理装置;设备选型;控制策略;状态监控 |
| 摘要： | 随着航运业的不断发展，船舶所产生的污染对海洋生态环境的影响不可忽视。在船舶所产生的污染中，生活污水作为其中重要的一环，需要经过一系列有效的处理后才能不对环境造成危害。不同类型船舶必须根据各自特点选择安装生活污水处理系统，同时还要对生活污水处理系统的运行进行实时监控，保证其系统与功能的正常。本文针对生活污水处理系统选型配置与运行实时监控问题进行研究，主要工作如下： （1）分析对比了主要生活污水处理方式和典型装置的处理特点后，根据目标船型需求建立船舶生活污水处理装置评价指标体系，根据所选评价指标，采用主客观相结合的AHP-EWM赋权方法确定权重，并使用模糊综合评价的方法进行评估选择出了最优装置方案，完成对船舶生活污水处理装置的选型。 （2）根据所选择的最优方案，采用莫氏方程分析了微生物的生长特性，并用物料守恒定律对其活性污泥曝气反应过程进行建模，在分析了模型的可控性和稳定性后，通过改变其零极点的方式对其稳定性进行改善。针对所建立的模型，分别采用Fuzzy-PID和FNNPID的控制策略对仿真模型进行控制，并与传统PID控制策略进行对比，结果表明，在给定不同工况的阶跃信号后，FNNPID控制器相比于其他两种控制策略能达到调节时间更快、超调量更小，控制效果更好。为验证控制系统的可靠性，给仿真模型施加了一定量的扰动，FNNPID控制策略下所达到稳态所需的时间较少，且脉冲扰动幅值也较少。 （3）考虑船舶生活污水处理系统对稳定性和可靠性的需求，选择适用于目标船型的PLC、传感器、通信模块等，搭建船舶生活污水处理监控系统，对其功能模块控制程序进行设计；采用UDP通信方式实现工控上位机和下位机的通信；采用4GUSR-G771模块实现了船端与岸基协同控制；通过TwinCAT3TargetforSimulink模块实现将复杂控制策略导入到PLC中的功能；采用C#语言WPF框架分别完成船端上位机人机交互界面和岸端监控界面的开发，在此基础上采用微信小程序的方式实现移动端数据监控的功能。 |
| 作者： | 李睿 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 杨志勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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