Wyniki 1-6 spośród 6 dla zapytania: authorDesc:"Robert PIOTROWSKI"

Przegląd, analiza działania i ocena algorytmów sterowania stężeniem tlenu z wykorzystaniem pomiarów związków azotu


  Oczyszczalnia ścieków jest złożonym przemysłowym systemem sterowania. Stężenie tlenu jest podstawowym parametrem wpływającym na efektywność zachodzenia procesów biologicznych w oczyszczalni ścieków. W artykule dokonano przeglądu podstawowych algorytmów sterowania stężeniem tlenu z użyciem dodatkowych pomiarów wybranych związków azotu. Przedstawiono prace badawcze z ostatnich kilkunastu lat i dokonano ich oceny.1. Wprowadzenie Oczyszczalnia ścieków jest złożonym systemem z wieloma procesami zachodzącymi w tym samym czasie i wzajemnie zależnymi. W ogólnym przypadku dzieli się ona na trzy części: mechaniczną, biologiczną i chemiczną. W artykule rozważana jest druga z nich. W biologicznym oczyszczaniu ścieków bakterie wykorzystują związki organiczne i nieorganiczne zawarte w ściekach do zaspokojenia swoich potrzeb życiowych. Celem pracy oczyszczalni jest zapewnienie takich warunków, dla specjalnie dobranych bakterii, aby optymalizować procesy rozkładu materii organicznej w ściekach. Powszechnie stosowanymi technologiami biologicznego oczyszczania ścieków są: złoża biologiczne, metody beztlenowe i osad czynny. Bez względu na wykorzystaną metodę, głównym celem oczyszczania jest usunięcie związków azotu i/lub fosforu [5, 25, 29]. Podstawowym źródłem azotu w ściekach jest powietrze i rozkład azotu organicznego zawartego w materii organicznej. Biologiczne usuwanie azotu ze ścieków polega na stworzeniu takich warunków pracy oczyszczalni, aby przyspieszyć przemiany azotu, przebiegających w przyrodzie w warunkach naturalnych. Zachodzi przy tym szereg złożonych procesów, z których najważniejsze to nitryfikacja, denitryfikacja i defosfatacja. Proces nitryfikacji można podzielić na dwa etapy: utlenienie azotu amonowego N-NH4 do azotu azotynowego N-NO2 i ich utlenienie do azotu azotanowego N-NO3. Bakterie biorące udział w tych procesach dla swojego rozwoju wymagają obecności tlenu [5, 25, 29]. GAZ, WODA I TECHNIKA SANITARNA ■ LISTOPAD [...]

Procesy napowietrzania - opis i modelowanie


  Streszczenie: Biologiczne oczyszczanie ścieków stanowi podstawową grupę procesów w oczyszczalni ścieków. O efektywności i koszcie ich zachodzenia decydujący wpływ ma napowietrzanie ścieków. Jest ono najczęściej zrealizowane przy pomocy instalacji napowietrzającej. W artykule opisano wpływ napowietrzania ścieków na przebieg procesów biologicznych i szczegółowo przedstawiono elementy instalacji napowietrzającej. Następnie opracowano model matematyczny przykładowej instalacji napowietrzającej pracującej w oczyszczalni ścieków. Na zakończenie przedstawiono testy symulacyjne i analizę wyników opracowanego modelu.Oczyszczalnia ścieków jest systemem złożonym z dużej liczby skomplikowanych procesów fizycznych, biologicznych i chemicznych. Dzieli się ją na część mechaniczną, chemiczną i biologiczną. Biologiczne oczyszczanie ścieków ma na celu eliminację zanieczyszczeń, które nie zostały usunięte podczas oczyszczania mechanicznego. Dotyczy to głównie związków organicznych (węgla) oraz związków azotu i fosforu. Bakterie wykorzystują związki organiczne i nieorganiczne zawarte w ściekach do zaspokojenia swoich potrzeb życiowych. Zapewnienie odpowiednich warunków mikroorganizmom oczyszczającym ścieki, począwszy od fazy, w której bakterie przyzwyczajają się do nowych warunków, poprzez ich rozmnażanie i rozwój, aż po obumieranie, jest warunkiem koniecznym dla ich prawidłowej pracy. Procesy biologiczne można realizować różnymi metodami, z których najczęściej wykorzystuje się następujące technologie: na złożach biologicznych, beztlenową i z użyciem osadu czynnego [6]. Ostatnia z wymienionych jest przedmiotem artykułu. Osad czynny stanowi kłaczkowatą zawiesinę mikroorganizmów. Kłaczki osadu czynnego odznaczają się dużymi zdolnościami sorpcyjnymi i aktywnością biologiczną, gdyż zawierają obfitą mikroflorę, np. bakterie, drożdże. Mają one strukturę gąbczastą, dzięki czemu tworzą dużą powierzchnię czynną, zdolną do absorbowania związków organiczn[...]

Estymacja respiracji wykorzystująca pomiar stężenia tlenu w SBR DOI:10.15199/17.2018.4.4


  Stężenie tlenu w biologicznej części oczyszczalni ścieków stanowi zasadniczy parametr decydujący o efektywnym oczyszczaniu ścieków. Zbyt niskie wartości tlenu hamują niektóre procesy biologiczne, np. nitryfi kację. Doprowadzenie zbyt dużych ilości tlenu, niż wymagają tego warunki technologiczne, nie powoduje wzrostu wydajności zachodzących zjawisk, a tylko zwiększa koszty napowietrzania. W typowej oczyszczalni ścieków szacuje się je na poziomie 40-60% całkowitych kosztów operacyjnych. Badania naukowe związane z projektowaniem nowoczesnych algorytmów sterowania stężeniem tlenu i napowietrzaniem prowadzone są od kilkunastu lat przez pracowników i doktorantów z Katedry Inżynierii Systemów Sterowania na Wydziale Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, np. [2,6,7,13,15,16,17,21]. Konsumpcja tlenu przez bakterie w oczyszczalni ścieków wynika z zachodzenia reakcji biochemicznych związanych z tlenem. Podstawowymi wielkościami wpływającymi na ubytek tlenu są: temperatura, stężenie biomasy i stężenie pożywki. Szybkość tego procesu podczas biologicznego usuwania związków azotu i fosforu to respiracja. Istnieją już techniczne możliwości pomiaru on-line respiracji. Respirometry mierzą ilość tlenu w jednostce objętości i czasu, pochłanianą przez mikroorganizmy znajdujące się w osadzie czynnym, np. [3,11]. W niektórych pracach [10,14,19,25] zakłada się pomiar respiracji i fakt ten wykorzystuje się w monitorowaniu i sterowaniu procesami osadu czynnego, w tym stężeniem tlenu. Ze względu na bardzo wysokie koszty urządzeń, w polskich oczyszczalniach (i w większości na świecie) nie instaluje się respirometrów. Zatem zachodzi konieczność oszacowania tej wielkości. W literaturze można spotkać różne metody estymacji respiracji [4,9,12,22,24]. W 1960 r. po raz pierwszy przedstawiono metodę fi ltracji dynamicznej, tzw. fi ltr Kalmana (ang. Kalman Filter - KF), która stała się jedną z najpopularniejszych metod estymacji statystycznie opty[...]

Optymalizacja procesów biologicznych w oczyszczalni ścieków typu SBR DOI:10.15199/17.2018.9.6


  1. Wprowadzenie Postęp cywilizacyjny skutkuje wzrostem ilości produkowanych zanieczyszczeń i ścieków. Z drugiej strony zaostrza się krajowe i międzynarodowe przepisy dotyczące ich utylizacji. Przyczynia się to do inwestycji w gospodarkę wodno-ściekową, w tym do budowy i modernizacji oczyszczalni ścieków. Niestety pomimo wielomilionowych nakładów finansowych, w tym z programów europejskich, w wielu spółkach wodno-ściekowych, istniejąca infrastruktura sprzętowo-programowa nie jest w pełni wykorzystywana, a nowoczesne metody sterowania i optymalizacja nie są używane w oczyszczalniach ścieków. Wieloletnie prace badawcze dotyczące optymalizacji pracy oczyszczalni ścieków są dowodem na to, że bez ingerencji w strukturę sprzętową oczyszczalni ścieków, możliwe jest znaczne obniżenie kosztów operacyjnych, np. zużycia energii. W pracach badawczych oprócz pomiaru stężenia tlenu, do optymalizacji procesów biologicznych wykorzystuje się też inne pomiary, np. pH, potencjał redox (ang. Oxidation Reduction Potential - ORP), wskaźnik szybkości poboru tlenu (ang. Oxygen Uptake Rate - OUR), czas napowietrzania, kolejność faz (tlenowa/beztlenowa), liczbę faz [5,7-8,14,16]. Praca stanowi kontynuację badań przedstawionych w [10- 11,13]. W artykule opracowano model decyzyjny. Następnie rozwiązano nieliniowe, niewypukłe i hybrydowe (ze względu na postać zmiennych decyzyjnych) zadanie optymalizacji. Celem było znalezienie optymalnej trajektorii zadanej stężenia tlenu DOzad., która przyczyniłaby się do zmniejszenia kosztów związanych z napowietrzaniem ścieków. 2. Obiekt badań Obiektem badań jest mechaniczno-biologiczno-chemiczna oczyszczalnia ścieków typu wsadowego (ang. Sequencing Batch Reactor - SBR) w Swarzewie (rysunek 1). Szczególna uwaga zostanie poświęcona części biologicznej, ponieważ z nią związana jest optymalizacja pracy reaktora. *) Robert Piotrowski - Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki, ul. G. Narutowicza 11/12, [...]

Hardware implementation of digital image stabilization using optical flow algorithm and FPGA technology


  Analysis of the moving objects is exploited in various applications, e.g., security and monitoring systems, automatic robot control, etc. The motion can be a result of both the moving objects and the moving camera. In many cases, the camera movement is unwelcome and has to be compensated before further processing of the image. There are several types of image stabilization systems including electronic, mechanical, and digital ones. In this paper, we present a digital image stabilization (DIS) system based on the modified optical flow algorithm and FPGA hardware realization. Digital image stabilization (DIS) algorithm can be divided into two basic blocks. The first block determines the local motion (LM) and the global motion (GM) of pixels, whereas the second block carries out [...]

Ultra-low power analogue CMOS vision chip

Czytaj za darmo! »

The paper presents a project and results of testing of an analogue vision chip, which performs low-level convolutional image processing algorithms in real time. The prototype chip is implemented in 0.35 m CMOS technology, contains SIMD matrix of analogue processing elements of size 64 x 64. The dimensions of the matrix topography is 2.2 mm x 2.2 mm, giving the density of 877 processors per mm2. Matrix dissipates less than 0.4 mW of power under 3.3 V supply and at the speed of image processing 100 frames/s. Streszczenie. W artykule przedstawiono projekt i wyniki badań scalonego analogowego układu wizyjnego, który wykonuje splotowe niskopoziomowe algorytmy przetwarzania obrazu w czasie rzeczywistym. Układ prototypowy został wykonany w technologii CMOS 0,35 μm i zawiera matrycę SIMD procesorów analogowych o rozmiarze 64 x 64. Wymiary topografii matrycy wynoszą 2,2 mm x 2,2 mm, co daje gęstość 877 procesorów na mm2. Matryca pobiera moc mniejszą niż 0,4 mW ze źródła zasilającego 3,3 V przy szybkości przetwarzania obrazów 100 kl/s. (Mikromocowy procesor analogowy CMOS do wstępnego przetwarzania obrazu). Keywords: CMOS analogue circuits, image processing, analogue processors. Słowa kluczowe: układy analogowe CMOS, przetwarzanie obrazu, procesory analogowe. Introduction The vision sensors integrated together with a specialized microprocessor on a common silicon substrate, called vision chips, find applications in many technical areas, like: robotics, biomedical implants, systems controlling the road traffic, and automatic navigation systems. The main role of the vision chips is image detection and low-level, early-vision image processing, which typically includes: smoothing, edge detection, noise reduction, sharpening, etc. For autonomous systems, like robots or biomedical implants, the low-power operation is very important, because such systems are typically batterypowered. There are two main methods of the vision chips silico[...]

 Strona 1