Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Nadzorni sistem vodenja za celostno optimizacijo delovanja čistilnih naprav za čiščenje odpadnih voda

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.06.00  Tehnika  Sistemi in kibernetika   

Koda Veda Področje
2.02  Tehniške in tehnološke vede  Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring 
Ključne besede
Celostno vodenje; čiščenje odpadne vode; brezmodelna optimizacija; iskanje ekstrema; študijski model; izraba energije
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (17)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  30172  dr. Damjan Balabanič  Varstvo okolja  Raziskovalec  2023 - 2024  110 
2.  39218  dr. Gregor Černe  Sistemi in kibernetika  Raziskovalec  2021 - 2024 
3.  38592  Kristina Ficko  Ekonomija  Raziskovalec  2021 - 2024 
4.  38590  Stanislav Galič  Upravne in organizacijske vede  Raziskovalec  2021 
5.  35875  Marjeta Grahek    Tehnični sodelavec  2021 - 2022 
6.  05807  dr. Nadja Hvala  Sistemi in kibernetika  Raziskovalec  2021 - 2024  211 
7.  02561  dr. Đani Juričić  Sistemi in kibernetika  Raziskovalec  2021 - 2024  416 
8.  25418  dr. Gorazd Karer  Sistemi in kibernetika  Raziskovalec  2021 - 2024  160 
9.  10598  dr. Juš Kocijan  Sistemi in kibernetika  Raziskovalec  2021 - 2024  454 
10.  56778  Maja Kocjan    Tehnični sodelavec  2022 - 2024 
11.  36836  dr. Biljana Mileva Boshkoska  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2021 - 2024  162 
12.  54837  Irena Mostek  Naravoslovje  Mladi raziskovalec  2021 - 2022 
13.  20076  dr. Borut Rončević  Interdisciplinarne raziskave  Raziskovalec  2021 - 2024  356 
14.  10742  dr. Igor Škrjanc  Sistemi in kibernetika  Raziskovalec  2021 - 2024  746 
15.  35420  dr. Simon Tomažič  Sistemi in kibernetika  Raziskovalec  2021 - 2024  45 
16.  12342  dr. Damir Vrančić  Sistemi in kibernetika  Raziskovalec  2021 - 2024  347 
17.  19031  dr. Darko Vrečko  Sistemi in kibernetika  Vodja  2021 - 2024  161 
Organizacije (4)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  91.887 
2.  1538  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko  Ljubljana  1626965  28.247 
3.  2784  Fakulteta za informacijske študije v Novem mestu  Novo mesto  3375650  6.267 
4.  3627  KOMUNALA NOVO MESTO d.o.o., javno podjetje  Novo mesto  5073120  110 
Povzetek
Čistilne naprave so infrastrukturni sistemi, ki prečiščujejo komunalne in industrijske odpadne vode s ciljem zagotavljanja čistih izpustov v okolje. V Sloveniji predstavljajo odpadne vode iz naselij in ostalih virov zaskrbljujoče velik delež vsega onesnaženja voda, zato vlagamo precejšnja sredstva v gradnjo in posodobitev kanalizacijske infrastrukture in čistilnih naprav. Pomembno je, da bodo naprave po izgradnji učinkovito obratovale. Čistilne naprave imajo potencial tudi kot obnovljivi vir energije (kemična energija v obliki organskih frakcij odpadne vode) in kot vir pridobivanja hranil (zlasti fosforja in dušika). To je pomemben družbeni aspekt s stališča prehoda na obnovljive vire energije in krožno gospodarstvo. Energetsko pozitivno obratovanje, ponovna raba očiščene vode, pridobivanje hranil, ogljična nevtralnost so aktualni svetovni izzivi na področju čiščenja voda, ki čistilne naprave spreminjajo v naprave za obnovo vode in virov (WRRF - water resource recovery facilities), oziroma bodoče tovarne hranil, energije in vode. Z razširjanjem funkcionalnosti pa postajajo čistilne naprave vse bolj kompleksne tako v tehnološkem smislu kot tudi v smislu zastavljenih ciljev obratovanja. Sestavljene so iz velikega števila tehnološko zahtevnih, medsebojno povezanih in odvisnih procesov, zato je za učinkovito delovanje in sledenje različnim ciljem pomembna celostna sistemska obravnava in večkriterijska optimizacija na najvišjem nivoju. Medtem ko je v svetu že veliko narejenega na področju celostnega modeliranja pa razvoj celostnega vodenja precej zaostaja. Prav tako opazimo razkorak med študijami in dejanskimi aplikacijami. Cilj projekta je zasnovati in preizkusiti nadzorni sistem vodenja za celostno optimizacijo obratovanja čistilne naprave. Pristop bo vključeval optimizacijo zastavljenih kriterijev na najvišjem nivoju. Optimizacijo bomo izvajali z brezmodelnim pristopom iskanja ekstrema na samem procesu, ki predstavlja novost na tem področju. Čeprav so modeli nepogrešljivi pri analizi in razumevanju obratovanja čistilnih naprav pa so se pri vodenju doslej izkazali kot manj uspešni. Razlog leži v netočnosti modelov predvsem zaradi številnih nemerljivih motenj in kompleksne časovno spremenljive dinamike procesa. Razviti pristop bomo primerjali z modelnimi rešitvami. V projektu pričakujemo naslednje originalne prispevke: definicija in matematična formulacija kazalnikov za namene optimizacije, identifikacija optimizacijskih spremenljivk za optimizacijo kazalnikov, razvoj optimizacijskega algoritma za sprotno optimizacijo z metodo iskanja ekstrema. Optimizacijski algoritem bomo izboljšali z vključevanjem teoretičnega in ekspertnega znanja o procesu, kar bo pripomoglo k ustreznemu preoblikovanju kriterijskega prostora in hitri konvergenci iskalnega postopka. Raziskave bo izvajala interdisciplinarna projektna skupina z znanji na področjih tehnologije vodenja sistemov, optimizacije, podatkovne znanosti, čiščenja odpadnih voda in informacijskih in komunikacijskih tehnologij. Raziskave bodo podpora zastavljenim usmeritvam na področju celostne obravnave čistilnih naprav v okviru IWA (International Water Association) delovne skupine za modeliranje in celostno obravnavo čistilnih naprav ter delovne skupine za dobro prakso modeliranja WRRF naprav. Raziskave bodo pomembno vplivale na razvoj celostnega vodenja, ki je tudi v mednarodnem merilu šele v povojih. Doprinos projekta je poleg realizacije optimizacijskega vodenja na konceptualnem in simulacijskem nivoju tudi njegovo preizkušanje in potencialna implementacija na realnih napravah. Ocenjujemo, da bi z implementacijo rešitev na napravah izboljšali čiščenje in zmanjšali stroške obratovanja za okoli 10%, investicija pa bi se povrnila prej kot v petih letih.
Zgodovina ogledov
Priljubljeno