Как следствие постоянно меняющейся экологической обстановки и роста уровня загрязнения водоемов, станциям водоочистки становится все сложнее поддерживать качество питьевой воды на приемлемом уровне. Повышению эффективности функционирования системы управления водоочисткой способствует своевременное реагирование на прогнозируемое нарушение качества очистки воды [1]. Это обстоятельство редко используется в существующих системах, а реагирование на нарушение осуществляется «по факту», т. е. непосредственно при его наступлении. Важным этапом очистки является дозирование реагентов, оказывающих влияние на итоговое качество воды. Предлагается при управлении дозами реагентов использовать результаты прогнозирования показателей качества воды, а в случае прогноза нарушения корректировать дозы.
Цель исследования — разработка методики обеспечения качества питьевой воды путем корректировки доз реагентов с помощью программного блока, работа которого основана на предупреждении прогнозируемых нарушений показателей качества и введения их в допустимые пределы.
Исследование проводилось на данных по системе водоочистки Санкт-Петербургского водоканала, в которой контролируется семь показателей качества питьевой воды, шесть физико-химических показателей водоисточника «Западный Кронштадт», а также два управляемых параметра (дозы коагулянта и флокулянта, используемых при очистке воды).
Измерение значения каждого показателя проводится по разработанной водоканалом методике с помощью определенных анализаторов [2].
Идея прогнозирования качества питьевой воды сводится к оценке показателей качества воды в будущем (на горизонт один-четыре дня) по известным прошлым значениям как показателей водоисточника, так и показателей очищенной воды и управляемым факторам. Для решения этой задачи используются совместно методы векторной авторегрессии и кусочной регрессии [3]. Пусть результаты наблюдений представлены в виде матрицы исходных данных размера N×U (N — число наблюдений, U — количество переменных), содержащей информацию о состоянии источника воды, дозах реагентов и о результатах очистки воды. Перед переходом к моделированию необходимо выделить из имеющегося множества данных три части (три блока временных рядов):