Μέθοδος προβλεπτικού ελέγχου για βελτιστοποίηση της λειτουργίας εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων

Το έργο έχει ως στόχο την ανάπτυξη μιας νέας μεθοδολογίας ελέγχου εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων (ΕΕΛ) που βασίζεται στην τεχνική του προβλεπτικού ελέγχου, δηλαδή στην ανάπτυξη και εφαρμογή ενός μαθηματικού δυναμικού μοντέλου της διεργασίας καθώς και των διαταραχών (της ποσότητας και ποιότητας αστικών λυμάτων) για την πρόβλεψη της μελλοντικής συμπεριφοράς του συστήματος.
Στη συνέχεια διαμορφώνεται πρόβλημα μαθηματικής βελτιστοποίησης, στο οποίο η αντικειμενική συνάρτηση που ελαχιστοποιείται περιλαμβάνει το λειτουργικό κόστος της εγκατάστασης, όπου σημαντικό ρόλο παίζει το ενεργειακό κόστος αερισμού των αερόβιων δεξαμενών δευτεροβάθμιας επεξεργασίας.
Η εξασφάλιση των προδιαγραφών ποιότητας του τελικού προϊόντος που διοχετεύεται στην ατμόσφαιρα επιτυγχάνεται με την εισαγωγή κατάλληλων περιορισμών στο πρόβλημα αριστοποίησης. Η αριστοποίηση των παραμέτρων του συστήματος οικονομικού προβλεπτικού ελέγχου που αναπτύσσεται, πραγματοποιείται με εκτεταμένες δοκιμές σε δυναμικό προσομοιωτή που έχει την δυνατότητα να προσαρμόζεται στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά κάθε ΕΕΛ.
Το έργο περιλαμβάνει την εγκατάσταση και εφαρμογή του απαραίτητου φορητού μετρητικού εξοπλισμού (αισθητήρων), του λογισμικού και της προτεινόμενης μεθοδολογίας ελέγχου στην ΕΕΛ της Σπάρτης με στόχο τη συλλογή και επεξεργασία πραγματικών βιομηχανικών δεδομένων και τη ρεαλιστική αποτύπωση του οφέλους που θα προκύψει από την προτεινόμενη μεθοδολογία και τη σύγκριση με το κόστος λειτουργίας των υφιστάμενων μεθοδολογιών.
Εκτός από τα προφανή οφέλη στη λειτουργία των υφιστάμενων ΕΕΛ (μείωση του ενεργειακού κόστους και της εκπομπής αέριων ρύπων) και τη δημιουργία θέσεων εργασίας, δημιουργείται μια πολύ σημαντική επιχειρηματική ευκαιρία με την ενσωμάτωση της μεθόδου σε νέες ΕΕΛ σε χώρες κυρίως του αναπτυσσόμενου κόσμου, όπου σήμερα η επεξεργασία λυμάτων είναι ακόμη πολύ περιορισμένη.
Το έργο επίσης περιλαμβάνει ένα λεπτομερές και εκτεταμένο πλάνο διαχείρισης, εκμετάλλευσης, προστασίας και διάχυσης των αποτελεσμάτων του έργου που αποτελείται από τις εξής δράσεις: δημοσιεύσεις σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά και εργασίες σε Ελληνικά και διεθνή συνέδρια, οργάνωση εργαστηρίου και επιστημονικής ημερίδας, δημιουργία ιστοσελίδας και ενημέρωση μέσων επιστημονικής δικτύωσης, συμμετοχή και παρουσίαση της μεθοδολογίας ελέγχου σε εμπορικές εκθέσεις και αιτήσεις για την απόκτηση διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας.

Τίτλος Έργου: Ανάπτυξη καινοτόμου μεθοδολογίας προβλεπτικού ελέγχου εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων για βελτιστοποίηση της λειτουργίας και ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης 

Ακρωνύμιο: BIOCONTROL

Χρονική Διάρκεια Έργου: 30/11/2021 – 29/11/2023

Ιστοσελίδα Έργου: https://bio-control.gr/

Πλαίσιο & Ποσό Χρηματοδότησης Έργου: Υλοποιήθηκε στο πλαίσιο της Δράσης ΕΡΕΥΝΩ –ΔΗΜΙΟΥΡΓΩ – ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ Κύκλος Β και συγχρηματοδοτήθηκε από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης (ΕΤΠΑ) της Ευρωπαϊκής Ένωσης και εθνικούς πόρους μέσω του Ε.Π. Ανταγωνιστικότητα, Επιχειρηματικότητα & Καινοτομία (ΕΠΑνΕΚ) (κωδικός έργου:Τ1ΕΔΚ-02191)

Ποσό Χρηματοδότησης: ΠαΔΑ: 202.591,75 € (Συνολικός προϋπολογισμός Έργου: 997.059,75 €)

Επιστημονικός Υπεύθυνος (Πα.Δ.Α.): Δρ. Αλεξανδρίδης Αλέξανδρος, Καθηγητής. Email: alexx@uniwa.gr 

Κοινοπραξία – Συνεργαζόμενοι Φορείς:

1. DIADIKASIA BUSINESS CONSULTING ΣΥΜΒΟΥΛΟΙ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΑΝΩΝΥΜΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ (Συντονιστής)
2. Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής – Τμήμα Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών – Εργαστήριο Τηλεπικοινωνιών, Επεξεργασίας Σήματος και Ευφυών Συστημάτων (TELSIP)
3. ENERGY TRADING A.E
4. ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΒΑΓΓΕΛΑΤΟΣ ΚΑΙ ΣΙΑ ΤΕΧΝΙΚΗ Ε.Ε. (Systemica)

Ερευνητικές Δημοσιεύσεις/ Αποτελέσματα / Πατέντες

Δημοσιεύσεις σε περιοδικά

1. Kalogeropoulos, I., A. Alexandridis, H. Sarimveis, “Economic Oriented Dynamic Matrix Control of Wastewater Treatment Plants”, Journal of Process Control, 118 (2022) 202–217.
2. Papadimitrakis, M., A. Alexandridis, “Active vehicle suspension control using road preview model predictive control and radial basis function networks”, Applied Soft Computing, 120C (2022), 108646.
3. Protoulis, T., H. Sarimveis, A. Alexandridis, “Development and identification of a reduced-order dynamic model for wastewater treatment plants”, Έχει υποβληθεί προς δημοσίευση, 2023
4. Protoulis, T., Kordatos, I., Kalogeropoulos, I., Sarimveis, H., Alexandridis, A., “Control of wastewater treatment plants using economic-oriented MPC and recurrent neural network disturbance prediction models”, Έχει υποβληθεί προς δημοσίευση, 2023
5. Kalogeropoulos, I., Protoulis, T., Kordatos, I, Zervas, P.L., Sarimveis, H., Alexandridis, A., “An integrated control framework for a real-world wastewater treatment plant”, Έχει υποβληθεί προς δημοσίευση, 2023

Δημοσιεύσεις σε συνέδρια

1. Protoulis, T., I. Kalogeropoulos, I. Kordatos, P.L. Zervas, H. Sarimveis A. Alexandridis, “An Economic-Oriented Model Predictive Control Framework for the Efficient Energy Operation of Wastewater Treatment Plants”, IEEE 4^th International Conference on Communications, Information, Electronic and Energy Systems, 2023, Plovdiv, Bulgaria.
2. Protoulis, T., I. Kalogeropoulos, I. Kordatos, A. Kapnopoulos, P.L. Zervas, H. Sarimveis A. Alexandridis, “An Ιdentification and Control Framework for Optimizing the Energy Consumption of a Wastewater Treatment Plant”, IEEE 6^th International Conference AND workshop in Óbuda on Electrical and Power Engineering (CANDO EPE), 2023, Budapest, Hungary.
3. Protoulis, T., I. Kalogeropoulos, I. Kordatos, H. Sarimveis, A. Alexandridis, “A machine learning dynamic modelling scheme for wastewater treatment plants using cooperative particle swarm optimization and neural networks”, 33th European Symposium on Computer Aided Chemical Engineering (ESCAPE 33), 2023, Athens, Greece.
4. Kalogeropoulos, I., T. Protoulis, I. Kordatos, P.L. Zervas, H. Sarimveis, A. Alexandridis, “A dynamic simulator for optimizing the operation of wastewater treatment plants”, 18^th Conference on Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems, 2023, Dubrovnik, Croatia.
5. Papadimitrakis, M., A. Alexandridis, “A Vessel Propulsion Controller based on Economic Model Predictive Control”, 2023 American Control Conference (ACC), 2023, San Diego, USA.
6. Kalogeropoulos, I., T. Protoulis, I. Kordatos, A. Kapnopoulos, P.L. Zervas, H. Sarimveis A. Alexandridis, “An integrated PSO – DMC framework for the identification and control of wastewater treatment plants”, 1st International Conference on Sustainable Chemical and Environmental Engineering (SUSTENG), 2022, Rethymno, Greece

Πατέντες

«Σύστημα οικονομικού προβλεπτικού ελέγχου εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων για τον έλεγχο των ρυπογόνων συγκεντρώσεων, τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας τους και την ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης» Έχει υποβληθεί στον Οργανισμό Βιομηχανικής Ιδιοκτησίας, 2023