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随着《压载水管理公约》的生效,世界各国对船舶环保设备的要求也越来越高。在此背景下,本文针对紫外线与超声波联合处理(UV/US)压载水管理系统,将水质浊度、藻类丰度、UV与US四者关联研究,在分析UV/US杀菌装置工作原理的基础上,围绕其在运行过程中如何高效杀菌的同时,实现各杀菌单元能量的优化管理,以降低系统能耗等问题展开以下研究工作:(1)针对UV/US压载水管理系统中传统单一的水力旋流过滤器的缺陷,通过加装二级Y型网式过滤系统,以进一步降低压载水水质浊度,协助解决UV/US联合处理技术存在的技术难点,保障后续UV/US杀菌装置高效发挥作用的同时,降低系统能耗。为此,搭建压载水过滤系统实验平台,完成与水质浊度相关的过滤系统水力性能实验研究。为如何通过优化过滤器结构,有效改善水力性能;如何通过降低压载水水质浊度,优化系统能耗等问题提供参考依据,以此指导工程实际应用。(2)为了实现UV/US压载水杀菌装置能量的优化管理,在分析了影响其工作效率的主要因素基础上,提出采用一种基于模糊逻辑控制的杀菌装置能量优化管理策略,以解决UV/US联合处理技术存在的技术难点,并选取压载水水质浊度和藻类丰度的变化情况作为模糊逻辑控制系统的输入变量,经模糊推理确定UV/US压载水管理系统中各杀菌单元的工作模式,以此完成UV/US模糊控制器的设计。(3)为验证所设计的UV/US模糊逻辑控制策略的有效性和正确性,根据UV与US杀菌单元在系统运行过程中的权重关系,在Matlab/Simulink软件环境下,针对UV杀菌单元,分别以水质浊度、藻类丰度作为系统的两个输入变量,依据UV杀菌的一级反应动力学模型,构建相应的UV杀菌单元仿真模型,并搭建UV杀菌单元藻类灭活实验平台,验证了UV/US模糊逻辑控制策略的可行性。结果表明:系统在满足压载水排放性能标准的同时,可以实现UV/US杀菌装置能量的优化管理,降低系统能耗。(4)在上述理论仿真、实验基础上,首先根据UV/US压载水控制系统工艺及控制过程需求,以SIEMENS S7-300系列PLC和基于STM32芯片系列的分布式I/O为硬件基础,完成UV/US压载水控制系统的软/硬件设计与开发。其中,重点阐述模糊控制策略在PLC中的应用;其次,通过结合WebAccess的结构特点,完成船舶压载水远程监控系统的开发;最后,为了测试系统软/硬件程序的准确性,搭建系统软/硬件联合调试实验平台,完成调试工作。