本文關(guān)鍵詞：污水處理過程遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與支持向量機技術(shù)應(yīng)用研究

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【摘要】：目前,一些大中型水務(wù)運營企業(yè)都管理和運維著多個污水處理廠。但常常由于這些廠獨立運營,各廠的運行工藝參數(shù)和實時數(shù)據(jù)無法實時匯總到企業(yè)總部。這就造成了企業(yè)總部信息滯后,無法集中管理,帶來了諸多不便。隨著通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的管理模式正發(fā)生著巨大的變化,實施遠程監(jiān)控技術(shù)是可行的。污水處理過程具有非線性、時變性及復(fù)雜性,部分關(guān)鍵變量常常無法實時檢測。雖然已經(jīng)有多種在線檢測儀產(chǎn)品,但普遍存在價格昂貴、維護成本高、檢測周期長等問題。軟測量技術(shù)的出現(xiàn)為解決類似問題提供了可能。本文從實際項目出發(fā),以某污水處理廠為研究對象,設(shè)計開發(fā)了污水處理過程遠程監(jiān)控系統(tǒng),并針對污水處理過程部分變量進行軟測量研究和應(yīng)用。論文的主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新之處如下：(1)設(shè)計開發(fā)了污水處理過程遠程監(jiān)控系統(tǒng),主要包括遠程監(jiān)控子站和遠程監(jiān)控中心兩部分。遠程監(jiān)控子站在污水處理現(xiàn)場采用OPC (OLE for Process Control, OPC)協(xié)議采集數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)存儲、編碼、壓縮、加密后,再根據(jù)ZMQ(Zero Message Queue, ZMQ)接口發(fā)送到遠程監(jiān)控中心。同時,遠程監(jiān)控子站還能夠接收遠程監(jiān)控中心指令,將控制指令傳輸?shù)焦I(yè)控制現(xiàn)場。為了進一步提高系統(tǒng)運行的可靠性,該系統(tǒng)采取兩套相同且相對獨立的配置方案,使主機和從機組建成雙機熱備份系統(tǒng)。(2)在遠程監(jiān)控中心以Factory_id編號區(qū)分不同的污水處理現(xiàn)場,接收不同現(xiàn)場數(shù)據(jù),并繪制實時趨勢圖。同時,遠程監(jiān)控中心可以向各個污水處理現(xiàn)場發(fā)送操作指令,實現(xiàn)遠程控制。(3)對開源的軟測量工具包Libsvm進行了二次開發(fā),編寫了數(shù)據(jù)預(yù)處理函數(shù)和網(wǎng)格參數(shù)尋優(yōu)函數(shù),并將軟測量模塊集成進遠程監(jiān)控系統(tǒng)�；谶h程監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù),實現(xiàn)了出水化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD)和出水總氮含量(Total Nitrogen, TN)的建模和預(yù)測,提出了軟測量模型更新的條件和步驟,從而使其可以適應(yīng)不同的運行工況。
【關(guān)鍵詞】：污水處理 遠程監(jiān)控系統(tǒng) 軟測量 支持向量機
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP277;TP18
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景和意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 污水處理過程遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 污水處理過程軟測量的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文內(nèi)容安排14-16
• 第2章 污水處理過程遠程監(jiān)控系統(tǒng)需求分析和軟測量概述16-30
• 2.1 系統(tǒng)概述16-17
• 2.2 遠程監(jiān)控系統(tǒng)功能需求分析17-19
• 2.3 遠程監(jiān)控系統(tǒng)可行性分析19-20
• 2.4 污水處理過程軟測量的研究20-24
• 2.4.1 輔助變量的選取21-22
• 2.4.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理22-23
• 2.4.3 軟測量模型的建立23-24
• 2.4.4 模型的在線校正24
• 2.5 支持向量機建模理論24-29
• 2.5.1 統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論24-25
• 2.5.2 支持向量分類機25-27
• 2.5.3 支持向量回歸機27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 污水處理過程遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)30-52
• 3.1 系統(tǒng)整體設(shè)計30-31
• 3.2 系統(tǒng)模塊化設(shè)計及實現(xiàn)31-42
• 3.2.1 采集模塊31-34
• 3.2.2 存儲模塊34-35
• 3.2.3 數(shù)據(jù)處理和參數(shù)配置模塊35-39
• 3.2.4 數(shù)據(jù)發(fā)送和接收指令模塊39-41
• 3.2.5 熱備份冗余模塊41-42
• 3.3 監(jiān)控中心設(shè)計42-45
• 3.4 系統(tǒng)測試45-51
• 3.4.1 測試目的45-46
• 3.4.2 測試過程46-49
• 3.4.3 測試結(jié)果49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第4章 支持向量機技術(shù)在污水處理過程中的應(yīng)用52-64
• 4.1 支持向量機的實現(xiàn)52-54
• 4.2 在Matlab下離線數(shù)據(jù)的仿真研究54-58
• 4.3 基于遠程監(jiān)控系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)回歸58-60
• 4.4 出水COD和TN的回歸預(yù)測60-63
• 4.5 模型的更新63
• 4.6 本章小結(jié)63-64
• 第5章 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 學(xué)位論文工作總結(jié)64-65
• 5.2 研究工作展望65-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70-72
• 在讀碩期間發(fā)表的論文和參加的科研項目72

【參考文獻】

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本文編號：823885