本文關(guān)鍵詞：污水處理過程遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與支持向量機(jī)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(yùn)營(yíng)企業(yè)都管理和運(yùn)維著多個(gè)污水處理廠。但常常由于這些廠獨(dú)立運(yùn)營(yíng),各廠的運(yùn)行工藝參數(shù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無法實(shí)時(shí)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(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)是可行的。污水處理過程具有非線性、時(shí)變性及復(fù)雜性,部分關(guān)鍵變量常常無法實(shí)時(shí)檢測(cè)。雖然已經(jīng)有多種在線檢測(cè)儀產(chǎn)品,但普遍存在價(jià)格昂貴、維護(hù)成本高、檢測(cè)周期長(zhǎng)等問題。軟測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)為解決類似問題提供了可能。本文從實(shí)際項(xiàng)目出發(fā),以某污水處理廠為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)開發(fā)了污水處理過程遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),并針對(duì)污水處理過程部分變量進(jìn)行軟測(cè)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(jì)開發(fā)了污水處理過程遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),主要包括遠(yuǎn)程監(jiān)控子站和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心兩部分。遠(yuǎn)程監(jiān)控子站在污水處理現(xiàn)場(chǎng)采用OPC (OLE for Process Control, OPC)協(xié)議采集數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、編碼、壓縮、加密后,再根據(jù)ZMQ(Zero Message Queue, ZMQ)接口發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。同時(shí),遠(yuǎn)程監(jiān)控子站還能夠接收遠(yuǎn)程監(jiān)控中心指令,將控制指令傳輸?shù)焦I(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,該系統(tǒng)采取兩套相同且相對(duì)獨(dú)立的配置方案,使主機(jī)和從機(jī)組建成雙機(jī)熱備份系統(tǒng)。(2)在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心以Factory_id編號(hào)區(qū)分不同的污水處理現(xiàn)場(chǎng),接收不同現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),并繪制實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖。同時(shí),遠(yuǎn)程監(jiān)控中心可以向各個(gè)污水處理現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送操作指令,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。(3)對(duì)開源的軟測(cè)量工具包Libsvm進(jìn)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(cè)量模塊集成進(jìn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)�；谶h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)歷史數(shù)據(jù),實(shí)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(cè),提出了軟測(cè)量模型更新的條件和步驟,從而使其可以適應(yīng)不同的運(yùn)行工況。
【關(guān)鍵詞】：污水處理 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) 軟測(cè)量 支持向量機(jī)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 污水處理過程遠(yuǎn)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(cè)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(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)需求分析和軟測(cè)量概述16-30
• 2.1 系統(tǒng)概述16-17
• 2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)功能需求分析17-19
• 2.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可行性分析19-20
• 2.4 污水處理過程軟測(cè)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(cè)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(jī)建模理論24-29
• 2.5.1 統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論24-25
• 2.5.2 支持向量分類機(jī)25-27
• 2.5.3 支持向量回歸機(jī)27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 污水處理過程遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)30-52
• 3.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)30-31
• 3.2 系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)31-42
• 3.2.1 采集模塊31-34
• 3.2.2 存儲(chǔ)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(jì)42-45
• 3.4 系統(tǒng)測(cè)試45-51
• 3.4.1 測(cè)試目的45-46
• 3.4.2 測(cè)試過程46-49
• 3.4.3 測(cè)試結(jié)果49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第4章 支持向量機(jī)技術(shù)在污水處理過程中的應(yīng)用52-64
• 4.1 支持向量機(jī)的實(shí)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(yuǎn)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(cè)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(xiàn)66-70
• 致謝70-72
• 在讀碩期間發(fā)表的論文和參加的科研項(xiàng)目72

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