本文關(guān)鍵詞：基于D-FNN的污水處理過(guò)程丟包時(shí)延預(yù)測(cè)補(bǔ)償方法研究及實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：隨著我國(guó)人口數(shù)量的迅速增長(zhǎng),其帶來(lái)的水環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。解決水環(huán)境污染問(wèn)題的關(guān)鍵之一是對(duì)居民生活污水及工業(yè)生產(chǎn)污水進(jìn)行有效地處理。近年來(lái),由于我國(guó)城市污水處理廠規(guī)模不斷擴(kuò)大,工藝流程日益復(fù)雜,在處理污水方面,獲得了較好的效果。然而,水廠規(guī)模的擴(kuò)大也給現(xiàn)有的控制系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn),其中,污水處理行業(yè)中傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已成為制約行業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)題。因此,網(wǎng)絡(luò)化、智能化的污水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)及應(yīng)用已迫在眉睫。目前,在污水處理過(guò)程中,通過(guò)共享通訊信息網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)間的信息傳輸,從而形成的網(wǎng)絡(luò)化信息控制系統(tǒng)已成為發(fā)展趨勢(shì)。然而,污水處理廠需要實(shí)時(shí)記錄、傳輸并保存大量數(shù)據(jù),且數(shù)據(jù)量會(huì)隨工藝復(fù)雜程度的提高而成倍增長(zhǎng)。網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)受網(wǎng)絡(luò)帶寬所限,在大量數(shù)據(jù)傳輸時(shí)容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)錯(cuò)亂、時(shí)延、數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題,且上述問(wèn)題一旦產(chǎn)生常具有連續(xù)性,對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性造成極大的影響。因此,解決污水處理過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟包和時(shí)延問(wèn)題,對(duì)保證系統(tǒng)的有效運(yùn)行至關(guān)重要。為此,文中提出了基于動(dòng)態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(D-FNN)的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)補(bǔ)償方法,該方法可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)丟失和時(shí)延等問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)并補(bǔ)償,保證了數(shù)據(jù)的完整性與實(shí)時(shí)性。同時(shí),文中開(kāi)發(fā)了污水處理過(guò)程數(shù)據(jù)丟包預(yù)測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng),方便工作人員查看并及時(shí)獲知問(wèn)題的所在,從而提高了污水處理過(guò)程管理的精細(xì)化程度。文中主要的研究工作有以下幾點(diǎn):1.污水處理過(guò)程網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸丟包與時(shí)延問(wèn)題分析。通過(guò)前期調(diào)研并基于目前國(guó)內(nèi)污水處理行業(yè)與污水處理廠經(jīng)營(yíng)等特點(diǎn),以應(yīng)用范圍最廣的A2/O工藝流程為基準(zhǔn),設(shè)計(jì)了符合污水處理過(guò)程特征的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng);對(duì)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中不可避免地存在的數(shù)據(jù)丟包與時(shí)延問(wèn)題進(jìn)行了分析,為后續(xù)問(wèn)題的解決奠定了基礎(chǔ)。2.基于D-FNN的預(yù)測(cè)補(bǔ)償方法研究�；谠O(shè)計(jì)的污水處理過(guò)程網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng),首先搭建了D-FNN的網(wǎng)絡(luò)模型以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包的預(yù)測(cè)補(bǔ)償方法,并利用實(shí)際污水處理過(guò)程中的運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練和校正。同時(shí),結(jié)合設(shè)置的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、事件-時(shí)間混合驅(qū)動(dòng)以及時(shí)間標(biāo)志信息等技術(shù),在數(shù)據(jù)丟失時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè)和補(bǔ)償。此外,利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線修正,保證其能夠及時(shí)跟蹤污水處理過(guò)程的變化。其次,利用Matlab/Simulink中的Truetime網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)仿真工具,通過(guò)對(duì)時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)測(cè)的方式,消除了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延對(duì)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)穩(wěn)定性造成的影響。3.污水處理過(guò)程數(shù)據(jù)傳輸丟包預(yù)測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及實(shí)現(xiàn)。開(kāi)發(fā)了一套基于D-FNN的丟包預(yù)測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊及丟包預(yù)測(cè)補(bǔ)償模塊。系統(tǒng)以目前污水處理廠實(shí)際在線儀表中的數(shù)據(jù)為依托,基于RS232串口標(biāo)準(zhǔn),在Visual Studio編程環(huán)境中利用Windows Form Application中的控件,結(jié)合SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)、Microsoft Office等技術(shù)對(duì)污水處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸及存儲(chǔ),并利用基于D-FNN的預(yù)測(cè)補(bǔ)償方法對(duì)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的丟包問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,從而使操作人員能夠及時(shí)獲取工藝、水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)測(cè)污水處理工藝運(yùn)行狀況及出水水質(zhì)的變化,以及時(shí)對(duì)工藝流程進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【關(guān)鍵詞】：污水處理網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 丟包與網(wǎng)絡(luò)時(shí)延 預(yù)測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703;TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及研究意義10-12
• 1.2 污水處理過(guò)程網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)丟包與時(shí)延問(wèn)題研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 污水處理過(guò)程數(shù)據(jù)傳輸丟包問(wèn)題研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 污水處理過(guò)程時(shí)延問(wèn)題研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 課題來(lái)源16
• 1.4 研究?jī)?nèi)容及論文安排16-18
• 第2章 污水處理過(guò)程網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及丟包時(shí)延問(wèn)題分析18-34
• 2.1 城市污水處理過(guò)程概述18-22
• 2.1.1 城市污水的來(lái)源及構(gòu)成18
• 2.1.2 城市污水處理廠評(píng)價(jià)指標(biāo)18-20
• 2.1.3 城市污水處理廠管理體系20-22
• 2.2 城市污水處理流程工藝方法概述22-27
• 2.2.1 污水處理過(guò)程方法22-23
• 2.2.2 城市污水處理過(guò)程工藝23-27
• 2.3 污水處理網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-31
• 2.3.1 污水處理網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路27-29
• 2.3.2 污水處理網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)29-31
• 2.4 污水處理網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)丟包與時(shí)延問(wèn)題分析31-33
• 2.4.1 污水處理過(guò)程丟包問(wèn)題描述31
• 2.4.2 污水處理過(guò)程時(shí)延問(wèn)題描述31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 基于D-FNN的預(yù)測(cè)補(bǔ)償模型研究34-42
• 3.1 預(yù)測(cè)補(bǔ)償方法概述34-36
• 3.1.1 預(yù)測(cè)方法相關(guān)知識(shí)34-35
• 3.1.2 預(yù)測(cè)補(bǔ)償方法的實(shí)現(xiàn)流程35-36
• 3.2 D-FNN數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)補(bǔ)償模型36-41
• 3.2.1 D-FNN模型結(jié)構(gòu)36-38
• 3.2.2 D-FNN學(xué)習(xí)算法38-41
• 3.3 本章小結(jié)41-42
• 第4章 污水處理過(guò)程丟包時(shí)延預(yù)測(cè)補(bǔ)償方法實(shí)現(xiàn)42-52
• 4.1 丟包預(yù)測(cè)補(bǔ)償方法實(shí)現(xiàn)平臺(tái)搭建42-43
• 4.2 污水處理過(guò)程參數(shù)分析43-45
• 4.2.1 污水處理過(guò)程相關(guān)參數(shù)介紹43-44
• 4.2.2 過(guò)程參數(shù)選擇44-45
• 4.3 丟包預(yù)測(cè)補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析45-47
• 4.4 基于Truetime工具箱的時(shí)延預(yù)測(cè)補(bǔ)償方法實(shí)現(xiàn)47-51
• 4.4.1 Truetime工具箱概述47-48
• 4.4.2 仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>48-49
• 4.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)果分析49-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第5章 污水處理過(guò)程丟包預(yù)測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用52-62
• 5.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需求分析和開(kāi)發(fā)目標(biāo)52-53
• 5.1.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需求分析52-53
• 5.1.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)目標(biāo)53
• 5.2 軟件系統(tǒng)功能53
• 5.3 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)53-59
• 5.3.1 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)54-58
• 5.3.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)58-59
• 5.4 污水處理預(yù)測(cè)補(bǔ)償系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用測(cè)試59-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論與展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間的成果70-72
• 致謝72

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本文編號(hào)：993242