污水處理過程由于反應機理復雜,且具有多變量、非線性、時變性、隨機性和復雜性的特點,屬難以控制的復雜工業(yè)過程,采用傳統(tǒng)的控制理論及技術難以實現(xiàn)其穩(wěn)定運行和出水的達標排放。目前,人工智能技術在工程系統(tǒng)中的應用研究,已成為其與各應用領域相融合的熱點與重點,并取得了令人矚目的成就,然而其在污水處理領域中的應用在國內尚處于探索性研究階段。如何利用人工智能技術實現(xiàn)污水處理過程的穩(wěn)定、可靠運行,保證出水達標排放以及節(jié)能降耗等,已成為迫切需要解決的課題。論文在較全面分析近幾年來國內外污水處理領域人工智能技術應用研究現(xiàn)狀,以及分布式人工智能Multi-Agent理論、粗糙集理論、專家系統(tǒng)理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡理論的基礎上,提出了建立基于Multi-Agent理論的污水處理分布式智能化系統(tǒng)的新構想,以實現(xiàn)污水處理過程的智能控制、難測工藝參數(shù)的軟測量、異�，F(xiàn)象實時智能故障診斷以及沖突消解等智能化系統(tǒng)功能。并在Java語言環(huán)境下,基于開放的JADE(Java Agent Development Framework)3.2開發(fā)平臺,遵循FIPA(Foundation for Intelligent Physical...

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【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 問題的提出及研究意義
        1.1.1 問題的提出
        1.1.2 研究的意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 人工智能技術研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
        1.2.2 人工智能技術在污水處理領域的研究現(xiàn)狀及存在的問題
    1.3 本文研究的目的和主要內容
        1.3.1 本文研究的目的
        1.3.2 本文研究的主要內容
2 活性污泥法工藝運行控制特性及其過程控制系統(tǒng)
    2.1 概述
    2.2 活性污泥工藝的運行參數(shù)
    2.3 活性污泥工藝的過程控制參數(shù)
    2.4 活性污泥數(shù)學模型
        2.4.1 活性污泥過程動力學模型
        2.4.2 IAWQ 活性污泥數(shù)學模型簡介
        2.4.3 活性污泥數(shù)學模型用于過程控制存在的問題分析
    2.5 污水處理過程控制系統(tǒng)結構及控制策略分析
        2.5.1 過程控制系統(tǒng)的特點及其發(fā)展歷程
        2.5.2 污水處理廠過程控制系統(tǒng)結構及控制方法
    2.6 本章小結
3 基于MULTI-AGENT 的分布式污水處理智能化系統(tǒng)研究
    3.1 引言
    3.2 MULTI-AGENT系統(tǒng)理論概要
        3.2.1 Agent 的概念和特性
        3.2.2 Agent 的認知模型
        3.2.3 Agent 的體系結構
        3.2.4 MAS 的基本思想
        3.2.5 MAS 中Agent 間的通信
        3.2.6 MAS 中Agent 間的協(xié)商和沖突消解
        3.2.7 MAS 的任務協(xié)作
        3.2.8 Multi-Agent 技術應用概述
    3.3 基于MULTI-AGENT的分布式污水處理智能化系統(tǒng)的意義及底層平臺
        3.3.1 構建分布式污水處理智能化系統(tǒng)的意義
        3.3.2 基于 Multi-Agent 的分布式污水處理智能化系統(tǒng)的底層平臺
    3.4 基于 MULTI-AGENT 的分布式污水處理智能化系統(tǒng)結構
        3.4.1 系統(tǒng)層次結構
        3.4.2 系統(tǒng)結構模型
    3.5 污水處理智能化系統(tǒng)中各 AGENT的內部邏輯結構及功能
        3.5.1 執(zhí)行 Agent 的內部邏輯結構及功能
        3.5.2 沖突消解 Agent 的內部邏輯結構及功能
        3.5.3 數(shù)據(jù)服務 Agent 的內部邏輯結構及功能
        3.5.4 軟測量 Agent 的內部邏輯結構及功能
        3.5.5 故障診斷 Agent 的內部邏輯結構及功能
    3.6 MAS 污水處理智能化系統(tǒng)與污水處理自動控制系統(tǒng)的集成方案
    3.7 本章小結
4 基于MULTI-AGENT 的分布式污水處理智能化系統(tǒng)實現(xiàn)技術研究
    4.1 FIPA 標準概述
        4.1.1 FIPA 組織及FIPA 標準
        4.1.2 FIPA 標準體系結構
        4.1.3 FIPA 標準的規(guī)范集合
    4.2 FIPA 標準的多AGENT通信機制
        4.2.1 FIPA Agent 的通信語言
        4.2.2 FIPA Agent 的管理
        4.2.3 FIPA Agent 的消息傳輸
        4.2.4 Agent 通信中相關規(guī)范的應用
    4.3 MAS 系統(tǒng)開發(fā)平臺JADE
        4.3.1 JADE 簡介
        4.3.2 運行 JADE 平臺
        4.3.3 生成 JADE Agent—Agent 類
        4.3.4 執(zhí)行任務—behaviour 類
    4.4 AGENT的實現(xiàn)
    4.5 本章小結
5 故障診斷AGENT 的研究及應用
    5.1 引言
    5.2 專家系統(tǒng)理論概要
        5.2.1 傳統(tǒng)專家系統(tǒng)概要
        5.2.2 模糊專家系統(tǒng)概要
    5.3 污水處理故障診斷 AGENT 的研究
        5.3.1 污水處理故障診斷專家系統(tǒng)的特點
        5.3.2 活性污泥法系統(tǒng)常見異�，F(xiàn)象及解決對策
        5.3.3 故障診斷 Agent 的功能模塊結構圖
        5.3.4 故障診斷 Agent 的結構設計
        5.3.5 數(shù)據(jù)庫設計
        5.3.6 模糊知識表示
        5.3.7 推理機制的確定及模糊推理過程
    5.4 污水處理故障診斷 AGENT 的實現(xiàn)及應用
        5.4.1 故障診斷專家系統(tǒng)開發(fā)工具簡介
        5.4.2 污水處理故障診斷 Agent 開發(fā)平臺
        5.4.3 Fuzzy JESS 不精確推理及其實現(xiàn)技術
        5.4.4 Fuzzy JESS 模糊規(guī)則的表示
        5.4.5 Java 主程序與推理機的交互
    5.5 污水處理故障診斷 AGENT 的應用
    5.6 本章小結
6 軟測量AGENT 的研究及實現(xiàn)
    6.1 引言
    6.2 軟測量技術概述
        6.2.1 軟測量技術的一般性描述
        6.2.2 軟測量技術分類
    6.3 軟測量技術的影響因素
        6.3.1 輔助變量的選擇
        6.3.2 測量數(shù)據(jù)的預處理
        6.3.3 軟儀表的在線校正
    6.4 粗糙集理論概要
        6.4.1 知識、不可分辨關系與基本集
        6.4.2 粗糙集的上、下逼近和邊界區(qū)
        6.4.3 知識表示系統(tǒng)
        6.4.4 知識約簡與核
    6.5 軟測量中常用的神經(jīng)網(wǎng)絡模型與算法
        6.5.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡模型與算法
        6.5.2 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡模型與算法
    6.6 基于粗糙集-人工神經(jīng)網(wǎng)絡的污水處理參數(shù)軟測量應用實例
    6.7 軟測量 AGENT的實現(xiàn)
    6.8 本章小結
7 執(zhí)行AGENT 的研究及實現(xiàn)
    7.1 引言
    7.2 模糊控制系統(tǒng)與模糊控制器
        7.2.1 模糊控制系統(tǒng)的組成
        7.2.2 模糊控制的基本原理
        7.2.3 模糊控制器的組成
        7.2.4 模糊控制器的設計
    7.3 曝氣池 DO 模糊控制 AGENT 的設計與仿真實例
        7.3.1 DO 模糊控制器的結構設計
        7.3.2 控制規(guī)則的選擇和模糊推理
        7.3.4 DO 模糊控制Agent 的實現(xiàn)
    7.4 污泥回流 AGENT的研究與實現(xiàn)
        7.4.1 污泥回流的運行控制方式
        7.4.2 污泥回流 Agent 的設計
    7.5 剩余污泥排放 AGENT 及其實現(xiàn)
        7.5.1 剩余污泥的排放方式
    7.6 本章小結
8 其他AGENT 及AGENT 間通信的研究及實現(xiàn)
    8.1 沖突消解 AGENT的研究及實現(xiàn)
        8.1.1 沖突及沖突行為控制模型
        8.1.2 協(xié)商及協(xié)商規(guī)則
        8.1.3 Agent 的沖突消解策略
        8.1.4 基于協(xié)商的沖突消解策略
        8.1.5 沖突消解 Agent 的體系結構
        8.1.6 MAS 污水處理智能化系統(tǒng)的沖突消解模型
        8.1.7 MAS 污水處理智能化系統(tǒng)的任務協(xié)作
        8.1.8 本系統(tǒng)中沖突消解 Agent 能夠識別的沖突
        8.1.9 關鍵代碼
    8.2 數(shù)據(jù)服務 AGENT的研究及實現(xiàn)
        8.2.1 系統(tǒng)流程圖
        8.2.2 數(shù)據(jù)庫設計
        8.2.3 采用的 Hibernate 與Spring framework 技術
        8.2.4 關鍵代碼
    8.3 AGENT間通信的研究及實現(xiàn)
        8.3.1 通信語言的確定
        8.3.2 通信協(xié)議的確定
        8.3.3 通信方式的確定
        8.3.4 通信策略的確定
        8.3.5 通信內容的確定
        8.3.6 Agent 通信的實現(xiàn)
    8.4 本章小結
9 結論與展望
    9.1 主要結論
    9.2 后續(xù)研究工作的展望
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：3825376