污水处理运行监控与故障诊断专家系统的设计与开发

【摘要】：近年来国内环境污染日益加剧，其中水污染问题尤其突出，严重制约着我国社会经济的可持续发展，因而水体防治越来越受到各级政府的重视。随着国家污水排放标准的日趋严格，传统的污水处理控制系统难以胜任，因此研发一套污水处理智能控制系统，对保证工艺过程的稳定运行和出水水质的达标具有重要意义。 本文以株洲市某工业区工业废水处理工程为背景，通过深入了解污水工艺特点和控制要求，结合智能控制技术的最新进展，设计开发了一套污水处理运行监控与故障诊断专家系统。本课题主要开展了以下几个方面的工作： （1）深入了解了该污水处理厂的工艺流程，在此基础上对数据采集与监控系统（SCADA）的总体结构和功能进行了设计。系统由施耐德Premium系列PLC、Vijeo Citect监控上位机以及现场检测仪表等组成；通讯网络为环形拓扑结构的以太网，协议为标准的TCP/IP协议；通过对现场运行设备的监视，实现了数据采集、设备控制、参数调节以及各类信号报警等功能。 （2）开发了上位管理系统，能够更好地对现场数据进行管理以及为上层决策提供依据。此系统可以实时显示现场所有的工艺参数值，以及设备运行时间，并具有历史数据查询，报表自动与手动生成等功能。 （3）针对污水厂运行管理系统的故障诊断问题，本文引入了专家系统，采用模块化的软件设计方法，设计了独立的知识库与推理机，知识库模块采用基于模糊产生式规则的表示方法，推理机模块采用基于冲突消解控制策略的正向推理方法。通过模拟测试表明，系统具有较高的诊断性能，实现了计算机异常征兆自动提取、实时显示、故障在线诊断以及离线诊断等功能。 整套系统经过调试及试运行，结果表明效果良好，达到了预期的控制目的，适用于该污水处理厂的生产要求。 【关键词】：污水处理 SCADA 上位管理系统 故障诊断 专家系统
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP277;TP182
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景、目的及意义9-10
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究目的及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 数据采集与监控系统（SCADA）10-11
• 1.2.2 故障诊断专家系统11-13
• 1.3 论文主要研究内容13
• 1.4 论文组织和结构13-14
• 1.5 本章小结14-15
• 第二章 污水处理控制系统设计15-31
• 2.1 污水处理工艺综述15
• 2.2 清水塘污水处理厂工艺介绍15-20
• 2.2.1 工程概况15-17
• 2.2.2 预处理阶段17-18
• 2.2.3 生化处理阶段18
• 2.2.4 后处理阶段18-19
• 2.2.5 污泥处理阶段19-20
• 2.3 数据采集与监控系统（SCADA）20
• 2.4 SCADA 系统结构20-24
• 2.4.1 中央控制室21-22
• 2.4.2 现场控制站22-23
• 2.4.3 通讯网络23-24
• 2.5 SCADA 系统功能24-25
• 2.6 数据采集控制系统设计25-30
• 2.6.1 设计流程25-26
• 2.6.2 控制范围及对象26-27
• 2.6.3 数据采集子站系统布置27
• 2.6.4 硬件选型以及组态27-28
• 2.6.5 软件编程实现28-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第三章 污水处理上位管理监控系统31-42
• 3.1 组态软件的选择31
• 3.2 监控要求31-32
• 3.3 画面结构32
• 3.4 组态实现32-35
• 3.5 上位管理系统35-41
• 3.5.1 系统结构35-36
• 3.5.2 主要功能36-37
• 3.5.3 数据库以及报表模版设计37-38
• 3.5.4 数据存储38-39
• 3.5.5 系统实现39-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第四章 污水处理故障诊断专家系统42-65
• 4.1 污水处理故障诊断42
• 4.2 专家系统简介42-45
• 4.2.1 专家系统的定义与特点42-43
• 4.2.2 专家系统的一般结构43-44
• 4.2.3 模糊专家系统44-45
• 4.3 专家系统的设计和开发45-47
• 4.3.1 设计原则45-46
• 4.3.2 开发流程46
• 4.3.3 结构设计46-47
• 4.4 知识库的建立47-52
• 4.4.1 知识获取48-49
• 4.4.2 知识表示49-50
• 4.4.3 事实库和规则库的设计50-52
• 4.5 推理机的实现52-56
• 4.5.1 推理方法和控制策略53
• 4.5.2 系统推理机设计53-55
• 4.5.3 推理过程55-56
• 4.6 解释机56
• 4.7 人机交互界面56-60
• 4.7.1 界面设计56-58
• 4.7.2 具体实现58-60
• 4.8 与 SCADA 系统的通信60-62
• 4.9 专家系统模拟测试62-64
• 4.10 本章小结64-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 5.1 总结65-66
• 5.2 展望66-67
• 参考文献67-70
• 攻读学位期间主要研究成果70-71
• 致谢71

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

模糊故障诊断专家系统的数据库实现    王斌,熊扬恒,吴友政

清水塘地区土壤重金属污染现状及修复技术研究    李小江,易艳红

运行决策支持系统在城市污水处理厂的应用    柯细勇,施汉昌,王玉珏

污水厂运行监控与故障诊断专家系统的研发与应用    周振;孔卉;王英俊;麦穗海;王荣生;蒋玲燕;

污水生物处理故障诊断专家咨询系统    李振宇,杨昌柱,章北平,濮文虹

污水处理工艺系统的故障诊断专家系统    郑上闽,孙进生

水工业厂站级监控系统的最新模式研究    陈运珍

专家系统在污水处理系统中的应用与发展    孟德韬;卿晓霞;

城市污水处理异常工况判断及操作指导专家系统    孙强，沐建国，孙礼康

污水处理厂故障诊断专家系统    施汉昌,王玉珏

污水处理过程模拟及系统软件开发    张晶

常熟地区水质监测与分析    朱东兴;韩恕;杨玉兵;沈宗根;吕洪飞;郝建华;

湘江流域长株潭段底泥重金属污染评价    陈丽莎;陈志良;肖举强;彭晓春;

东北小城镇饮用水处理技术专家系统建立    王欣;赵志伟;崔福义;赵英;

污水处理智能控制进展    刘太杰,崔莉凤,刘载文

CASS工艺处理城市住宅小区污水及中水回用探讨    黄正文;余波;周更明;

城市污水深度处理工艺的设计与运行    沈连峰;乌德;张建新;李有;

我国设施蔬菜专家系统开发的研究进展    范墨林;别之龙;

湘江岳阳段沉积物重金属污染特征及其初步生态风险评估    曾祥英;王晨;于志强;秦延文;张雷;盛国英;傅家谟;

污水生物处理SBR新工艺及应用    周笑绿;卢江涛;花蓉;谭小文;张艳艳;

智能决策支持系统在石油储运中的应用    党燕;

基于CBR的智能决策支持系统模型研究    孙波;倪文琦;温海英;廖芳;

FBCUSLA四联污水处理机的设计和应用    彭旭红;

株洲清水塘镉污染水塘污泥水泥固化的浸出效果研究    钟学才;何长顺;刘守龙;樊睿;

高浊度海水处理系统的优化研究    刘兴奎;

湖南湘江流域重金属污染的现状与分析    雷鸣;秦普丰;铁柏清;

城镇污水处理自动控制技术研究现状、发展趋势及技术评价    徐灏龙;吴斌;刘国安;

现代水工业自动化必须走信息控制一体化的道路——兼谈实用工业以太网的最新发展新思路    陈运珍;

提高人们对日常环境污染源认识的思考    李穆;李航;

洞庭湖区土壤、稻米的镉问题及其治理    童潜明;

洞庭湖区土壤、稻米的镉问题及其治理    童潜明;

土壤镉污染及农艺调控对苹果树体镉积累影响的研究    于祎飞

支持向量机学习算法若干问题的研究    常甜甜

包含溶解性微生物产物形成与降解及同时贮存与生长机理的新活性污泥数学模型建立与模拟研究    范吉

分布式远程故障诊断专家系统的框架及若干关键技术的研究    陈波

流化床反应器微生物固定化载体多孔膜微囊制备与性能研究    王广金

基于光催化集成装置深度降解水中有机物的研究    郑仲

中国外交决策支持系统结构研究    叶晓林

碱减量废水的处理研究    刘超男

新一代分布式粮食作物智能决策系统研究    高秋华

典型抗生素类药物在珠江三角洲水环境中的分布、行为与归宿    徐维海

生产性IC反应器的启动及“酸化”研究    沈小华

玉米酒精废水处理工艺及启动研究    苏涛

改进的小生境遗传聚类算法应用研究    孙红艳

净化水厂二氧化氯消毒本质安全性的研究    时旭亮

模糊神经网络在移动通信网故障诊断中的应用    张禹

产生式探井决策专家系统的设计与实现    秦美峰

常德市江北城区污水处理现状与措施研究    潘哲

污水处理厂远程交互式系统    王伟东

模糊神经网络在CASS工艺污水处理系统中的研究与应用    毕作文

基于智能代理技术的持续审计相关问题研究    丁丽娟

湘江铜霞段镉环境容量模型研究    刘文华;刘芬;李方文;李小江;娄涛;

湘江干流水环境健康风险评价    孙树青;胡国华;王勇泽;李诚;

“十五”期间湘江株洲段水质环境监测与分析    包晓风;秦普丰;朱利权;袁理;傅鹏宇;

印染废水污染控制投资和运行费用函数研究    吴惠彪;马春燕;戎静;李茵;

支持向量机和神经网络联合软测量SBR污水处理中COD的方法    张杰;张建秋;冯辉;雷中方;胡波;

工业废水处理费用函数的建立和分析    王曙光,王富康,陆景宣

循环式活性污泥法处理城市污水    陈小燕

污水处理新工艺──UNITANK简介    冯生华

工业企业搬迁及其对污染场地管理的启示——以北京和重庆为例    余勤飞;侯红;吕亮卿;周友亚;田军;李发生;

污水处理厂控制系统的应用    缪铁夷

综合前置运行监控系统的设计与实现    邓延东

手机短信在系统运行监控中的应用    吴杰;

列车运行监控系统设计与实现    钱华明;杨学博;

北京输电网运行监控中心建设    刘畅;刘宗歧;蓝骞;

对电信支撑系统运行监控的维护研究    朱黎明;

浅谈手机短信在系统运行监控管理中的应用    于亚东;田文晋;梁佐泉;贾伟峰;

区域自动气象站运行监控省级系统建设    郭海平;陈亚军;张平贵;陈士英;彭少杰;

如何构建简易、高效、实用的网络运行监控系统    杨杰

4+1视图在自动气象站运行监控系统中的应用    史静;

发射台机房运行监控系统的设计和应用    习玄辉;

江苏省风能观测网运行监控系统    周红根;兰杰;周惠;朱毅;费松;张正;陈亮;

江苏省气象信息运行监控的自动化    王清楼;吴泓;魏宁;戴维士;

江苏省雷达观测运行监控系统    丁仁惠;周红根;王锰;乔贺;朱毅;

气象监测网络业务运行监控和质量管理系统    李社宏;吕东峰;杨银见;

搞好煤质权力运行监控是促进提质增效的有效途径    高延学;

基于MapGuide的区域站运行监控系统    涂爱琴;黄磊;刘彬;马传成;郭海涛;陈庆亮;

江苏省气象技术装备运行监控系统的应用    周红根;宋继连;王锰;费松;沈镇;

江苏省GPS/MET运行监控系统    徐进;周红根;沈瑱;乔贺;吴田;

基于ADE7758芯片的抽油机电能运行监控系统的设计    曲伟;邓舸;刘振洲;古力;王秀坤;邱成军;

基于图像处理的带钢运行监控系统    唐琛;林莉军;何建峰;孔庆生;陈雄;

我省推进国企高校权力运行监控机制建设试点    张素娟　苏励

全市推进权力运行监控机制建设    笑盈

着力打造权力运行监控机制    源流

河北：政采权力运行监控成效初显    记者 王晓清　通讯员 韩建华

我市召开推进权力运行监控机制建设专题汇报会    记者 张雷峰　通讯员 董晓宏 魏宏锁

环境保护部召开权力运行监控机制建设工作推进会    本报记者 周文颖

我市推进权力运行监控全覆盖    张琼

我省构建权力运行监控机制    通讯员 李剑利 陈剑 记者 周远

运行监控：观测系统的生命线    本报记者 吴越

河北 启动高校国企权力运行监控机制试点工作    记者 王风秋

基于货物贸易的“贸易运行监控”研究    黄鹏

综合气象观测系统运行监控平台—运行监控子系统的研究与设计    李巍

小型热点机组运行监控系统设计与实现    于强

网络运行监控系统的设计与实现    赵珂

福建省高空气象探测设备运行监控系统的设计及开发    任雍

航班运行监控信息系统设计与实现    刘恒

基于移动代理的气田生产运行监控管理系统应用与研究    周刚

新一代列车运行监控系统的研究与应用    魏金文

基于MVC模式飞机地面运行监控系统的设计与实现    刘文华

带钢运行监控系统的设计与实现    唐琛

成都市工业经济和信息化运行监控系统的设计与实现    王锐