基于SVM的污水处理过程软测量建模研究

【摘要】： 针对污水处理中某些参数难以在线测量的情况，对建立污水处理过程控制参数及水质参数的软测量模型进行了研究，为进一步实现污水处理过程的参数在线检测和自动控制创造了条件。本文在介绍了软测量、数据处理等基础知识的基础上，分析了各种常用的软测量模型，重点分析了支持向量机。并且运用这种方法对一些难以在线测量或测量成本昂贵的污水处理参数(例如TN)建立了软测量模型。应用主元分析(Principal Component Analysis简称PCA)，粗糙集(Rough Sets简称RS)以及两者相结合的方法对模型输入数据进行预处理。Matlab仿真结果表明：该模型取得了较好的效果，比基于BP神经网络的软测量模型更加有效。 论文主要内容： 1．介绍软测量技术和污水处理过程，研究了各种软测量建模方法。根据它们的适用范围和污水处理系统的特点，重点对两种常用的模型——神经网络和支持向量机做了介绍，分析他们的优缺点。 2．由于污水处理系统的数据中的误差及线性相关性可能会影响软测量模型预测的精度，以PCA、RS及RS-PCA对模型数据输入进行预处理。PCA方法可以去除数据的线性相关性以及降低输入数据的维数，从而降低误差数据影响；RS方法可剔除冗余变量同时起到降维作用，从而提高模型的性能。二者均可使模型结构简化并提高模型的预测效果，但RS方法还减少了需要检测的输入变量不过RS方法不能起到PCA方法可以去除数据之间的线性相关性的作用。而采用RS-PCA则结合两者的长处。 3．以某污水厂的实测数据为例，检验所提出的模型的有效性。针对该污水厂的难以在线测量(或在线仪表昂贵)的变量TN、TP及SVI，分别以不同的方法(SVM、PCA-SVM、RS-SVM、RS-PCA-SVM、BP、PCA-BP、RS-BP、RS-PCA-BP)建立了相应的软测量模型，并对各模型测量效果做了详细比较，选出一理想模型作为最终理想模型。 4．根据建立的污水处理软测量模型，对基于集成控制器的污水处理软测量系统进行了方案设计。 【关键词】：软测量 粗糙集 支持向量机 污水处理 TN
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题的意义9-10
• 1.2 研究现状10-12
• 1.3 研究内容12-14
• 第2章 软测量技术概述14-19
• 2.1 概述14
• 2.2 软测量技术的研究14-16
• 2.2.1 辅助变量的选择及数据处理14-15
• 2.2.2 软测量模型的建立15-16
• 2.2.3 在线校正16
• 2.3 工程实例16-18
• 2.4 软测量技术应用与展望18-19
• 第3章 数据处理19-25
• 3.1 主元分析19-20
• 3.2 粗糙集理论20-25
• 3.2.1 知识的含义20
• 3.2.2 粗糙集的定义与集合的上近似和下近似20-23
• 3.2.3 决策属性表的约简23-25
• 第4章 神经网络与支持向量机25-37
• 4.1 神经网络25-28
• 4.1.1 BP神经网络25-26
• 4.1.2 BP学习算法26-28
• 4.2 用于回归估计的支持向量机简介28-36
• 4.2.1 统计学习理论28-29
• 4.2.2 支持向量机29-30
• 4.2.3 标准SVR算法30-35
• 4.2.4 构造核函数35
• 4.2.5 支持向量机在MATLAB中的实现35-36
• 4.3 比较分析36-37
• 第5章 污水处理工艺37-45
• 5.1 我国污水处理工艺现状37-39
• 5.1.1 水污染的概念和污染物类型37
• 5.1.2 我国活性污水处理工艺现状37-39
• 5.2 污水处理系统的重要参数39-42
• 5.3 污水生化处理过程建模42-45
• 第6章 污水处理系统软测量建模技术应用研究45-61
• 6.1 出水TN、TP及曝气池SVI在线检测的必要性45
• 6.2 出水TN的软测量45-54
• 6.2.1 基于支持向量机的建模研究45-50
• 6.2.2 基于BP神经网络的建模研究50-53
• 6.2.3 实验结果比较53-54
• 6.3 出水TP的软测量54-55
• 6.4 曝气池SVI的软测量55-57
• 6.5 基于集成控制器的污水处理软测量系统的开发方案57-61
• 6.5.1 系统的设计57
• 6.5.2 数据采集57-58
• 6.5.3 集成控制器硬件58
• 6.5.4 集成控制器软件58-59
• 6.5.5 污水处理软测量实测系统设计方案59-61
• 第7章 结束语61-63
• 7.1 主要结论61
• 7.2 本文的创新点61-62
• 7.3 后续工作展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-68
• 附录68-71
• 表B1 出水TN实验数据68-69
• 表B2 出水TP实验数据69-70
• 表B3 曝气池SVI实验数据70-71
• 攻读学位期间的研究成果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

基于支持向量回归机的煤层瓦斯含量预测研究    聂百胜;戴林超;颜爱华;杨华;

支持向量机学习算法若干问题的研究    常甜甜

煤层瓦斯含量多源数据分析及其预测研究    颜爱华

采用神经网络与遗传算法对Mg/PTFE贫氧推进剂配方的优化设计研究    范磊

协同量子粒子算法及其在蒸汽管网用能优化中的应用    汤奇峰

船用大型锻件余热热处理工艺方法研究及参数优化    黄正

乙烯精馏过程软测量技术应用研究    陈德呈

胎面生产过程关键段模型研究    李威特

基于软测量和预测控制的曝气池节能技术研究    苏鹏程

错距旋压制备纳米/超细晶筒形件方法及试验研究    张鹏

北京地区城市污水处理现状及污水排放对区域水环境的影响    王殿芳,谷庆宝,韩梅,李发生

轧钢加热炉钢坯加热质量的检测研究(I)    梁军

轧钢加热炉钢坯加热质量的检测研究(II)    梁军

中国水资源与水工业的可持续发展    肖羽堂

世界水资源及其分布    栾远新

基于粗糙集与模糊神经网络的变压器故障诊断方法    俞晓冬,孙莹,臧宏志

人工神经网络基本原理（1）    麻红昭，俞蒙槐

人工神经网络基本原理（2）    麻红昭，俞蒙槐

人工神经网络基本原理（3）    麻红昭，俞蒙槐

软测量技术及其在电厂热工过程中的应用    王剑东 ,王东风,韩璞

基于软测量的两效蒸发实验装置参数检测系统    吴功伟

粗糙集理论在变压器故障诊断中的应用研究    钱雪峰

用于回归估计的支持向量机的学习算法及应用    丁蕾

基于改进神经网络的污水处理参数软测量模型研究    余建平

L-M算法在高层结构体系选型中的应用    郑浩,王全凤

基于育种算法的SVM参数优化    王东霞;张楠;路晓丽;

ε不敏感的核Adaline算法及其在图像去噪中的应用    杨绪兵,韩自存

基于支持向量机的软测量模型及应用    陶秀凤,唐诗忠,周鸣争

工程结构优化的神经网络模型与数值计算    李兴旺,满广生

模糊神经网络在水环境保护中的应用综述    张思梅;张炳传;

支持向量机技术在遥感影像滑坡体提取中的应用    许高程;张文君;王卫红;

支持向量机在粮食产量预测中的应用    程伟;张燕平;赵姝;

基于最小二乘支持向量机的土壤含水量检测的研究与分析    武素华;

基于化学成分检测和SVM分类的茶叶品质鉴定    陈念;沈佐民;

An effective procedure exploiting unlabeled data to build monitoring system    

基于核偏最小二乘的简约最小二乘支持向量机及其应用研究    宋海鹰;桂卫华;阳春华;

A Novel Kernel PCA Support Vector Machine Algorithm with Feature Transition Function    

A Novel Proximal Support Vector Machine and Its Application in Radar Target Recognition    

基于支持向量机的旋转机械多类故障识别研究    顾小军;杨世锡;钱苏翔;

支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究    吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;

基于GA优化的个人信用评估SVM模型    姜明辉;袁绪川;

The Application of Soft-sensor Technology in Measuring Water Boiling Point    

领域知识关系对领域文本分类的影响    韩露;余正涛;邓锦辉;章程;毛存礼;郭剑毅;

Fault Pattern Recognition of Rolling Bearings based on Wavelet Packet and Support Vector Machine    

煤矿安全预警系统的方法研究    母丽华

基于统计学习理论的分类方法研究    殷志伟

混响干扰中的信号检测技术研究    朱广平

引线键合视觉检测关键技术研究    孔凡芝

柔性坐标测量机空间误差模型及最佳测量区研究    郑大腾

随机回归神经网络的动力学行为研究    朱松

新疆汉族、维吾尔族及哈萨克族食管癌血清蛋白质指纹图谱研究    张昌明

基于统计学习的模式识别几个问题及其应用研究    王晓明

污水生化处理的智能建模与优化控制策略应用研究    杨红

基于特征优化和多特征融合的杂草识别方法研究    李先锋

基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究    展慧

拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础    杜二玲

基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究    何慧娟

基于SVM的多类文本分类研究    李金华

智能瓦斯传感器的研制    滕景忠

支持向量机在冲击地压预测模型中的应用研究    朱耿峰

Fisher和支持向量综合分类器    安文娟

基于支持向量机的时间序列预测    姜成玉

信息论在粗糙集连续属性离散化中的应用    岳海亮

基于神经网络的两类问题研究    程慧

支持向量机在粮食产量预测中的应用    程伟;张燕平;赵姝;

一些典型管道煤气爆炸的数值模拟研究    沈玉玲,宁建国,卢捷

煤矿瓦斯爆炸主要原因的试验研究    王宝兴,经建生

曲轴热处理中温度场和放热系数的有限元分析    刘进媛，李文洲

出口锻轴锻造余热热处理工艺研究及应用    秦雅冰;赵苏和;

MTV烟火剂的燃烧性能计算    陈明华,焦清介,温玉全

下一代战术导弹固体推进剂研究进展    张晓宏;莫红军;

均匀设计在推进剂配方优化中的应用    白广梅,张续柱

基于支持向量机的预测控制算法    宋海滨;刘云帼;

基于改进的递归神经网络的化工动态系统建模    黄聪明,李志坚

煤层瓦斯赋存的岩层效应厚度分析    王恩营;高荣斌;庞学文;

计算机模拟技术在工件淬火应力分析中的应用    陈昭运;盖登宇;谈力;

数值模拟技术在金属材料固态加工中的应用    张立文

支持向量回归机及其应用研究    田英杰

支持向量回归机理论及其工业应用研究    安文森

最小二乘支持向量机及其在工业过程建模中的应用    陈爱军

最小二乘支持向量机算法及应用研究    姜静清

城市污水处理厂数据挖掘及相关技术研究    李晓东

新型高能燃料叠氮缩水甘油聚醚/硼和铝/水基燃料的燃烧特性研究    王天放

马氏体塑性变形制备纳米晶粒钢及其组织性能的研究    高聿为

基于协同PSO算法的模糊辨识与神经网络学习    赵亮

低压转子加热过程模拟及工艺优化    雷雪

长轴类大锻件锻造加热工艺规范的研究    单会星

船用大型锻件余热热处理工艺方法研究及参数优化    黄正

轴对称大锻件淬火过程温度场及组织场的数值模拟    王大鹏

不锈钢锻后热处理工艺的试验研究与模拟    余小鲁

广义回归神经网络和遗传算法研究及其在化工过程建模中的应用    郝鑫

换热网络与蒸汽动力系统的综合优化    翟勇

基于统计数据的多变量过程建模技术    周芳芹

钢件喷水淬火冷却过程的有限元建模及温度场预测    李康

基于神经网络的交通量预测技术研究    孟维伟

济南市水质净化一厂鼓风曝气系统自动控制研究    彭勇

轴类大锻件锻后余热热处理工艺研究    李一振;黄正;夏琴香;

PCA-SVR在煤层瓦斯含量预测中的应用    刘程程;杨力;

回采工作面瓦斯防治综合信息动态分析方法    冯康武;李秋林;

煤系地层注入CO_2开采煤层气质交换的机理    张美红;吴世跃;李川田;

取样过程中损失瓦斯量推算模型研究    陈向军;王兆丰;王林;

时空视觉选择性注意机制的视频火焰检测    杜静;严云洋;高尚兵;刘以安;

改进的加权C-F模型方法在煤矿安全评估中的应用    李英龙;莫尚丰;周志强;

基于模糊神经网络的煤层瓦斯含量预测研究    郝天轩;宋超;

基于证据理论的煤矿瓦斯涌出组合预测    程加堂;张辉;徐绍坤;

基于变权重RBF组合模型的煤与瓦斯突出强度预测    付华;许凡;徐耀松;孙朋;

基于新景矿3~#煤层瓦斯含量预测模型的构建    杨昌永;刘最亮;张会清;齐振洪;魏若飞;

基于先进计算的智能入侵检测系统研究    李玉萍

基于统计学习的分类方法及在Web挖掘中的应用研究    陶剑文

基于粗糙集—支持向量机的油气储层参数预测方法研究    邓燕

煤矿智能视频监控系统关键技术的研究    张谢华

基于机器视觉的农田害虫快速检测与识别研究    韩瑞珍

基于LS-SVM的电力变压器故障诊断与预测研究    吴清华

基于支持向量聚类的自动图像标注    顾天鹏

单塔斜拉桥模型修正研究    丁德豪

淮南潘集矿区13-1煤层瓦斯地质特征研究    沈金山

半监督特征降维及其在天文光谱数据中的应用    盛英

蛋白质相互作用界面中热点残基预测方法的研究    刘诚

错距旋压制备纳米/超细晶筒形件方法及试验研究    张鹏

仿人智能控制在SBR污水处理系统中的研究与应用    毕建朝

涡轮增压器性能检测与故障预测系统的研制    何刘海

裴沟矿二_1煤层瓦斯地质规律与区域预测指标研究    丁金华

支持向量机在胆固醇测定中的应用    丁蕾,陶亮

支持向量机在物理实验中的应用    丁蕾,朱德权,陶亮

对传热系数K的探讨    张启寿

基于对角递归神经网络的粘度软测量模型    曹柳林,陶斌军

北京市的主要环境污染问题和对策    陈琪琳

在VB环境下应用PCL-812PG多功能卡实现轧制过程参数的实时采集    金龙国,于会敏

轧钢加热炉钢坯加热质量的检测研究(I)    梁军

北京市污水管网的现状与发展    牛增永

电站离心式风机性能在线监测的研究及其在DCS中的实现    侯军虎,王松岭,王强,安连锁

支撑矢量机推广能力分析    周伟达,张莉,焦李成

造纸工业中污水处理过程如何实现经济与技术的综合平衡(续)    何敬伟

我国城市污水污泥的产生及研究概况    孙玉焕;杨志海;

城市污水处理工艺方案设计浅析    原长弓;

自动化技术在污水处理节能领域中的应用现状与前景    罗隆;周力尤;

污水处理过程自动控制研究与应用    叶玲平,楼志军,蔡亦军,潘海天

基于模糊神经网络的自适应控制在污水处理中的应用研究    胡兴志;

DE型双沟式氧化沟运行分析    黄志新;由丽娜;

浅析微生物在污水处理过程中的作用    李海燕;

PLC控制系统在污水处理过程中的应用    刘栓,王太通

污水处理过程中的模糊控制研究    袁丽英,乔玉晶

脱盐和污水处理过程强化策略(英文)    E.Drioli;E.Curcio;

壬基酚聚氧乙烯醚在污水处理过程中的迁移转化行为    马兴杰;胡建英;邵兵;杨敏;

污水处理脱氮除磷过程建模与控制的研究    穆秀春;杨马英;杨晓红;李军;

中国城市污水污泥处理处置问题探讨    王凯军;余杰;

一种基于神经网络的溶解氧浓度建模与控制方法研究    韩广;乔俊飞;

污水污泥资源化研究    解庆林;王敦球;张学洪;李金城;

基于SVM污水处理过程BOD的智能预测    尚朝奇;王辉;

多壁碳纳米管对水中双氯芬酸的吸附及其热力学、动力学研究    王璐;熊振湖;

污水处理厂中PFCs的季节性变化规律    张宪忠;孙红文;

DCS在重油污水处理厂的应用    陈雷;江兴家;谢宗英;

重庆武汉分获亚行1亿美元贷款    记者 李韶辉

环保部华东督查中心领导来昌督查    记者 葛静

广东探索城市污泥处理产业路    越飞

有机污水EM处理技术    何哲

酶可邦——用“酶”来治污染    马加

化腐朽为神奇    本报记者 庞惠文

哈药总厂被曝“污染大户”    记者 肖玮

昌黎:循环经济点废成金    佟德龙 郭丽冰

李村河将变身青岛“绿腰带”    本报记者 杨明清

10个经济开发区今年要过“环境关”    记者 陈健　何继东 通讯员 蔡华晨

污水处理过程模拟及系统软件开发    张晶

污水生化处理的智能建模与优化控制策略应用研究    杨红

污水处理过程数学模型方法及其关键技术研究    韦安磊

利用双污泥反硝化除磷工艺降低污水处理过程中N_2O的产生    李聪

基于免疫算法的污水处理系统预测及优化控制研究    叶洪涛

膜抗生物污染改性及其在MBR中性能研究    王婵婵

氨基硅油的生态毒性及其在废水中的脱除与降解研究    杨尚源

污水厂污泥中重金属脱除技术及污泥特性变化的研究    涂剑成

污泥热解液加工方法及其产品的燃料特性研究    姬爱民

人工湿地污水处理系统N_2O的释放与相关微生物研究    吴娟

污水处理过程节能优化控制方法的研究    黄晓琪

污水处理过程的模糊建模与控制    杨婷

基于差分进化算法的污水处理过程控制及优化    许文强

污水处理过程实时控制及软测量方法研究    李万东

污水处理过程中的模糊控制研究    邱启旺

污水处理过程的智能优化控制方法研究    史雄伟

基于改进差分进化算法的A~2O工艺过程COD建模    梁豆

污水处理过程中邻苯二甲酸酯类物质的分布及去除规律研究    王翠彦

城市污水处理过程中重金属的迁移与去除规律研究    罗丽

活性污泥仿真平台实现及污水处理过程先进控制研究    杨彦波