模糊神经网络在污水厂协同调度决策的应用分析

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1、重庆大学硕士学位论文1绪论1绪论1．1问题的提出及研究意义目前小城镇污水处理厂是以人工操作为主，而且其操作人员受限于知识会做出错误判断，从而导致污水处理厂出现事故或者排水不达标准，以致污染下游河道。专家系统的应用可以很好地控制污水处理过程，操作人员不需要很多专家知识，可根据系统给出的指令来控制污水处理厂的处理过程。专家系统能运用专家的知识与经验进行推理、判断和决策，具有灵活性、透明性和启发性的特点，特别善于解决特定领域内需要大量专家专门知识才能求解的问题，因此比较适合解决复杂系统的控制和决策问题【11。目前，一般专家系统只能应用于相当窄的知识领域内，无法解决到超出

2、知识范围的问题，不能通过自身的学习增长知识，存在所谓的窄台阶问题，从而有了智能专家系统应用开发的必要。神经网络具有自组织、自学习的优点，能够解决专家系统的“知识获取”瓶颈问题。又因为在污水处理领域中模糊知识存在，从而有必要将模糊推理引入到专家系统中，进而实现知识的模糊推理。这样将模糊神经网络引入到专家系统中增强了专家系统的解决问题能力，也具有更广泛的应用价值。小城镇污水处理厂采用组合式生物／生态污水处理模式则更能使污水处理效率达到最优化，可以采用智能专家系统运行调控小城镇污水处理的生态／生物组合模式从而使污水处理运行过程智能化、高效化。实现在没有专业人员操作控制的

3、情况下污水处理仍能稳定运转，节省开支，达到生物段灵活、高效和生态段低耗、稳定，从而实现整个组合式污水处理稳定高效地运行。将模糊神经网络专家系统引入到生物／生态组合工艺的污水处理中具有较强的实践意义，对今后的污水处理具有重要的指导意义。1．2国内外研究现状1．2．1模糊神经网络专家系统的研究现状模糊神经网络(Fuzzyneuralne似ork简称孙跗)是模糊逻辑和人工神经网络的结合的产物，结合了模糊逻辑和神经网络的优点，集自适应、学习、联想、识别及模糊信息处理于一体。神经网络能够避免传统专家系统的规则“组合爆炸”，并且能够解决知识获取的“瓶颈”问题，神经网络采用分布

4、式并行推理技术可以解决基于模糊规则推理系统的低效率和规则冲突问题。1987年，B．Kosko将模糊理论与神经网络有机结合而进行了系统的研究。在之后几年中，模糊神经网络的应用和研究得到迅猛的发展，多种卧Ⅲ模型的提出及其应用的研究加速了FNN理论的完重鏖奎堂堡主堂垡笙塞1绪论——————————————————————————————————————————————————————————一=：=善，并且在实际应用中得到广泛的应用。将模糊逻辑、神经网络与专家系统相结合，已经成为模糊控制或神经网络控制研究的主要发展趋势。Shar锄Ja觚【2】等将神经网络算法引入了模糊专

5、家系统模糊确定性因素的调整中，证明神经网络算法在模糊确定性因素的调整中更有效。YoicKHayasllipl等在文献中研究了从一个训练好的神经网络中自动获取模糊规则的模糊专家系统，其中神经网络采用前向算法，输入既有模糊变量也有逻辑变量，并且为了验证其可行性研发了医疗模糊神经专家系统。因此模糊神经网络专家系统在故障诊断、智能控制、模式识别等领域都得到了广泛的应用，并且也将在污水处理领域大放异彩。1．2．2污水处理生物／生态组合工艺的研究现状用生物法处理城市污水时，其处理能耗随着处理要求提高而增高。另外，传统的二级处理，如需脱磷除氮深度处理时，去除单位污染负荷所需的能

6、耗更大。而生态处理法作为一种典型的低能耗技术，如果与生物处理法相结合，则可实现出水指标达标的同时降低处理能耗。但生态处理污染物的效果受气温及植物生长等非可控制因素的影响，故对进水水量和水质的可调控性不强，而生物单元中可控制的因子较多，因此可通过对不同工况的调整实现对不同的污染负荷的去除，相对生态法处理效果较好。因此，需通过优化处理负荷的配置，使生物处理单元的高效性和生态处理单元的低能耗的优势互补，有机地组合在一起，形成低能耗、耐冲击的城市污水处理协同新工艺。陈秀荣14J等探索行的启动了生物．生态组合工艺处理城市污水的研究。其实验规模为100m3／d，组合工艺中实现

7、了COD，TN，P043的去除率分别为90％，40．70％，和80％。章北平【5】等采用了生物／生态组合工艺的方法处理城市污水，其中生物处理单元采用的是连续一体化生物反应器，生态处理单元采用的是波形潜流人工湿地。实验表明该组合工艺在达到理想效果的前提上，在能耗上比A2／o工艺和bandenpho工艺分别降低了37．69％和57．91％。Murray．GuldeC等研究了反渗透／潜流人工湿地组合系统处理含盐的油田的工业废水，分析了处理后的出水用于灌溉和其他用途时的可行性。结果显示，含盐油的工业废水并没有造成人工湿地植物的明显死亡，组合系统能有效地降低废水对湿地中植物

8、的毒害性，