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《杭州电子科技大学》 2011年
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基于数据的城市污水泵站系统建模与控制应用研究

张学同  
【摘要】:城市污水泵站系统是城市基础设施的主体,是城市赖以生存和发展的“生命线系统”。但在我国,城市普遍存在污水泵站系统不完善、管网配套建设滞后、排放能力不强等问题,引起了严重的环境污染,此外,当前泵站系统中,多数采用液位控制的方法,该方法会容易导致污水溢出和能源的浪费,且不能根据水位变化趋势及时调整泵水量以避免污水的溢出,因此非常有必要优化传统的控制方法。建立污水泵站模型是实现泵站优化控制重要的技术,但城市污水流量受人群行为,降雨乃至管路泄漏、回流等诸多因素影响,导致系统严重的非线性,同时,输入泵站的污水还具有不确定性和滞后特性,这些造成污水泵站系统建模困难。 本文旨在建立一个准确可靠的污水泵站数据模型及其模拟系统和研究得到一种能有效节能降耗的泵站优化控制技术。论文主要研究内容概括如下: (1)基于数据的城市泵站系统建模:根据Gelormino管网LTI离散模型,结合实际推导出可行的广义数据模型,提出了系统辨识方法:1)通过数据挖掘技术实现模型结构聚类;2)采用相关性分析技术确定模型结构;3)采用最小二乘法及渐消记忆递推最小二乘法实现模型参数辨识及在线辨识。实例计算结果表明,该方法建立的数据模型可以很好地模拟并预测泵站的污水流入量、污水总量以及水位变化情况,可用于指导城市污水泵站的运行管理。 (2)污水泵站模拟监控系统的设计与实现:通过第一步的理论分析,建立基于数据的污水泵站系统模型,为更加方便建模并模拟仿真该系统,本文开发污水泵站模拟监控系统。采用B/S架构技术开发该系统,既方便使用维护又便于与其它信息系统整合集成。该系统实现整个建模的过程,包括模型聚类、相关性分析、数据建模,最后模拟其运行。因此可以直观简便地对污水泵站系统的每个泵站进行数据建模并验证模型的有效性。 (3)研究基于模糊控制方法的城市污水泵站系统优化控制问题:在上述对数据模型研究的基础上,根据模型得到的水位预测趋势和水泵实际操作人员的经验,充分考虑泵站上下游的排水情况,提出基于模糊控制方法的泵站优化控制技术,在最小溢出情况下,实现总能耗较少的目标,并减少机泵频繁启停操作的发生。
【学位授予单位】:杭州电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU992.25

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【参考文献】
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