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《杭州电子科技大学》 2011年
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基于神经网络的排水管网预测模型的研究及应用

邬玲懿  
【摘要】:城市排水是指城市生活污水、工业废水、和部分大气降水的收集、输送、净化、利用和排放,城市建设的重要基础设施。随着城市化进程的不断加快,城市污水排量也大幅增加,由此引起的洪涝灾害加剧、降雨径流污染加重、城市水资源短缺等问题,使城市排水面临着巨大的挑战。而现有的泵站简单液位控制方式具有滞后性,若短时间内大量污水进入污水管网,极易引起污水外溢。因此探讨建立污水泵站预测模型,为城市排水安全运行控制提供依据具有重要的意义。但因城市污水受天气、人为及管道损漏等复杂因素影响,污水流量具有不确定性,非线性严重,再者由于检测设备的限制和基础资料的匮乏,使得机理建模更加困难。 本文在杭州市排水有限公司自动化监测与控制SCADA系统所采集的海量实际运行数据基础上,建立基于神经网络的城市排水管网预测模型,再建立整条污水线的模型。通过所建立的模型对各个泵站进行监控预测,并运用模糊算法给出最优控制策略,改变原有的泵站简单液位控制方式,使污水溢出最小化。论文主要研究内容概括如下: (1)建立串级泵站预测模型 通过对串级污水泵站运行机理,相关性进行分析确定影响污水泵站前池液位的主要因素,并通过计算上下游间的互相关性来确定上游到下游所需时延,结合两者作为神经网络模型的输入。通过对历史数据的学习训练,建立不同预见期内基于神经网络的污水泵站预测模型,并对所建模型进行对比验证,结果表明模型具有较高的精度且泛化能力好。 (2)建立汇流点泵站预测模型 由于汇流点泵站有多个上游泵站,使得各上游泵站和汇流点泵站的相关性变弱,不确定性增多,无法运用互相关计算得到时延值。针对该问题,通过对各个上游泵站和汇流点泵站的灰色关联分析计算,比较各个时刻点的灰色速率关联度值来确定时延,再结合汇流情况下的机理分析确定神经网络的输入,该模型在旁侧流小于50%时,模型具有较高的精度。 (3)基于神经网络的排水模拟预测系统及仿真应用 结合(1)(2)两项建模技术,开展工程应用研究。首先开展基于神经网络的排水管网模拟预测系统的设计与实现研究:分别对软件设计、实现关键技术及实现效果进行探讨,实现BP神经网络算法、自定义泵站预测模型及上下游泵站的实时模拟,可直观展现给用户。在此基础上,结合模糊控制技术对城市排水现行简单液位控制进行优化研究:通过分析传统控制方法的缺点,提出优化规则加以改进,并详细介绍模糊控制器的设计,最终以武林门泵站为例进行模糊优化控制仿真验证。
【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】:TU992.0

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周玉文,戴书健;城市排水系统非恒定流模拟模型研究[J];北京工业大学学报;2001年01期
2 冯必波;张伶俐;陈艳;;BP神经网络在洪流预报中的应用[J];重庆工学院学报(自然科学版);2008年07期
3 汪雄海,张龙;污水泵站模糊自学习控制系统[J];电工技术学报;2002年05期
4 汪雄海,石宏宇;污水泵站系统的预测控制[J];电工技术学报;2003年05期
5 石宏宇;周旭强;汪雄海;丁援朝;;基于遗传算法的污水泵站机组控制[J];电气自动化;2003年03期
6 岑国平,詹道江,洪嘉年;城市雨水管道计算模型[J];中国给水排水;1993年01期
7 王淑梅;王宝贞;曹向东;金文标;贾丽娜;;对我国城市排水体制的探讨[J];中国给水排水;2007年12期
8 赵冬泉;陈吉宁;佟庆远;王浩正;曹尚兵;盛政;;基于GIS构建SWMM城市排水管网模型[J];中国给水排水;2008年07期
9 张学同;徐哲;左燕;赵晓东;薛安克;;基于数据的城市污水泵站系统建模[J];化工学报;2010年08期
10 刘俊;城市雨洪模型研究[J];河海大学学报;1997年06期
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 记者 常慕城;[N];菏泽日报;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 张龙;污水泵站管网系统最优控制策略研究[D];浙江大学;2002年
2 林英杰;基于Arc View的城市排水管网GIS信息管理系统设计[D];华中科技大学;2005年
3 谢莹莹;城市排水管网系统模拟方法和应用[D];同济大学;2007年
4 郭姣;基于ArcGis的排水管网水力模拟方法和应用[D];同济大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭宽伟;岑国平;马文轩;李强;;ArcGIS在机场土方计算中的应用分析[J];四川建筑科学研究;2012年01期
2 张卫东,谢庆胜;基于GIS的重点污染源管理信息查询与分布系统设计的实现[J];安徽地质;2001年04期
3 殷年;4D产品与GIS应用[J];安徽地质;2002年03期
4 任升莲;蔡昊;杨伟沃;肖延松;;基于GIS的网络电子地图系统开发与研究[J];安徽地质;2009年04期
5 殷年;;航空影像处理与应用[J];安徽建筑;2006年05期
6 方文秀;;浅谈地埋式污水处理系统及其应用[J];安徽建筑;2009年04期
7 林华;邓建;;浅谈合肥经济技术开发区地理信息系统建设[J];安徽建筑;2009年04期
8 宋海兵;;东关水泥厂取水工程设计介绍[J];安徽建筑;2010年03期
9 周光富;宋海兵;;宁淮高速公路景观排水设计与探讨[J];安徽建筑;2010年05期
10 沈贤琴;;市政道路下排水管线的位置设计分析[J];安徽建筑;2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 潘元庆;谷志云;李保贤;陈伟强;李天阁;;GIS在农业和土地资源管理中的应用研究[A];河南省地质调查与研究通报2007年卷(上册)[C];2007年
2 张雷;李刚;孟庆江;刘少杰;张欣卉;;GIS技术应用在找矿预测中的历史趋势及主要功能分析[A];河南地球科学通报2008年卷(下册)[C];2008年
3 张宗可;许矿华;陈鹏;;TIN的生成方法与应用研究[A];河南地球科学通报2010年卷(下册)[C];2010年
4 袁玏;;基于ArcIMS的房产信息发布系统的设计研究[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十五次学术交流会论文集[C];2011年
5 施昌平;;污水处理厂设计应注意的几个问题[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
6 秦正茂;徐建刚;桂昆鹏;;山地城市新区洪水风险评价研究——以福建龙岩稀土工业园为例[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
7 隆万容;;南方城市雨洪基础设施安全保障对策探析[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
8 季素;赵玮;;地理信息系统在宣城配网中的应用及维护[A];华东六省一市电机(电力)工程学会输配电技术研讨会2006年年会论文集[C];2006年
9 季素;赵玮;;地理信息系统在宣城配网中的应用及维护[A];第四届安徽科技论坛安徽省电机工程学会分论坛论文集[C];2006年
10 胥卫平;李括;司训练;;城市雨洪资源利用及补偿机制未来研究方向探讨[A];第二届生态补偿机制建设与政策设计高级研讨会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴启涛;城市抗震防灾规划空间决策支持系统研究[D];中国海洋大学;2010年
2 刘文全;基于GIS的海上石油平台溢油应急决策支持系统结构与应用研究[D];中国海洋大学;2010年
3 徐晓冰;光伏跟踪系统智能控制方法的研究[D];合肥工业大学;2010年
4 汪木兰;神经网络硬化实现的共性技术在电力传动中应用研究[D];合肥工业大学;2010年
5 苏斌;GIS支持下的城市地价空间分布与土地集约利用研究[D];解放军信息工程大学;2010年
6 贾奋励;电子地图多尺度表达的研究与实践[D];解放军信息工程大学;2010年
7 张开广;郑州地区仰韶文化遗址空间模式研究[D];解放军信息工程大学;2010年
8 王晓理;地理信息数据结构处理优化应用研究[D];解放军信息工程大学;2010年
9 杨晓坤;广西南丹大厂锡矿长坡—高峰矿床(山)数字化与综合信息成矿预测[D];昆明理工大学;2010年
10 夏兰芳;自然图形的度量格网研究[D];武汉大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋东峰;基于WebGIS的矿井瓦斯地质信息网络管理技术与应用[D];河南理工大学;2010年
2 陈银平;基于ArcGIS Engine济南市雨情系统的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
3 王晨亮;基于工作流的资源环境建模框架的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
4 杨新忠;基于案例的地理时空过程表达模型研究[D];山东科技大学;2010年
5 张京钊;基于LUCC与RS/GIS的济南市生态安全评价[D];山东科技大学;2010年
6 李业鑫;基于模糊控制的余氯实时在线检测系统研制[D];长春理工大学;2010年
7 徐玉颖;气垫式流浆箱智能解耦控制系统[D];浙江理工大学;2010年
8 张硕;基于SuperMap Objects 的河南省南水北调地理信息系统设计与实现研究[D];郑州大学;2010年
9 王国宾;面向对象的公路空间数据库系统研究[D];郑州大学;2010年
10 叶伟;基于GIS的河南省航运经济信息分析系统研究[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周玉文,戴书健;城市排水系统非恒定流模拟模型研究[J];北京工业大学学报;2001年01期
2 钟木华;排水工程设计中值得注意的几个节能问题[J];长春工程学院学报(自然科学版);2002年02期
3 赵俊三,赵耀龙;GIS发展的最新趋势及其应用前景[J];测绘工程;2000年02期
4 刘小生,黄玉生;基于Arc/Info的洪水淹没面积的计算方法[J];测绘通报;2003年06期
5 柳玲,艾及熙;GIS技术在城市规划领域的应用及发展[J];重庆建筑大学学报(社科版);2001年02期
6 丛翔宇;倪广恒;惠士博;田富强;赵月芬;;城市立交桥暴雨积水数值模拟[J];城市道桥与防洪;2006年02期
7 张欲平,吴钟;上海城市排水遥控遥测公共平台研究[J];城市公用事业;2001年06期
8 汪雄海,石宏宇;污水泵站系统的预测控制[J];电工技术学报;2003年05期
9 刘仁义,刘南;基于GIS的复杂地形洪水淹没区计算方法[J];地理学报;2001年01期
10 汪雄海;张龙;彭建州;;污水泵站变频调速排水节电控制[J];电气自动化;2000年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 任伯帜;城市设计暴雨及雨水径流计算模型研究[D];重庆大学;2004年
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1 祁继英;城市非点源污染负荷定量化研究[D];河海大学;2005年
2 刘翔;城市雨洪关系分析与模拟[D];河海大学;2005年
3 林英杰;基于Arc View的城市排水管网GIS信息管理系统设计[D];华中科技大学;2005年
4 殷涛;地理信息系统(GIS)在城市排水管网中的实现与应用[D];武汉理工大学;2006年
5 谢莹莹;城市排水管网系统模拟方法和应用[D];同济大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王武;张元敏;方波;;改进神经网络在切削参数优化中的应用[J];工具技术;2010年01期
2 杨久红;王小增;;基于改进BP神经网络的产品成本预测研究和实现[J];机械设计与制造;2010年07期
3 廖小辉;黄新;施俊玲;孙亚丽;;基于BP网络的再生混凝土抗压强度的预测模型[J];南京林业大学学报(自然科学版);2010年05期
4 王东亚,张琳,赵国材;神经网络遗传算法在供热负荷预测中应用[J];辽宁工程技术大学学报;2005年S1期
5 陈南祥,黄强,曹连海,徐建新;径流序列的相空间重构神经网络预测模型[J];河海大学学报(自然科学版);2005年05期
6 曹连海,胡习英,于志波;混沌神经网络在地表水资源量预测中的应用[J];水利与建筑工程学报;2005年04期
7 郑永;;基与遗传神经网络的道路交通量预测[J];市场周刊(理论研究);2006年11期
8 黄建军;刘会霞;杨润党;倪炎榕;王霄;;基于改进BP神经网络的数控机床振动趋势预测[J];制造技术与机床;2009年04期
9 王武;汤三;张元敏;;基于神经网络的高速铣削表面粗糙度预报[J];机械设计与制造;2010年03期
10 宋春晖;;基于BP网络的地铁车站深基坑围护桩水平位移预测[J];现代物业(上旬刊);2011年06期
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1 李方方;赵英凯;贾玉莹;杜杰;;基于最小二乘支持向量机的油品质量预测[A];第25届中国控制会议论文集(上册)[C];2006年
2 王建成;;基于神经网络的弹药消耗预测模型[A];第六届中国青年运筹与管理学者大会论文集[C];2004年
3 肖会敏;樊为刚;;基于神经网络的粮食产量预测模型[A];04'中国企业自动化和信息化建设论坛暨中南六省区自动化学会学术年会专辑[C];2004年
4 梁启华;;一种基于Ito方程的广告效应预测模型[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
5 孙颖;张袅娜;王玉华;卢秀和;杨洪侠;;基于多输入层小波神经网络的选矿厂能源消耗预测模型[A];PCC2009—第20届中国过程控制会议论文集[C];2009年
6 华丽;鲍一笑;刘全华;;汉族儿童哮喘易感基因预测模型的初步建立[A];中华医学会2010年全国变态反应学术会议暨中欧变态反应高峰论坛参会指南/论文汇编[C];2010年
7 盛刚;孙彦广;梁青艳;;钢铁企业电力负荷分析与预测模型的探讨[A];全国冶金自动化信息网2011年年会论文集[C];2011年
8 马培蓓;纪军;;基于时间序列的航空备件消耗预测[A];中国系统工程学会决策科学专业委员会第六届学术年会论文集[C];2005年
9 陈亮;杜尚丰;;温室环境神经网络预测控制[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第五分册[C];2005年
10 刘静;杨月欣;;膳食血糖生成指数预测模型的建立[A];中国营养学会第十次全国营养学术会议暨第七届会员代表大会论文摘要汇编[C];2008年
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1 本报记者 张超;预测模型:推算SARS起落潮[N];科技日报;2003年
2 刘庆;“预测模型”要缓行[N];网络世界;2006年
3 王雪飞;儿童多动症有了疗效预测模型[N];健康报;2006年
4 记者 耿挺;蛋白质功能算出来[N];上海科技报;2007年
5 海通期货研究所;沪深300行业指数β系数预测模型之比较[N];期货日报;2009年
6 本报记者 谢飞;行业预测模型试水 数量化投资武装基金业[N];21世纪经济报道;2004年
7 张琳 赵伟;巧用Excel构建利润预测模型[N];财会信报;2007年
8 四川农业大学 王立志 贾刚 王康宁;饲料有效磷的评定及预测模型的“雏形”[N];中国畜牧兽医报;2006年
9 五矿海勤 张浩;LLDPE日内价格波动区间预测模型初探[N];期货日报;2007年
10 知名财经专栏作家 周洛华;再精确的预测也靠不住[N];上海证券报;2010年
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1 杨林楠;三化螟和斑潜蝇发生预测模型研究与应用[D];电子科技大学;2010年
2 张瑞;不常用备件需求预测模型与方法研究[D];华中科技大学;2011年
3 崔立成;基于多断面信息的城市道路网交通流预测方法研究[D];大连海事大学;2012年
4 罗士勋;人民币汇率预测和风险管理研究[D];吉林大学;2005年
5 杜文斌;基于神经网络的冠心病证候诊断标准与药效评价模型研究[D];辽宁中医学院;2004年
6 高宏岩;融合移动信号流的高速公路交通拥挤预警与调控[D];山东科技大学;2011年
7 陈为真;大型结构振动信号处理与模态参数识别研究[D];华中科技大学;2010年
8 李郁侠;电力市场边际电价预测与水电厂竞价上网模式研究[D];西安理工大学;2005年
9 李洪斌;基于神经网络的藻类水华建模与预测研究[D];华中科技大学;2007年
10 章之旺;中国上市公司的财务困境成本理论与实证研究[D];厦门大学;2008年
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1 曹炜;基于BP神经网络的城市交通流量预测与路口分析[D];昆明理工大学;2006年
2 洪磊;群优化BP网在交通事故预测中的应用研究[D];大连理工大学;2010年
3 王妮娜;决策支持系统中预测算法研究[D];武汉理工大学;2006年
4 王静茹;基于神经网络的火电厂送风机状态检修系统研究[D];北京交通大学;2007年
5 陈彬;上市公司财务报表欺诈鉴别[D];北方工业大学;2006年
6 邬玲懿;基于神经网络的排水管网预测模型的研究及应用[D];杭州电子科技大学;2011年
7 矫亚涛;城市绿地智能化灌溉系统研究[D];西安建筑科技大学;2010年
8 周静娜;中央空调系统机组能效预测模型的研究[D];华中科技大学;2011年
9 张炎欣;基于即时学习策略的电厂热工参数预测模型及应用研究[D];中南大学;2010年
10 陈蓉;话务量分析和多种预测模型的比较研究[D];北京邮电大学;2008年
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