基于數(shù)據(jù)的城市污水泵站系統(tǒng)建模與控制應(yīng)用研究.pdf

1、城市污水泵站系統(tǒng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的主體，是城市賴以生存和發(fā)展的“生命線系統(tǒng)”。但在我國，城市普遍存在污水泵站系統(tǒng)不完善、管網(wǎng)配套建設(shè)滯后、排放能力不強(qiáng)等問題，引起了嚴(yán)重的環(huán)境污染，此外，當(dāng)前泵站系統(tǒng)中，多數(shù)采用液位控制的方法，該方法會容易導(dǎo)致污水溢出和能源的浪費(fèi)，且不能根據(jù)水位變化趨勢及時調(diào)整泵水量以避免污水的溢出，因此非常有必要優(yōu)化傳統(tǒng)的控制方法。建立污水泵站模型是實現(xiàn)泵站優(yōu)化控制重要的技術(shù)，但城市污水流量受人群行為，降雨乃至管路泄漏、

2、回流等諸多因素影響，導(dǎo)致系統(tǒng)嚴(yán)重的非線性，同時，輸入泵站的污水還具有不確定性和滯后特性，這些造成污水泵站系統(tǒng)建模困難。
　　 本文旨在建立一個準(zhǔn)確可靠的污水泵站數(shù)據(jù)模型及其模擬系統(tǒng)和研究得到一種能有效節(jié)能降耗的泵站優(yōu)化控制技術(shù)。論文主要研究內(nèi)容概括如下：
　　 (1)基于數(shù)據(jù)的城市泵站系統(tǒng)建模：根據(jù)Gelormino管網(wǎng)LTI離散模型，結(jié)合實際推導(dǎo)出可行的廣義數(shù)據(jù)模型，提出了系統(tǒng)辨識方法：1)通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)實現(xiàn)模型結(jié)構(gòu)

3、聚類；2)采用相關(guān)性分析技術(shù)確定模型結(jié)構(gòu)；3)采用最小二乘法及漸消記憶遞推最小二乘法實現(xiàn)模型參數(shù)辨識及在線辨識。實例計算結(jié)果表明，該方法建立的數(shù)據(jù)模型可以很好地模擬并預(yù)測泵站的污水流入量、污水總量以及水位變化情況，可用于指導(dǎo)城市污水泵站的運(yùn)行管理。
　　 (2)污水泵站模擬監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)：通過第一步的理論分析，建立基于數(shù)據(jù)的污水泵站系統(tǒng)模型，為更加方便建模并模擬仿真該系統(tǒng)，本文開發(fā)污水泵站模擬監(jiān)控系統(tǒng)。采用B/S架構(gòu)技術(shù)開

4、發(fā)該系統(tǒng)，既方便使用維護(hù)又便于與其它信息系統(tǒng)整合集成。該系統(tǒng)實現(xiàn)整個建模的過程，包括模型聚類、相關(guān)性分析、數(shù)據(jù)建模，最后模擬其運(yùn)行。因此可以直觀簡便地對污水泵站系統(tǒng)的每個泵站進(jìn)行數(shù)據(jù)建模并驗證模型的有效性。
　　 (3)研究基于模糊控制方法的城市污水泵站系統(tǒng)優(yōu)化控制問題：在上述對數(shù)據(jù)模型研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)模型得到的水位預(yù)測趨勢和水泵實際操作人員的經(jīng)驗，充分考慮泵站上下游的排水情況，提出基于模糊控制方法的泵站優(yōu)化控制技術(shù)，在最小溢