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

1、城市污水泵站系統(tǒng)是城市基礎設施的主體，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)配套建設滯后、排放能力不強等問題，引起了嚴重的環(huán)境污染，此外，當前泵站系統(tǒng)中，多數(shù)采用液位控制的方法，該方法會容易導致污水溢出和能源的浪費，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，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，導致系統(tǒng)嚴重的非線性，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。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，結合實際推導出可行的廣義數(shù)據(jù)模型，提出了系統(tǒng)辨識方法：1)通過數(shù)據(jù)挖掘技術實現(xiàn)模型結構

3、聚類；2)采用相關性分析技術確定模型結構；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。實例計算結果表明，該方法建立的數(shù)據(jù)模型可以很好地模擬并預測泵站的污水流入量、污水總量以及水位變化情況，可用于指導城市污水泵站的運行管理。
　　 (2)污水泵站模擬監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(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架構技術開

4、發(fā)該系統(tǒng)，既方便使用維護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、相關性分析、數(shù)據(jù)建模，最后模擬其運行。因此可以直觀簡便地對污水泵站系統(tǒng)的每個泵站進行數(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)模型研究的基礎上，根據(jù)模型得到的水位預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，在最小溢