基于數(shù)據(jù)融合的工廠污水無線監(jiān)測系統(tǒng)研究.pdf

1、水是生命之源，對人類的生存和發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。隨著工業(yè)的進(jìn)步，工廠污水排放不斷增加，致使水污染情勢日益嚴(yán)峻，實現(xiàn)水環(huán)境保護(hù)與管理的重要措施之一就是對水環(huán)境進(jìn)行有效的監(jiān)測和評估。本文分析了當(dāng)前國內(nèi)外水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究狀況，針對企業(yè)排污監(jiān)測的特點，將數(shù)據(jù)融合算法和無線傳感器相結(jié)合應(yīng)用于工廠污水監(jiān)測系統(tǒng)中，提出了基于數(shù)據(jù)融合的工廠污水無線監(jiān)測系統(tǒng)。本文的主要工作如下:
　　(1)介紹了目前國內(nèi)外水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)水平和研究現(xiàn)狀

2、，綜合無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)融合算法，提出將數(shù)據(jù)融合算法和無線傳感網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合應(yīng)用于工廠污水監(jiān)測系統(tǒng)中。
　　(2)本文以淮安某一氨氮化肥廠為研究對象，設(shè)計多層次的數(shù)據(jù)融合算法，將溫度、PH、氨氮、溶解氧、濁度五個污水參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，評估出污水等級。本文采用分布式檢測結(jié)構(gòu)，分別在數(shù)據(jù)層、特征層、決策層進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。數(shù)據(jù)層采用格拉布斯準(zhǔn)則和中位值平均法對單個傳感器多次測量結(jié)果進(jìn)行融合，剔除失真數(shù)據(jù)，提高測量精度;特征層采用自適應(yīng)加權(quán)

3、算法對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)多個同類傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，以求得該區(qū)域各個參數(shù)的一個整體特征值;決策層采用GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對五個特征值進(jìn)行融合得出污水等級。
　　(3)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計。包括檢測節(jié)點、網(wǎng)關(guān)、監(jiān)測中心。各個部分采用模塊化的思想進(jìn)行設(shè)計，檢測節(jié)點包括傳感器模塊和組網(wǎng)通信模塊，傳感器模塊負(fù)責(zé)對各參數(shù)數(shù)據(jù)的采集，組網(wǎng)通信模塊采用CC2530負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的融合和無線收發(fā);網(wǎng)關(guān)采用CC2530+STM32+GPRS，CC2530負(fù)責(zé)組網(wǎng)通信

4、，STM32負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)融合處理，GPRS負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程發(fā)送;監(jiān)測中心采用電腦進(jìn)行操作，不需要硬件設(shè)計。
　　(4)軟件設(shè)計。對系統(tǒng)硬件的各個部分進(jìn)行相應(yīng)的軟件設(shè)計，在檢測節(jié)點處首先采用格拉布斯準(zhǔn)則剔除可疑數(shù)據(jù)，然后利用中位值平均法濾波，提高傳感器采集數(shù)據(jù)的可靠性和精度;網(wǎng)關(guān)處使用自適應(yīng)加權(quán)算法對多個同類傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，以得出一個最優(yōu)值;監(jiān)測中心:采用GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，首先用遺傳算法去優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，然后將訓(xùn)練好的GA-BP神