首页 > 学术论文

基于遗传优化BP神经网络的污水处理水质预测研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-20 13:50:02
热度:

基于遗传优化BP神经网络的污水处理水质预测研究【摘要】:在污水处理的技术工艺中,活性污泥污水处理法是一种相对较为先进成熟的处理工艺技术。但是污水处理的工艺过程受到许多动态时变因素影

【摘要】:在污水处理的技术工艺中,活性污泥污水处理法是一种相对较为先进成熟的处理工艺技术。但是污水处理的工艺过程受到许多动态时变因素影响,具有高度复杂性、不确定性以及非线性的测量难点,故以精确的数学模型建模,难度巨大,是一类典型的复杂工业过程。并且由于部分关键水质参数无法在线监测,致使对污水处理的过程控制能技术手段未能在第一时间发挥指导及调控作用,所以污水处理水体质量参数的评定监测难关已成为污水处理技术发展的短板。由于人工神经网络具有优良的非线性逼近特性、并行式分布结构、较好的容错性以及自适应学习和归纳能力,特别适用于需要同时考虑许多因素和条件,不精确的、模糊的信息处理。但人工神经网络存在结构上的缺点及局限性,而遗传算法在一定程度上存在弥补优化的作用。为此,本论文针对活性污泥法污水的出水水质,研究了基于遗传算法优化人工神经网络的污水参数建模预测方法,结合前人研究经验成果,主要作了如下几方面工作: 首先,就处理污水反应过程中,对降解有机物、硝化与反硝化、除磷过程反应有影响的工艺参数进行了相关学习,对污水处理水质参数指标及相关标准进行了分析。 第二,通过分析神经网络和遗传算法各自的特点,针对神经网络在实际应用中存在的收敛速度慢,网络随机初始的权阀值的选择不能基于在一个有效的选择机制上,难以确定具有全局性优良的初始网络参数等缺点,进行了基于遗传算法优化的神经网络软测量建模研究。提出利用遗传算法在全局搜索中的优势进行BP神经网络权阀值的初始化,取代随机确定初始网络参数值的传统方法以使神经网络在算法一开始就运作在一个较优的搜索集合内,然后在这个解空间里运行算法,以误差反射传播的方式训练网络,使网络通过学习得到该集合内最优解的优化算法。 第三,以广州沥滘污水处理厂实地测量水质指数报表数据为训练样本,将BP神经网络水质预测模型以及经过遗传优化之后的BP神经网络水质预测模型应用到曝气池COD的软件测量应用中,针对污水处理过程中不能在线测量的重要参数曝气池COD进行了仿真预测,并将获得的两种测量结果进行了比较分析。 研究结果表明,基于遗传算法的优化方法有效解决了BP算法收敛速度慢,全局搜索能力弱等缺陷,达到了较好的效果。 【关键词】:人工神经网络 污水参数预测 BP算法 遗传算法
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X703;TP18
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 第一章 绪论10-13
  • 1.1 课题背景及研究意义10-11
  • 1.2 污水处理工作的技术现状11
  • 1.3 污水处理检测系统现状11-12
  • 1.4 课题来源与主要研究内容12-13
  • 第二章 活性污泥处理系统及建模仿真概述13-21
  • 2.1 污水处理技术简介13-15
  • 2.1.1 污水处理过程13-14
  • 2.1.2 污水主要水质参数及出水水质标准14-15
  • 2.2 活性污泥污水处理系统15-17
  • 2.3 活性污泥污水处理系统的建模17-20
  • 2.3.1 数学模型17-18
  • 2.3.2 智能模型18-19
  • 2.3.3 混合模型19-20
  • 2.4 本章小结20-21
  • 第三章 基于 BP 神经网络的水质预测21-42
  • 3.1 预测意义及可行性21
  • 3.2 人工神经网络概述21-30
  • 3.2.1 人工神经网络的发展及趋势23-25
  • 3.2.2 人工神经网络的特点25
  • 3.2.3 BP 神经网络25-30
  • 3.3 基于 BP 神经网络的水质预测模型实现30-40
  • 3.3.1 数据选择与预处理32-37
  • 3.3.2 基于 BP 神经网络的水质预测模型仿真37-40
  • 3.4 结果分析40-41
  • 3.5 本章小结41-42
  • 第四章 基于 GABP 神经网络的水质预测42-65
  • 4.1 GABP 神经网络用于水质预测的意义及有效性42-43
  • 4.2 遗传算法概述43-55
  • 4.2.1 遗传算法发展及现状43-46
  • 4.2.2 遗传算法的特点及优势46-48
  • 4.2.3 遗传算法的原理48-53
  • 4.2.4 遗传算法的应用53-55
  • 4.3 基于 GABP 神经网络的水质预测模型实现55-61
  • 4.3.1 遗传算法优化神经网络的实现可能及方法步骤55-59
  • 4.3.2 基于 GABP 神经网络的水质预测模型仿真59-61
  • 4.4 两种仿真结果对比分析61-64
  • 4.5 本章小结64-65
  • 结论和展望65-67
  • 5.1 全文总结65-66
  • 5.2 后续工作和展望66-67
  • 参考文献67-70
  • 攻读硕士学位期间取得的研究成果70-71
  • 致谢71-72
  • 答辩委员会对论文的评定意见72


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

间歇曝气活性污泥系统神经网络水质模型    郭劲松,龙腾锐,高旭,黄天寅

活性污泥法数学模型的研究与应用    季民,霍金胜,胡振苓,马文杰,刘文亚,张宝祥

基于工程应用观点的软仪表开发策略    张明君,皮道映,孙优贤

利用MATLAB实现BP神经网络的设计    杨雁宁 ,王峰

A~2/O污水处理过程出水水质的多元线性回归软测量模型    冯丽辉,毕贵红,赖华,彭向华

BP网络的改进及应用    韩万林,张吉雄

活性污泥法系统人工神经网络模型    张文艺,钟梅英,蔡建安

污水生化处理过程建模与控制    杜树新

过程控制中的软测量技术    于静江,周春晖

软测量技术    徐敏,俞金寿

基于神经网络的污水处理过程建模及仿真的研究    崔玉理

基于Moldflow和BP神经网络的超薄塑料制品流程长度预测    赖鹏;

小波分析与神经网络在结构多处损伤监测中的应用    陈文元;李雪梅;迟晓梅;

基于FE—ANN—MC的结构可靠度计算方法研究    冯清海;袁万城;樊启武;

基于神经网络在钢筋混凝土施工质量评价中的应用研究    郑少瑛;陈静茹;

基于混沌遗传算法的配电网无功补偿优化    邓建斌;叶洪江;

基于遗传算法优化的模糊PID控制研究及其仿真    乔志杰;程翠翠;

基于自适应遗传算法的离散化方法    徐文婷;李承鹏;

计算智能主要算法研究    田晓艳;

基于蚁群神经网络火灾信息处理技术研究    李瑞琪;程乃伟;郭燕;

遗传神经网络在平整轧制力预报中的应用    安振刚,李谋渭,尹显东,于宁,唐伟

基于遗传禁忌混合搜索算法的设备布局研究    齐继阳;竺长安;曾议;

基于遗传算法的加筋圆柱壳屈曲承载力优化    齐文文;赵斌;龙连春;

基于模糊数学的TBM施工岩体质量分级研究    祁生文;伍法权;

水-岩相互作用对矿床底板突水的影响分析——以我国首份河南夹沟铝土矿床突水为例    李满洲;

基于PSO-K均值聚类的核事故应急监测点位快速确定技术研究    王国庆;李国福;李旭渊;

遗传算法在智能天线扇区波束赋形及阵元失效补偿中的应用    丁婷;崔红涛;

铅锌烧结过程产量质量的神经网络预测方法    吴敏;徐辰华;

蚁群算法与遗传算法的混合算法    高尚;江新姿;汤可宗;

基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置    程远林;李茂军;

基于GA优化的个人信用评估SVM模型    姜明辉;袁绪川;

载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究    李佳

适应性企业战略协同机制研究    张亚娟

介入式文化算法及其应用研究    谭枫

通信辐射源个体识别与参数估计    陆满君

粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用    戴运桃

基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用    孙明

粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用    谭佳琳

全景视觉图像质量优化方法研究    张帆

船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究    冷欣

雷达图像编码器的并行处理研究与实现    刘营

基于电子鼻的鱼粉新鲜度快速检测方法研究    刘辉

深基坑变形监控与信息化施工研究    杨传宽

超声辅助硬态切削切屑形态与表面加工质量的试验研究    简金辉

动态环境下的元胞遗传算法研究    万成

布里渊散射水下探测目标的自动识别    代宏伟

CO_2焊逆变电源的自适应模糊控制系统研究    张可平

参数参与进化的自适应遗传算法研究    李坤

基于声波的运动车辆行驶状态辨识理论研究    李锦

微粒群优化算法的改进及应用    柳枝华

煤矿通防安全信息集成与控制预警系统平台研究    李旭东

活性污泥模型NO.1及“SSSP程序”在中国污水厂适用性的初步探讨    汪慧贞,曹秀芹

简化活性污泥数学模型的优化    刘芳,顾国维

SBR法的五大优点    彭永臻

间歇曝气活性污泥系统神经网络水质模型    郭劲松,龙腾锐,高旭,黄天寅

以DO、ORP、pH控制SBR法的脱氮过程    高景峰,彭永臻,王淑莹,曾薇,隋铭皓

活性污泥法数学模型的研究与应用    季民,霍金胜,胡振苓,马文杰,刘文亚,张宝祥

活性污泥法污水处理虚拟设备    蔡建安,James A.Smith

污水处理厂运行模拟、预测软件的应用    施汉昌,刁惠芳,刘恒,王玉珏,柯细勇

GA-ANN模拟毒物冲击下UASB性能变化    曹刚,徐向阳,冯孝善

SBR出水BOD值的RBF软测量法    刘载文,崔莉凤,祁国强,侯朝桢,刘太杰

虚拟数字存储示波器的研究与实现    温苗利

活性污泥法污水处理计算机仿真软件的开发及应用    范石美

污水处理过程建模与控制    叶玲平

基于神经网络的污水处理水质预测研究    高平平

活性污泥法污水处理过程智能建模及仿真研究    余颖

基于神经网络的注射工艺分析模拟    朱昱,黄国立,黄长征

人工神经网络在癌症的元素分析辅助诊断中的应用    朱尔一,王小如,黄本立

水质综合评价的人工神经网络模型    刘国东,黄川友,丁晶

人工神经网络在离心式通风机故障诊断中的应用    荆双喜;绳飘;行志刚;郭燕飞;

BP AMOCO 公司的碳纤维事业——国外碳纤维进展之二    赵稼祥

人工神经网络预测木头油田储层孔隙度渗透率    马力,郑艳辉

储层敏感性快速预测软件在大港油田的研究与应用    何银花,尤秋彦,钟惠敏,鄢捷年

重整产品液收率软测量    孙自强,顾幸生,俞金寿

概率神经网络在煤与瓦斯突出中的应用    刘阳;史庆军;

BP对福蒂斯油田的开发    吕静鹏;

BP神经网络在小麦赤霉病气象预测中的应用    刘志红;燕亚菲;张雷;

基于BP神经网络的城市建筑热环境研究    李宁;陈定艺;刘金祥;陈晓春;丁高;

冲绳海槽150ka BP以来的孢粉记录与环境变化(英文)    郑卓;邓韫;黄康有;SUC Jean-Pierre;BERNE Serge;

BP神经网络在静态汽车衡轴自动识别中的应用    李建国;

BP神经网络在区域滑坡危险性预测中的应用    柳柳;乔艳红;

基于BP神经网络的京津唐地区典型下垫面特征参数对气温和降水的影响研究    曹广真;侯鹏;郑照军;

基于BP神经网络的春夏女装流行色预测    刘冬云;狄宏静;吴志明;

BP神经网络在水资源承载力评价中的应用研究    张晓炜;刘喜峰;牟丽丽;李兆宇;

基于BP神经网络的飞行器结构损伤量化分析    孙伶俐;何绪飞;邓忠民;

BP人工神经网络在益肾合剂配伍组方优化建模中的应用    杨笑曦;唐志佼;黄添来;王勇;易烽明;苏淑蓉;田卫群;

珠海BP“危”中寻“机”    本报记者 李栋

BP中国新任总裁陈黎明:油价没有先知    李高超

詹姆斯·皮尔斯:BP漏油促能源保险专业化    本报记者 史丰蕾

BP能源展望:2030年油气煤三足鼎立    记者 崔茉

石油四巨头出资10亿欲为BP消灾    记者 陈其珏 编辑 朱贤佳

中国企业不必把收购BP资产看太重    媒体评论员 邱林

全力支持BP在珠海的发展    特派记者 张东明

美英石油巨头“拷问日”共谴BP    记者 闫磊

中石油携手BP开发伊拉克油田    记者 宋阳

BP欲变卖资产 谁会要    张晓华 詹铃

基于BP网络和稳健性分析的机械扩径工艺参数优化    杨艳子

BP神经网络的理论及其在农业机械化中的应用研究    王吉权

冠心病中医证候数据库系统的构建及其BP神经网络模型的研究    孙贵香

基于增量改进BP神经网络微波深度干燥模型及应用研究    李英伟

基于Kalman滤波和BP神经网络的财务危机动态预警模型研究    孙晓琳

无线内窥镜系统设计及内窥镜图像压缩编码算法研究    杨丽

东亚季风区8.2ka BP气候突变记录及其精细解剖    刘浴辉

BP神经网络分类器优化技术研究    高鹏毅

非核苷类HIV-1逆转录酶抑制剂研究 Ⅰ:CH_2-DAPY衍生物的结构优化及构效关系研究 Ⅱ:BP类似物的分子设计、合成及构效关系研究    马晓东

基于BP和RBF神经网络的木材缺陷检测研究    牟洪波

无刷直流电机BP神经网络控制的研究    董正良

基于BP神经网络的小波自适应提升格式    郑诣

基于BP神经网络和证据理论的煤矿生产物流系统评价    赵明忠

基于BP神经网络的作业成本法的应用研究和实践    蒋闽敏

基于BP神经网络的土地可持续利用战略研究    李雪敏

BP网络自适应学习率算法分析    于涛

基于BP神经网络的颜色恒常性算法    姜龙

BP神经网络在轨道交通沿线周边房地产估价中的研究    赵旻

基于BP神经网络的大股东减持解禁股行为研究    赵晰

一种改进的遗传算法优化BP网络的研究及应用    陈政