[發明專利]一種基于二型模糊寬度學習的污泥膨脹智能決策方法

在審

• 申請號: 202110420228.6
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113191483A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 韓紅桂;劉崢;喬俊飛
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06N3/04
• 分類號: G06N3/04;G06N3/06;G06N3/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發明提出了一種基于二型模糊寬度學習的污泥膨脹智能決策方法，針對污水處理廠中污泥膨脹事件頻發、危害巨大等問題。本發明利用寬度學習網絡建立污泥膨脹決策模型，采用二型模糊神經元替代寬度學習網絡的特征層神經元，實現污泥膨脹精準決策，降低污泥膨脹發生率。實驗結果表明該方法能夠提供準確的決策意見，減輕污泥膨脹造成的危害，保障污水處理過程安全，促進污水處理廠高效穩定運行。

技術領域

本發明基于污水處理過程運行特性，利用二型模糊寬度學習網絡構建了一種污泥膨脹智能決策模型，為抑制污泥膨脹提供了決策意見，其中采用二型模糊神經元替代寬度學習網絡的特征層神經元，實現污泥膨脹精準決策，降低污泥膨脹發生率。將智能決策方法應用于污水處理系統，對污水處理的安全穩定高效運行有著重要影響，是先進制造技術領域的重要分支，既屬于水處理領域，又屬于智能控制領域。因此，污泥膨脹智能決策在污水處理系統中具有重要意義。

背景技術

活性污泥法污水處理技術將活性污泥與廢水混合攪拌并曝氣，使廢水中有機污染物分解分離，已達到凈化的效果。目前我國大約有90％以上的污水處理廠采用活性污泥法工藝。然而，由于我國污水處理廠存在污水處理設備自動化水平不足，監控網絡不完善等問題，致使污泥膨脹現象頻發。污泥膨脹會降低污泥沉降速率，進而導致泥水分離困難，影響出水水質，嚴重危害了污水處理廠的正常穩定運行。因此，深入分析污泥膨脹現象，研究污泥膨脹決策方法，對于保證污水處理過程穩定運行，提高處理效率具有重要的研究意義。

當前，針對污泥膨脹現象決策的研究已大量開展，然而實現效果上并不樂觀。一方面由于污泥膨脹機理復雜，使得基于機理模型的污泥膨脹決策方法，無法涵蓋全面的運行機理，難以滿足系統運行的要求。另一方面盡管部分基于專家系統的決策方法取得了一定效果，但污水處理過程是一個動態復雜且時變的系統，使得傳統的污泥膨脹決策模型難以適應動態變化的工況，無法達到準確決策的效果。因此，結合污泥膨脹的嚴重危害，設計具有實時準確污泥膨脹決策方法，對于實現污水處理過程安全穩定高效運行，抑制污泥膨脹，改善出水水質，具有重要的理論意義和應用價值。

本發明設計了一種基于二型模糊寬度學習的污泥膨脹智能決策方法，通過構建基于二型模糊寬度學習網絡的決策模型，其中利用二型模糊神經元替代寬度學習網絡的特征層神經元，實現污泥膨脹精準決策，降低污泥膨脹發生率。本發明不僅解決了污水處理廠抑制污泥膨脹的問題，而且還可以改善出水水質，提高了污水處理廠運行的穩定性和安全性。

發明內容

本發明獲得了一種基于二型模糊寬度學習的污泥膨脹智能決策方法，該方法構建基于二型模糊寬度學習網絡的決策模型，其中利用二型模糊神經元替代寬度學習網絡的特征層神經元，解決了傳統決策方法精度較差的問題，實現污泥膨脹精準決策。

本發明采用了如下的技術方案及實現步驟：

1.一種基于二型模糊寬度學習的污泥膨脹智能決策方法，其特征在于，建立基于寬度學習網絡的決策模型為抑制污泥膨脹提供決策支持，其中利用二型模糊神經元替代寬度學習網絡的特征層神經元，實現污泥膨脹精準決策，降低污泥膨脹發生率，包括以下步驟：

(1)運行數據采集：污泥膨脹是一種污泥結構極度松散，體積增大、上浮，難于沉降分離的異常現象，由于其易引發污泥沉降性能下降、污泥流失，導致出水水質超標，甚至造成污水處理效率下降，運行系統崩潰，因此為抑制污泥膨脹提供決策支持是必要的。以活性污泥法污水處理系統為研究對象，通過安裝在現場的儀表采集運行數據，包括：溶解氧，出水總氮，出水總磷，出水污泥負荷，曝氣池溫度，出水酸堿度，從而實現數據的實時采集；儀表采集的數據通過通訊協議傳輸到可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器通過通信協議將運行數據傳輸到上位機，上位機中的數據通過局域網傳輸到數據處理服務器；