基于改进粒子群优化算法的污水处理过程模拟及故障诊断新方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51308083
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

With global freshwater resources gradually exhausted and water pollution more serious, wastewater treatment has been paid more attention. Process simulating of wastewater treatment process is significant and valuable for ensuring the normal operation, improving the efficiency, and reducing the energy consumption as it can provide scientific idea and decision for monitoring, controlling and fault diagnosing of wastewater treatment process. Based on previous study, this project will optimize parameters of radial basis function neural network (RBFNN) and support vector machine (SVM) using improved particles swarm optimization (PSO), forming two novel algorithms, PSO-RBFNN and PSO-SVM. The performances of these two algorithms will be compared on simulating wastewater treatment process under steady state or unsteady state, in order to find out a better method for process simulating. Then variable importance and network structure of the built models will be analyzing using the Sensitivity Analysis, the Connection Weights method and the Network Interpretation Diagram method. After the important influent parameters and control parameters influencing the effluent were identified, these could provide scientific basis and technical support for the process control and fault diagnosis of wastewater treatment.
随着全球范围的淡水资源日益枯竭和水体污染问题的日益严峻,污水处理受到当今世界的普遍关注。污水处理过程模拟可为污水处理过程的监控和故障诊断提供科学思维和决策,对于保障污水处理过程的正常运行,提高处理效率,降低能耗具有重要的意义和实际应用价值。本项目在前期研究工作基础上,拟采用改进的粒子群优化算法(PSO)优化径向基函数神经网络(RBFNN)和支持向量机(SVM)的模型参数,并将改进后的PSO-RBFNN和PSO-SVM算法应用于稳态和非稳态污水处理过程模拟,探寻较优的污水处理过程模拟的新方法;应用灵敏度分析、连接权值法和网络图形法可进行变量重要性和网络结构的解释,考察和分析影响出水水质的重要进水参数和过程控制参数,为污水处理的过程控制和故障诊断提供科学依据和技术支持。

结项摘要

污水处理过程模拟可为污水处理过程的监控和故障诊断提供科学思维和决策,对于保障污水处理过程的正常运行,提高处理效率,降低能耗具有重要的意义和实际应用价值。本项目首先研究了典型污水处理工艺对印染废水的处理过程和效果,为过程模拟提供基础数据;其次构建了典型污水处理装置,并对典型污水处理装置内的流场进行了数值模拟,为污水处理过程的模拟和故障诊断提供基础;再次,在MATLAB 7.1平台上,采用非线形惯性权值调整策略、模糊惯性权值策略、随机惯性权值策略等方法对标准的粒子群优化算法(PSO)进行了改进;构建PSO-径向基函数神经网络(RBFNN)算法和PSO-支持向量机(SVM)算法,对典型污水处理工艺和污水处理厂的实际处理过程中的COD、BOD5、氨氮等水质指标进行了模拟,考察了PSO-RBFNN和PSO-SVR模型在适用范围、预测效果、样本要求、结果解释以及模型稳定性等方面的性能,并根据模拟结果对上述算法进行改进和完善,探讨污水处理过程模拟和故障诊断的新方法。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
多环芳烃污染土壤修复技术研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    安徽农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张晶;陈冠群;魏俊峰;丁光辉
  • 通讯作者:
    丁光辉
Toxicity and DNA methylation changes induced by perfluorooctane sulfonate (PFOS) in sea urchin Glyptocidaris crenularis
全氟辛烷磺酸 (PFOS) 对海胆 Glyptocidaris crenularis 的毒性和 DNA 甲基化变化
  • DOI:
    10.1016/j.chemosphere.2015.01.045
  • 发表时间:
    2015-06-01
  • 期刊:
    CHEMOSPHERE
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Ding, Guanghui;Wang, Luyan;Xiong, Deqi
  • 通讯作者:
    Xiong, Deqi
Flow Field Numerical Simulation on the Membrane Aeration Biofilm
膜曝气生物膜流场数值模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Advanced Materials Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yu Chi;Wang Gang;Jing Zhang
  • 通讯作者:
    Jing Zhang
CASS +MBR 工艺处理污水及回用工程设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    安徽农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于驰;张晶;李立峥
  • 通讯作者:
    李立峥
Study on removal of four azo dyes from wastewater by ozonation
臭氧氧化去除废水中四种偶氮染料的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015-10
  • 期刊:
    Advances in Energy Science and Equipment Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jing Zhang;Chi Yu;Zhongjun Liu
  • 通讯作者:
    Zhongjun Liu

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其他文献

环境流理论进展述评
  • DOI:
    10.13243/j.cnki.slxb.20161056
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    水利学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董哲仁;张晶;赵进勇
  • 通讯作者:
    赵进勇
嗜热四膜虫有性后代的分离纯化
  • DOI:
    10.13859/j.cjz.201902014
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    动物学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马雪凤;孙宗毅;张晶;陈凯;王光营;缪炜
  • 通讯作者:
    缪炜
Nanostructural Fibroid TiO2/SnO2 Composites as Anode Materials for Lithium-Ion Batteries
纳米结构纤维状 TiO2/SnO2 复合材料作为锂离子电池负极材料
  • DOI:
    10.1166/nnl.2017.2423
  • 发表时间:
    2017-07
  • 期刊:
    Nanoscience and Nanotechnology Letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张晶;田美月;邹幽兰;雷维新
  • 通讯作者:
    雷维新
深低温停循环大鼠海马线粒体变化研究
  • DOI:
    10.13507/j.issn.1674-3474.2016.10.008
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中华实用诊断与治疗杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱耀斌;李志强;范祥明;刘东海;张伟华;廖秋明;杨尧;李刚;刘扬;续玉林;张晶;张为民;乔晨晖
  • 通讯作者:
    乔晨晖
电镀镍磷层及其在薄膜剥离中的应用
  • DOI:
    10.13250/j.cnki.wndz.2018.07.010
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    微纳电子技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高翔;石树正;张晶;何剑;穆继亮;杨玉华;丑修建
  • 通讯作者:
    丑修建

其他文献

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相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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