基于专家系统理论的城市供水管网安全预警系统构建

发布时间：2017-10-17 16:41

  本文关键词：基于专家系统理论的城市供水管网安全预警系统构建

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【摘要】：随着近几年国家经济的高速增长,城镇化进程也在不断推进,城市管网肩负的任务越来越重要,影响范围越来越广,但是壮大的同时新旧管网会不可避免的带来管网的复杂化,同时老管线也会开始逐渐出现各种问题导致管网爆管的事故频发。因此加强城市供水管网安全已经刻不容缓,减小城市供水管网爆管率对我国供水系统的发展也具有重大意义。建立信息化管理系统,完成对供水管网的系统性管理是大势所趋。通过计算机的智能管理信息体系,基于管网的基础数据,为供水管网的安全预警、优化调度提供可靠准确的意见与判断,最终实现整个供水体系的智能化信息化状态是今后供水行业研究的热点。本文综合考虑影响管网安全的各个因素之间的相互作用,利用专家系统,结合计算机智能对城市供水管网安全预警体系的建立开展研究。对城市供水系统的发展和研究现状进行了深入了解,找出引发城市供水管网安全隐患的因素。通过对影响管网安全的特征因素的研究分析,从众多因素中进行提炼与量化,找出可与专家系统相结合之处,从而建立可进行城市供水安全预警的专家系统。本文详细介绍关于专家系统的概念,有关专家系统的相关结构,同时着重围绕如何建立专家系统的两大核心部分——推理机与知识库来进行阐述,建立了专家系统知识库,结合行业内相关学者专家的研究成果,基于scada在线监测系统与matlab构造趋势面模型,来研究管网出现异常压力值的管线,确定出管网各因素的权重值;并且建立了专家系统的管网爆管的推理机,利用专家系统的专家思维过程,将引发管网安全隐患的各个因素进行对比研究,最终得出出现压力异常的该管线的爆管概率,从而实现对管网安全的监测与预防。最后提出了维护管网安全策略,以及详细介绍了在对城市生活影响最小的情况下,进行管网的维修与更换技术手段。专家系统是目前已于农业,工业等行业发展相对成熟的一个智能系统,而影响管网安全的主要因素是可以转化为被计算机接受的量化因子,所以,将专家系统这个智能程序运用于解决供水管网安全问题是可行的。专家系统的运用主要依赖大量的真实数据,以及行业专家的知识经验,目前我国自来水公司基本拥有自己管辖范围内的管道所需信息属性,同时建立了scada管网压力监测系统,因此,基于专家系统的管网安全预警体系拥有广阔的应用前景。本文的创新点主要有以下三点:专家系统的发展已经日趋成熟,但是在城市供水方面暂时还没有开发相关程序。本文将专家系统与管网安全预警相结合,对城市供水系统实现了人工智能监控;利用测压点压力值的变化,推断出管网中管线压力的变化趋势,从而实现了对出现异常压力变化的管线的定位;将城市供水管网的爆管概率以具体数值的形式进行了输出,使得用户可以直观的得出该管线发现安全事故的可能性大小,为制定进一步决策提供帮助。
【关键词】：专家系统 管网安全 推理机 知识库 管网修复
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU991.33
【目录】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 选题背景及意义13-21
• 1.1 选题背景及研究意义13-18
• 1.1.1 课题提出的意义及必要性14-16
• 1.1.2 国内外爆管预警研究现状16-18
• 1.2 主要研究内容与方法18-21
• 1.2.1 课题研究内容18-19
• 1.2.2 课题研究方法19-21
• 第二章 供水安全预警中的专家系统问题21-35
• 2.1 专家系统的概述21-25
• 2.1.1 专家系统的定义及特征21-22
• 2.1.2 专家系统的一般结构22-25
• 2.2 供水安全预警体系中的专家系统结构25-32
• 2.2.1 专家系统知识库及数据来源25-28
• 2.2.2 基于规则的专家系统推理机基本原理28-32
• 2.3 本章小结32-35
• 第三章 城市供水管网安全预警专家系统知识库分析35-55
• 3.1 城市供水管网爆管概念及因素分析35-42
• 3.1.1 爆管的概念35-36
• 3.1.2 爆管的原因分析36-42
• 3.2 城市供水管网各节点压力值的确定及可能性爆管位置定位42-47
• 3.2.1 管网趋势面模型的建立42-45
• 3.2.2 管道压力的判断45-47
• 3.3 专家系统知识库的表示47-54
• 3.3.1 推理参考因素集建立48-49
• 3.3.2 管网安全单因素隶属度49-53
• 3.3.3 不同因素权重计算53-54
• 3.4 本章小结54-55
• 第四章 城市供水管网安全预警专家系统推理机研究55-59
• 4.1 城市供水管网模型的选择55-56
• 4.2 专家系统推理机的建立56-58
• 4.2.1 供水管网预警专家系统推理机56-57
• 4.2.2 供水管网预警专家系统推理思维57-58
• 4.3 本章小结58-59
• 第五章 管网安全预警专家系统的构建及事故应急措施59-69
• 5.1 系统结构确定及研发流程图59-62
• 5.1.1 专家系统结构的确定59
• 5.1.2 专家系统研发流程图59-62
• 5.2 系统界面图及知识库表格内容62-65
• 5.2.1 专家系统界面图62-65
• 5.2.2 专家系统知识库中的表格表示65
• 5.3 实例分析65-66
• 5.4 专家系统判定易爆管道的处理方法66-69
• 5.4.1 供水管网事故应急措施66
• 5.4.2 供水管网预防修复方法66-69
• 第六章 结论与建议69-71
• 6.1 结论69
• 6.2 建议69-71
• 参考文献71-77
• 致谢77-79
• 攻读学位期间发表的学术论文目录79

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本文编号：1049929