城市污水处理厂数据挖掘及相关技术研究

发布时间：2021-03-30 00:22

　　城市污水处理厂存在着“数据丰富，但信息贫乏”的现象。同时污水处理过程作为一个复杂的工业过程，它的数据跟商业、金融、生物学等领域的数据相比具有不同的特点：1．数据量巨大、高维且有较强的耦合性；2．工业噪声和过程中的不确定性；3．动态性与数据类型的多样性；4．多时标性与不完整性；5．多模态性。基于这样一个事实，本文从数据预处理技术、城市污水量的非线性动力学分析和预测、城市污水处理厂异常检测与异常征兆模式挖掘、活性污泥工艺仿真平台的构建和扩展等多个方面研究了城市污水处理厂数据挖掘的理论和方法，主要工作和创新总结如下：1．在数据预处理技术方面，对数据集成、数据清洗、数据转换和数据归约等一系列的数据预处理技术进行了研究，并给出了相应的一系列算法。在这些研究的基础上，提出主题和应用双层导向的数据预处理技术，并利用这种技术设计了三个不同主题应用的数据预处理过程。2．在城市污水量的非线性动力学分析和预测方面，首先对Grassberger & Procaccia（GP）算法、虚假近邻法、Cao方法、自相关函数法、互信息量法和CC算法等相空间重构技术进行了研究，并用这些技术进行了相空间重构。在此基... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：165 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

KDD过程

城市污水处理厂数据挖掘及相关技术研究厂采用改良型氧化沟工艺，设计二级处理能力14万立方米旧。其中，处理的污水65%为生活污水，35%为工业废水。2002.11一2003.10污水水量观测序列见图3.1，采样时间为1小时。下专︸︸号图3.1污水处理厂入流量时间序列 F193.1Timeseriesofwastewaterinfluent3.2混沌概述3.2.1混沌产生的原因混沌是指由确定性非线性动力学系统产生的，貌似随机的运动。动力学系统通常由微分方程、差分方程或简单的迭代方程所描述，“决定性”的指方程中的系数都是确定的，没有概率性的因素。从数学上说，对于确定的初始值，决定性的方程应给出确定的解，描述着系统确定的行为。但在某些非线性系统中，这种过程会因初始值极微小的扰动而产生很大的变化，即系统对初值依赖的敏感性。由于这种初值敏感性，从物理上看，过程好像是随机的。混沌现象说明在确定性系统中不需附加任何随机因素也可出现类似随机的行为。这与经典物理学的决定论是不相符的。Laplace的决定论认为

刻的值无法知道以后任何时刻的确定值，即系统在短期内也是不可预测的。于确定性系统，它的短期行为是完全确定的，只是由于对初值依赖的敏感，确定性运动在长期内不可预测。如果初始值的精度越高，从理论上来说，混统可以预测的时间就越长;而真正的随机系统中初始值的精度超过随机系数不管怎么提高也不会对预测有什么影响。下面通过Lorenz系统来说明混沌是产生的。Lorenz系统可由一个三维的常微分方程组来表示:去下甲=“Ly一x)at办一厂=气U一乙少万一yatde一=一cz+砂dt(3.1)式4.1中a=10，b=40，c=8/3。取初始点AC8，一8，19)和初始点BC8，一8，19.1)，间步长为0.01，迭代求解，结果如图3.2所示。


本文编号：3108480