污水處理中的軟測(cè)量技術(shù)研究論文
摘要：隨著科技的發(fā)展，各領(lǐng)域內(nèi)一些難題都得到了很好的解決。同樣，由于污水處理過程本身所具有的特性，導(dǎo)致很難對(duì)污水系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)的測(cè)量。而軟測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了這一問題，它具有檢測(cè)污水水質(zhì)，降低檢測(cè)成本的優(yōu)點(diǎn)。但仍然需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究，使其更加的具有社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
關(guān)鍵詞：污水處理過程；軟測(cè)量技術(shù)；研究應(yīng)用
一、前言
當(dāng)前，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的需要，每天都會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)污水和生活污水。污水處理已經(jīng)有了一套自動(dòng)化控制系統(tǒng)，為了滿足污水排放的相關(guān)要求，就勢(shì)必要對(duì)污水的各類參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控檢驗(yàn)。但是由于污水處理過程存在非線性、時(shí)變性和復(fù)雜性，很多參數(shù)都難以利用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行測(cè)量。在科技的發(fā)展之下，軟測(cè)量技術(shù)對(duì)這一問題大有幫助，如何不斷將其優(yōu)化，使其能夠發(fā)揮最大的價(jià)值，是當(dāng)前需要研究和探索的一個(gè)方向。
二、軟測(cè)量技術(shù)概述
�。ㄒ唬┸洔y(cè)量技術(shù)的定義
軟測(cè)量技術(shù)實(shí)際上就是利用選擇和被估計(jì)的主導(dǎo)變量關(guān)系密切的，并且容易直接測(cè)量得出數(shù)據(jù)的輔助變量，根據(jù)最優(yōu)原則，搭建一個(gè)輔助變量為輸入值，主導(dǎo)變量為輸出值的數(shù)學(xué)模型，并將實(shí)現(xiàn)此模型的算法輸入到計(jì)算機(jī)的相應(yīng)軟件當(dāng)中進(jìn)行計(jì)算，得出貼近實(shí)際的一個(gè)主導(dǎo)變量的估計(jì)值。[1]
�。ǘ┸洔y(cè)量技術(shù)的構(gòu)成
軟測(cè)量技術(shù)主要由輔助變量的篩選，數(shù)據(jù)的具體處理、所需模型的建立和對(duì)所建立模型的實(shí)時(shí)校正構(gòu)成。其中對(duì)于輔助變量的篩選，是在變量類型、變量的數(shù)據(jù)量和監(jiān)測(cè)點(diǎn)三個(gè)因素中篩選的。其選擇標(biāo)準(zhǔn)是保證靈敏性、特異性、過程適用性和精確度；數(shù)據(jù)的具體處理是指對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換和誤差調(diào)整，從而確保數(shù)據(jù)的精確度，在后面進(jìn)行模型的應(yīng)用時(shí)候不會(huì)出現(xiàn)較大的偏差。所需模型的建立是該技術(shù)的應(yīng)用核心，它以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，又高于數(shù)學(xué)模型，是利用二次變量來實(shí)現(xiàn)對(duì)主要變量的最優(yōu)估計(jì)。[2]雖然在數(shù)學(xué)的模型有很多，但是不是所有的模型都能夠直接應(yīng)用于污水處理的，要對(duì)各類模型的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并和污水處理的技術(shù)要領(lǐng)和參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，將各類模型進(jìn)行融合，才能最終得出一個(gè)較為可靠的建模方法。具體的模型建立在之后的文章中會(huì)進(jìn)行介紹。最后就是對(duì)軟測(cè)量模型的矯正。模型在一開始建立的時(shí)候只是初步的搭建了一個(gè)框架，而沒有將具體的對(duì)象應(yīng)用進(jìn)去，而對(duì)象又是在動(dòng)態(tài)變化著的，所以要對(duì)已經(jīng)構(gòu)建的模型進(jìn)行實(shí)時(shí)的矯正，當(dāng)前最常用的是利用分析儀表的離線測(cè)量值來進(jìn)行在線矯正。
三、軟測(cè)量技術(shù)的具體應(yīng)用
雖然軟測(cè)量技術(shù)有許多種模型建立的方法，但是并不是每一種模型都適合應(yīng)用于污水處理過程的，要根據(jù)污水處理自身的特點(diǎn)，在掌握了污水處理工程的機(jī)理的前提下，將幾種方法結(jié)合進(jìn)行建模，才能使得技術(shù)的應(yīng)用更有意義、更有價(jià)值。下面是兩種具體的軟測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用。
�。ㄒ唬┒嘣曰貧w軟測(cè)量建模法的應(yīng)用
學(xué)過建模的人都知道，回歸分析法作為建模時(shí)候最常用的方法之一，它可以應(yīng)用的范圍十分廣泛，并且以最小二乘原理為基礎(chǔ)的一元和多元性回歸技術(shù)已經(jīng)十分成熟，很多領(lǐng)域都用其來解決各類問題。將其實(shí)際應(yīng)用于污水處理的參數(shù)預(yù)測(cè)中顯然十分合適。該模型的建立主要是依靠對(duì)于可檢測(cè)量的參數(shù)數(shù)據(jù)和化驗(yàn)數(shù)值，和進(jìn)行操作的工藝等外在的影響無(wú)關(guān)。[3]它所建立起的模型十分簡(jiǎn)單，且可以將具體算法輸入計(jì)算機(jī)的應(yīng)用軟件，即可得出重要的出水參數(shù)的預(yù)測(cè)。通過反復(fù)試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，該模型的結(jié)果擬合度較高，但是仍然存在著一些缺陷的，比如進(jìn)水參數(shù)存在著滯后性。這是由于實(shí)驗(yàn)的'時(shí)候采樣時(shí)間較長(zhǎng)且采樣不均造成的。該方法可以對(duì)參數(shù)進(jìn)行粗略的估計(jì)，但是要進(jìn)行精確度更高的估計(jì)，還是要采用下列所述的第二種方法。
�。ǘ┤斯ど窠�(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模法的應(yīng)用
相較于第一種方法，第二種方法更加適用于系統(tǒng)較為復(fù)雜的情況。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有前向網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)兩種類型。在不斷的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)使用分離網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分別測(cè)量在厭氧和好氧兩種條件下的參數(shù)，將兩者加以區(qū)分，能夠使結(jié)果更加精確，卻得更好的效果。但是該方法的缺陷在于無(wú)法對(duì)一些參數(shù)例如COD等進(jìn)行測(cè)量。[4]不僅如此，國(guó)外研究人員還基于此種方法得出了一種在無(wú)法獲得污水處理過程參數(shù)時(shí)的近似方法。其原理在于，僅僅采用一些便于測(cè)量的參數(shù)亮，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的處理，建立各種輔助性參數(shù)，經(jīng)過一系列算法得出所要的水質(zhì)參數(shù)。從中可以看出，無(wú)論是哪種方法，都需要或多或少的污水水質(zhì)參數(shù)作為建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，才能保證模型算法的良好實(shí)現(xiàn)。[5]
四、軟測(cè)量技術(shù)的未來發(fā)展方向
從上述軟測(cè)量技術(shù)對(duì)污水處理的具體應(yīng)用中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前的幾種建立的模型都在實(shí)際的應(yīng)用中存在著一定的漏洞或者局限性，所以，該技術(shù)未來的發(fā)展方向就是突破當(dāng)前存在的這些技術(shù)屏障。比如，上文所提到的第二種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，在進(jìn)行該方法的應(yīng)用的時(shí)候必須對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)有一個(gè)全面的了解，但是在未來的污水處理中對(duì)水質(zhì)的整體要求會(huì)逐漸提高，生產(chǎn)數(shù)據(jù)勢(shì)必會(huì)更加難以獲取，這對(duì)該方法的未來應(yīng)用肯定存在著打擊。[6]所以，如何有一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的目光，使得未來污水控制的越發(fā)嚴(yán)格的時(shí)候，該技術(shù)仍然能夠很好的應(yīng)用于污水處理，是技術(shù)在發(fā)展過程中首先需要考慮的，也是必須考慮的。
五、結(jié)束語(yǔ)
綜上可知，在社會(huì)的不斷發(fā)展下，污水排放量增加，更多水質(zhì)參數(shù)需要進(jìn)行測(cè)量，這給予了污水處理技術(shù)一個(gè)很大的難題。污水處理具有非線性、時(shí)變性和復(fù)雜性，一些水質(zhì)參數(shù)是很難直接測(cè)量得出的。這就需要軟測(cè)量技術(shù)的幫助。軟測(cè)量技術(shù)主要是建立起模型對(duì)估計(jì)值進(jìn)行求解，適合污水處理的模型方法有多元性回歸軟測(cè)量建模法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模法。但這兩種方法仍然存在著一些缺陷，在未來的發(fā)展中要進(jìn)行著重的研究，來滿足污水處理的需要。
參考文獻(xiàn)
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