案例推理方法在污水处理中的应用

案例推理方法在污水处理中的应用案例推理方法在污水处理中的应用Case-basedReasoninginWastewaterTreatmentofApplication汤伟(海城市奥丰供暖有限公司，辽宁海城114200)贝玉朗(中国石油辽阳石化分公司芳烃厂，辽宁辽阳111003)李正开(沈阳中科博微自动化技术有限公司，辽宁沈阳110179)摘要以活性污泥法工艺过程为研究背景，采用案例推理的方法，为技术推广提供决策支持，实现了活性污泥法污水处理工艺流程故障诊断。关键词：污水处理，活性污泥法，案例推理，故障诊断AbstractBasedonactivatedsludgeprocessastheresearchbackground，usecasereasoningmethod，toprovidedecisionsup—porttechnicalpromotion，realizedtheactivatedsludgewastewatertreatmentprocessfaultdiagnosisKeywords：wastewatertreatment，case-basedreasoning，faultdiagnosis本文以辽宁某污水处理厂为例，开发基于CBR方法的污水处理故障诊断监视系统，为使用者提供决策支持与经验帮助。1案例推理方法的介绍基于案例的推理(CBR)技术是人工智能领域最新崛起的基于知识的问题求解和学习方法，它是一种类比推理方法。在!Et常生活中，人们为了解决一个新问题，首先是进行回忆，并从记忆中寻找与新问题相类似的已解决的问题，然后把这些问题的相关信息和知识复用到新问题的求解中。在基于案例的推理中，把当前所面临的问题或者情况称为目标案例(targetcase)，而把记忆中的问题或情况称为源案例。同传统的知识处理系统如基于规则的推理(RBR)相比，系统求解问题的方式是直截了当的，它不需要权威专家和知识工程师从繁琐的事例当中抽取规则以组成知识库，而直接依赖于以前的解决相关问题的记录。挪威学者阿莫特与普拉扎(Aamodt＆Plaza)认为，基于案例推理系统可划分为4个主要阶段(4R的循环过程)，如图1所示。巴图1CBR的一般过程Step1：从事例库中检索出与新问题最相似的事例或事例集合。Step2：将旧问题的答案和知识复用到新的问题上。Step3：答案的适应性修改。Step4．：经验的保存。2在污水处理应用中的设计模式本系统的构建主要基于J．Comas等人开发适应于Gra—nollers污水处理厂的决策支持系统(EDSS)]，其计算方法集成模块图如图2所示。本系统由5个模块组成：数据采集、诊断、决策支持、计划和动作。这个多层的结构对污水处理过程是很有用的，它提供一种基于模块的结构，各模块间具有独立性。3系统的模块化设计本系统采用模块化设计，主要包括数据处理、数据分析、CBR故障诊断、案例学习模块、系统管理模块等，其功能模块图，如图3所示。L色量：蕈二—J图2计算方法集成模块(1)数据处理模块数据处理模块在污水处理过程中，实现数据录入、数据导出和数据移植的功能。(2)故障诊断模块故障诊断模块主要包括征兆获取、案例检索、案例复用。根据活性污泥法污水处理工艺流程中的异常情况，从故障现象和运行参数两方面获取征兆事实。首先导入获取的运行参数值，系统从事例库中选择与之最相近的旧事例，将旧问题的答案进行适应性修改，得到新问题的解决方法。诊断结束后将诊断结果显示给用户，也可以通过报表形式显示，并可保存和打印。(3)案例学习将源案例与目标案例的相似度在规定阈值范围内的案例加《工业控制计算机}2011年第24卷第7期39图3功能模块图人到案例库中。案例库管理模块是知识工程师或用户和案例库之间的一个接口，主要功能包括：案例的存储、案例的增加、案例的删除、案例的修改等，而且也能对输入的知识进行必要的语法检查，避免输入过程中的误操作。本系统是在SQLServer的基础上建立的知识库，同时Vl-sualBasic提供了功能强大的数据访问对象(ADO)工具，能够轻松地链接数据库文件，访问其中的数据，并对数据库进行操作和管理。因此用户在进行案例库管理时，无需直接访问数据库，直接通过案例库各功能模块编辑窗口完成对数据库的编辑，克服了数据库与案例库经常切换所带来的麻烦。(4)系统管理模块系统管理模块主要对用户登录、用户信息和系统退出等管理。4案例推理主要算法及实现程序采用NN算法，其中，wf是历史案例q在属性f上的权值，Sim(Xf，qf)是新案例q和历史案例X在属部相似度，故障诊断界面如图4所示。图4故障诊断计算全局相似度程序如下：SimMax=0Dimi．iAsIntegerDimc1，c2，c3，c4AsIntegerDimSum1．sum2。sum3．s