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申请/专利权人：山东江河湿地生态研究院

摘要：本发明涉及给排水控制技术领域，具体涉及一种人工湿地自动进水系统的控制优化方法，包括以下步骤：水质参数检测，在人工湿地入口和出口处检测水质参数；环境因素监测，实时监测与人工湿地性能相关环境因素；自适应多参数反馈控制，结合水质参数和环境因素的监测数据，采用自适应控制策略动态调整进水量和进水质量，自适应控制策略不仅基于水质参数的变化，还考虑环境因素对人工湿地性能的影响，通过综合算法来优化进水策略；进水量和水质的实时调整，基于自适应多参数反馈控制策略，自动调整进水阀门的开启程度和进水时间。本发明，结合自适应多参数反馈控制策略，动态调整进水量和进水质量，精细化管理提高了污染物的去除效率。

主权项：1.一种人工湿地自动进水系统的控制优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：水质参数检测，在人工湿地入口和出口处检测水质参数；S2：环境因素监测，实时监测与人工湿地性能相关环境因素，包括气温、降雨量、日照时长；S3：自适应多参数反馈控制，结合水质参数和环境因素的监测数据，采用自适应控制策略动态调整进水量和进水质量，自适应控制策略不仅基于水质参数的变化，还考虑环境因素对人工湿地性能的影响，通过综合算法来优化进水策略，实现对复杂环境变化的快速适应和对人工湿地处理能力的最大化利用；S4：进水量和水质的实时调整，基于自适应多参数反馈控制策略，自动调整进水阀门的开启程度和进水时间，优化人工湿地的处理效率和稳定性，确保在不同环境条件下都能维持最佳的水质处理性能；所述S1中的水质参数检测包括在人工湿地的入口和出口处分别安装用于检测COD、BOD、氮、磷含量的水质监测传感器，水质监测传感器实时采集水质参数数据；所述S2中的环境因素监测包括部署环境监测站；在人工湿地的关键位置部署集成式环境监测站，所述环境监测站配备有用于测量气温、降雨量、日照时长的环境监测传感器，环境监测传感器连续不断地收集气温、降雨量、日照时长数据；所述S3中的自适应控制策略具体包括：S31，数据融合处理：将来自水质和环境监测传感器的数据进行融合处理，使用数据预处理技术，包括去噪、归一化和时间序列分析，确保数据的质量和一致性；S32，基于模糊逻辑的控制算法，结合水质参数和环境因素的实时监测数据，分析人工湿地对各输入变量的非线性响应，以及环境条件的不确定性和动态变化；S33，多参数优化决策：通过多目标优化算法的综合算法，同时考虑进水量和进水质量的调整，确保在满足水质处理要求的同时，最大化人工湿地的处理能力和资源利用效率；所述S32中的基于模糊逻辑的控制算法具体包括：确定输入和输出变量：输入变量选择为水质参数和环境因素；输出变量定义为进水量和进水质量调整；划分模糊集和定义隶属函数：对于每个输入和输出变量，划分模糊集合并为每个模糊集定义隶属函数，隶属函数用于描述具体的输入值属于某个模糊集的程度，隶属函数形式为三角形；建立模糊规则：根据专家知识和实践经验，建立一组模糊规则来描述输入变量和输出变量之间的关系；模糊推理：使用模糊逻辑推理机制对模糊规则进行评估，输入变量的实际值通过隶属函数模糊化，然后根据模糊规则进行模糊推理，以得出每个规则的输出模糊集；去模糊化：将模糊推理的结果转换为一个具体输出值，去模糊化方法基于质心法，质心法的计算公式为： ；所述多目标优化算法同时考虑几个相互冲突的目标，并找到目标之间的最佳权衡解，即帕累托最优解集，具体包括：定义优化目标：:最小化未达标的污染物浓度总和,以确保水质处理要求得到满足；:最大化人工湿地的处理效率，即单位时间内处理的水量与污染物去除量的比值；:最大化资源利用效率，包括能耗、化学品使用量与处理效果的比值；建立约束条件：约束条件包括人工湿地的物理容量、进水系统的最大负荷以及环境限制；使用遗传算法来解决多目标优化问题，目标是找到一组解能够在满足所有约束条件的前提下，在、和之间实现最佳权衡，遗传算法计算过程如下：初始化种群：随机生成一组初始解，每个解代表一种进水量和进水质量的组合；适应度函数：定义适应度函数来评估每个解对于每个优化目标的性能，适应度，其中，、和是权重因子，用于平衡不同目标的重要性，选择、交叉和变异：根据适应度选择解进行繁殖，通过交叉和变异操作生成新的解；帕累托前沿：从种群中选出一组解，该组解在没有一个解能在所有目标上同时超越其他解的情况下是最优的；迭代直至收敛：重复选择、交叉、变异和帕累托前沿的更新，直到满足停止条件，包括达到最大迭代次数或解的改进小于预设阈值；所述多目标优化算法输出结果包括：处理效率：评估人工湿地在去除特定污染物方面的效率，包括污染物去除率、处理时间；系统稳定性：人工湿地在面对水质和环境条件波动时的响应稳定性，包括对输入变化的响应时间、恢复时间；资源利用效率：计算在处理过程中资源的利用效率，包括单位污染物去除所需的资源消耗量；环境适应性：评价人工湿地在不同环境条件下的适应性和性能变化；基于多目标优化算法输出结果，所述自动调整进水阀门的开启程度和进水时间具体包括：动态进水量调整：若处理效率低于预期，且资源消耗高，需要减少进水量，以减轻人工湿地的负荷并提高单次处理的效率，在资源利用效率高且环境条件稳定时，增加进水量，以提高整体处理能力；进水质量管理：针对污染物浓度高的进水，通过预处理或稀释手段调整进水质量，以保证污染物在人工湿地中的有效去除，在污染物浓度低时，直接进水，以节省资源；环境条件适应调整：在低温或降雨量大的环境条件下，调整进水策略，包括延长进水时间或减少进水量，以应对环境变化对处理效率的影响；在日照时长增加有利条件下，增加进水量，利用自然资源来提高处理效率；阀门控制优化：根据系统稳定性分析结果，优化阀门的开启程度和调节速度，以实现精准流量控制。

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百度查询： 山东江河湿地生态研究院 一种人工湿地自动进水系统的控制优化方法