基于數(shù)據(jù)融合的工廠污水無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、水是生命之源，對(duì)人類(lèi)的生存和發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。隨著工業(yè)的進(jìn)步，工廠污水排放不斷增加，致使水污染情勢(shì)日益嚴(yán)峻，實(shí)現(xiàn)水環(huán)境保護(hù)與管理的重要措施之一就是對(duì)水環(huán)境進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。本文分析了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究狀況，針對(duì)企業(yè)排污監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，將數(shù)據(jù)融合算法和無(wú)線傳感器相結(jié)合應(yīng)用于工廠污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，提出了基于數(shù)據(jù)融合的工廠污水無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本文的主要工作如下:
　　(1)介紹了目前國(guó)內(nèi)外水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)水平和研究現(xiàn)狀

2、，綜合無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)融合算法，提出將數(shù)據(jù)融合算法和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合應(yīng)用于工廠污水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。
　　(2)本文以淮安某一氨氮化肥廠為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)多層次的數(shù)據(jù)融合算法，將溫度、PH、氨氮、溶解氧、濁度五個(gè)污水參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，評(píng)估出污水等級(jí)。本文采用分布式檢測(cè)結(jié)構(gòu)，分別在數(shù)據(jù)層、特征層、決策層進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。數(shù)據(jù)層采用格拉布斯準(zhǔn)則和中位值平均法對(duì)單個(gè)傳感器多次測(cè)量結(jié)果進(jìn)行融合，剔除失真數(shù)據(jù)，提高測(cè)量精度;特征層采用自適應(yīng)加權(quán)

3、算法對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)多個(gè)同類(lèi)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，以求得該區(qū)域各個(gè)參數(shù)的一個(gè)整體特征值;決策層采用GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)五個(gè)特征值進(jìn)行融合得出污水等級(jí)。
　　(3)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。包括檢測(cè)節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、監(jiān)測(cè)中心。各個(gè)部分采用模塊化的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，檢測(cè)節(jié)點(diǎn)包括傳感器模塊和組網(wǎng)通信模塊，傳感器模塊負(fù)責(zé)對(duì)各參數(shù)數(shù)據(jù)的采集，組網(wǎng)通信模塊采用CC2530負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的融合和無(wú)線收發(fā);網(wǎng)關(guān)采用CC2530+STM32+GPRS，CC2530負(fù)責(zé)組網(wǎng)通信

4、，STM32負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)融合處理，GPRS負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程發(fā)送;監(jiān)測(cè)中心采用電腦進(jìn)行操作，不需要硬件設(shè)計(jì)。
　　(4)軟件設(shè)計(jì)。對(duì)系統(tǒng)硬件的各個(gè)部分進(jìn)行相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)，在檢測(cè)節(jié)點(diǎn)處首先采用格拉布斯準(zhǔn)則剔除可疑數(shù)據(jù)，然后利用中位值平均法濾波，提高傳感器采集數(shù)據(jù)的可靠性和精度;網(wǎng)關(guān)處使用自適應(yīng)加權(quán)算法對(duì)多個(gè)同類(lèi)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，以得出一個(gè)最優(yōu)值;監(jiān)測(cè)中心:采用GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，首先用遺傳算法去優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，然后將訓(xùn)練好的GA-BP神