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基于组态软件的地下水监测修复控制系统设计与模拟

作　者: 李秋实
导　师: 赵林
学　校: 天津大学
专　业: 环境科学
关键词: 地下水污染监测修复 组态软件 自动控制技术 系统模拟
分类号: X832
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


地下水作为一种宝贵的资源,是复杂的生态环境系统中极其重要的环境因子之一。近年来由于城市化工业化的发展,水资源供求关系越来越紧张,特别是“水质型”缺水更加加剧了水资源短缺的严重程度。其中,地下水污染由于其隐蔽性、顽固性及对人类健康存在的潜在危害在近些年引起了科学界的广泛重视。如何加强地下水水质监测及污染修复,成为环境工作者亟待解决的问题之一。目前国内外针对地下水污染修复的技术方法主要为利用监测网点的建立和完善,对地下水水质情况进行监测;利用传统的化学生物技术对污染的地下水体进行抽出或原位修复。现存的监测和修复技术缺乏一定的自动化程度,无法对地下水污染进行实时的监测和控制,在一定程度上不能满足如今地下水水质监测和修复的技术要求。本课题正是在这个学术背景之下提出的,主要目的为应用自动控制系统理论和当代电子计算机控制技术对地下水水质监测和修复过程进行控制,借以提高这一技术领域的自动化和智能化程度。本论文将自动控制系统的相关理论和技术应用于地下水污染监测及修复中,设计并构建出地下水污染监测及修复控制系统,并利用相关组态软件针对石油制品对地下水水质造成的污染进行水质监测及修复的仿真研究。完成基础设计之后,论文对该系统在监测石油污染地下水体的水质监测和修复过程进行了详尽的模拟研究。首先分析某地地下水被石油污染后的水质情况和修复过程中各参数,根据相关数据利用神经网络模型构建地下水污染监测和修复模型。并将利用模型计算出的溶解氧、污染物去除率数据作为地下水污染监测及修复控制系统的输入进行模拟控制。经过对模拟结果的分析,该系统具有良好的控制精度和响应速度,并利用工业组态软件实现了系统的集成,使控制系统具有较好的人机交流界面和控制结果可视化。本课题通过将自动控制理论和技术引入地下水污染监测和控制中以提高地下水水质污染治理过程中的智能化和自动化程度,借此缓解地下水污染情况,进以提高地下水使用效率以缓解水资源短缺的问题。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 研究背景  8
  1.2 国内外研究现状  8-13
    1.2.1 地下水污染  8-9
    1.2.2 地下水监测与修复  9-11
    1.2.3 组态软件发展与应用  11-13
  1.3 选题目的与意义  13-14
  1.4 主要研究方法与手段  14
  1.5 论文安排及主要创新点  14-15
  1.6 本章小结  15-16
第二章控制修复相关原理  16-24
  2.1 反馈控制原理  16-18
    2.1.1 自动控制理论  16-17
    2.1.2 反馈控制原理  17-18
  2.2 过程控制原理  18-20
  2.3 地下水污染检测与修复  20-23
    2.3.1 地下水污染检测  20-21
    2.3.2 地下水污染修复  21-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章系统构建与设计  24-37
  3.1 系统总体设计  24-27
    3.1.1 系统拟达到的功能  24-27
  3.2 系统层级结构  27-32
    3.2.1 现场层  27-28
    3.2.2 通信层  28-29
    3.2.3 管理层  29-31
    3.2.4 系统总体结构  31-32
  3.3 系统子系统结构  32-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章系统的组态软件构建  37-56
  4.1 力控6.1 组态软件开发环境  37-38
  4.2 系统开发过程  38-55
    4.2.1 动态画面制作  39-41
    4.2.2 变量定义  41-48
    4.2.3 定义动画连接  48-55
  4.3 本章小结  55-56
第五章监测修复系统模拟过程及结果分析  56-67
  5.1 系统仿真过程  56-62
    5.1.1 利用神经网络构建修复反馈模型  57-59
    5.1.2 参数设定及程序编写  59-62
  5.2 仿真结果分析  62-65
  5.3 本章小结  65-67
第六章结论与展望  67-70
  6.1 研究结论  67-68
    6.1.1 本课题研究的主要优点  67-68
    6.1.2 本课题研究的主要不足  68
  6.2 进一步研究展望  68-70
参考文献  70-74
发表论文和参加科研情况说明  74-75
致谢  75

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境质量评价与环境监测 > 环境监测 > 水质监测
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