一种北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟方法技术

本发明专利技术公开一种北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟方法，涉及控制技术领域，解决的技术问题是地下水补给径流区污染控制模拟，以提高污染源控制能力。本发明专利技术采用以下技术方案步骤一、通过仿真平台输入北方岩溶发育带地下水补给径流区污染的区域数据信息；步骤二、根据北方岩溶发育带地下水补给径流区污染区域数据信息提取污染信息，并通过计算模型计算污染信息；步骤三、根据北方岩溶发育带地下水补给径流区污染区域数据信息；步骤四、通过施密特正交管控算法验证北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟。本发明专利技术大大提高了北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制能力和仿真能力。制能力和仿真能力。制能力和仿真能力。

【技术实现步骤摘要】
一种北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟方法


[0001]本专利技术涉及控制
，且更具体地涉及一种北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟方法。

技术介绍

[0002]受到工业生产废水、生活污水、固体废弃物的污染，区域性水环境问题日益恶化，特别是在岩溶地区，由于其自身的脆弱性，导致存在一系列区别与非岩溶地区的特殊地质环境问题，比如岩溶地下水污染问题。地下水资源是水环境系统中的重要组成部分，在人类的生产、生活以及社会经济发展中的作用和地位是不可替代的。然而，进入21世纪以来，工农业迅速发展，用水需求不断增加，随之而来的生活污水、工业废水的排放量也逐年增加，大量污水、废水流入地表或地下水体中，对地下水资源造成了严重污染，另外，地下水污染在造成生态环境恶化、阻碍区域和城市发展的同时，还威胁着人类身体健康。因此岩溶地区地下水污染的综合治理是一项系统复杂的工程，各个地区应积极应用信息采集传输系统和监测系统加强水质监测，比如可根据岩溶地区地下水水文地质结构特点在各个典型部位根据污染的严重程度建立监测站，形成高水平、高效率、高分辨率的监测网络，根据监测结果和岩溶地下水活动特点对监测方案和监测指标做出适当调整，并从无机指标、有机指标、微生物指标等方面做好区域内地下河的水质评价工作、地下河自净能力评估工作。
[0003]如何对岩溶地区地下水污染的治理提供有效的控制方法，提高污染控制控制能力是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]针对上述技术的不足，本专利技术公开一种北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟方法，能够提高北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制能力。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：一种北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟方法，其中包括以下方法：步骤一、通过仿真平台输入北方岩溶发育带地下水补给径流区污染的区域数据信息、地质数据信息、污染物数据信息、污染源数据信息和位置信息，搭建模拟平台，将北方岩溶发育带地下水补给径流区污染信息输入仿真平台实现污染信息模拟；步骤二、根据北方岩溶发育带地下水补给径流区污染区域数据信息提取污染信息，并通过计算模型计算污染信息，在计算模块中施加外界因素干扰参数，以仿真外界数据信息环境信息；步骤三、根据北方岩溶发育带地下水补给径流区污染区域数据信息，在Simulink中建立控制模块模型并离线仿真，分析北方岩溶发育带地下水补给径流区污染原因；步骤四、通过施密特正交管控算法验证北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟。
[0006]作为本专利技术进一步的技术方案，仿真平台包括dSPACE实时仿真系统、上位机、控制
器及信息数据库，其中控制器分别与dSPACE实时仿真系统、上位机和信息数据库连接。
[0007]作为本专利技术进一步的技术方案，dSPACE实时仿真系统基于MATLAB或者Simulink平台实现北方岩溶发育带地下水补给径流区污染数据信息的模拟仿真。
[0008]作为本专利技术进一步的技术方案，信息模拟的方法为：（1）在Simulink环境中构建污染控制模型和污染源数据信息，对并北方岩溶发育带地下水补给径流区污染数据信息离线仿真，通过调整控制策略和数据参数，改变数据信参数，进而改变模拟结果；（2）设置dSPACE实时仿真系统测试所需的通讯接口，在Simulink中启动数据程序，数据程序利用RTI拖放操作进行I/O接口设置；（3）使用RTW Build功能编译生成北方岩溶发育带地下水补给径流区污染区域数据信息、地质数据信息、污染物数据信息、污染源数据信息和位置信息相应的代码；（4）在ControlDesk软件中设置不同数据信息的采集界面；（5）通过北方岩溶发育带地下水补给径流区信息仿真的结果判断是否需要修改控制策略，当需要修改时，返回第一步，重新进行操作，当不需要修改时，则进行下一步。
[0009]作为本专利技术进一步的技术方案，控制器为ARM+DSP双核处理器，ARM+DSP双核处理器设置有12通道的DMA控制器，3种16通道A/D转换和2通道的12位D/A转换器。
[0010]作为本专利技术进一步的技术方案，计算模型包括污染信息提取模块、污染信息分解模块、关联分析模块和控制策略输出模块，其中所述污染信息提取模块用于提取污染数据信，并将提取到的数据信息分类，污染信息分解模块用于分解提取出的数据信息，将提出的数据信息转换为信息点或者数据信息分解隐含的数据含义，所述关联分析模块用于将污染信息以及引起污染信息的各种因素关联，以分析造成污染原因，控制策略输出模块用于输出造成污染信息的原因及控制方案，其中所述污染信息提取模块的输出端与污染信息分解模块的输入端连接，污染信息分解模块的输出端与关联分析模块的输入端连接，所述关联分析模块的输出端与控制策略输出模块的输入端连接。
[0011]作为本专利技术进一步的技术方案，污染信息提取模块通过选择模块提取污染数据信息，至少包括区域数据信息、地质数据信息、污染物数据信息、污染源数据信息或者位置信息；污染信息分解模块通过小波变换方式或者模数转换实现数据信息的分解；关联分析模块通过随机矩阵将不同的数据信息关联起来，随机矩阵函数为：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）在公式（1）中，表示随机矩阵函数，表示影响北方岩溶发育带地下水补给径流区污染的数据集合，北方岩溶发育带地下水补给径流区输出的数据信息，M表示影响北方岩溶发育带地下水补给径流区污染的数据种类在矩阵中的行向量，N表示北方岩溶发育带地下水补给径流区输出的数据信息输出种类在矩阵中的行向量，其中：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）公式（2）中，表示矩阵的规模，表示矩阵列向量，
ꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）通过公式（1）
‑
（3）将影响北方岩溶发育带地下水补给径流区污染的数据集合和北方岩溶发育带地下水补给径流区输出的数据信息输出种类数据信息关联起来；控制策略输出模块根据关联分析模块计算的数据结果输出控制方案。
[0012]作为本专利技术进一步的技术方案，施密特正交管控算法工作方法为：构建评估指标均值计算函数，函数为： (4)公式(4)中，表示北方岩溶发育带地下水补给径流区污染状态指标均值，T表示评估进行周期，表示北方岩溶发育带地下水补给径流区污染模拟仿真的环境参数，表示污染模拟仿真的评估系数；通过建立正交化的评估矩阵将北方岩溶发育带地下水补给径流区污染状态的指标进行信息交叠，相互影响迭代过程函数为： (5)公式(5)中，表示各指标相互交叠函数，β表示污染模拟仿真过程中不同数据信息相互影响迭代公式；污染模拟仿真污染与控制达到平衡的函数记作为： (6)公式(6)中，表示污染输出值，表示试验室环境下模拟仿真的控制参数，表示幅值变化，表示污染模拟仿真过程中的相角条件，表示污染模拟仿真时不同数据信息的平衡因数；污染模拟过程中约束条件为： (7)公式(7)中，表示一次运行周期内污染模拟仿真的稳定时间，表示污染模
拟仿真时间范围，表示污染模拟仿真过程中的标准条件；目标函数推算得到控制限制条件为： (8)公式(8)中，表示污染本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟方法，其特征在于：包括以下方法：步骤一、通过仿真平台输入北方岩溶发育带地下水补给径流区污染的区域数据信息、地质数据信息、污染物数据信息、污染源数据信息和位置信息，搭建模拟平台，将北方岩溶发育带地下水补给径流区污染信息输入仿真平台实现污染信息模拟；步骤二、根据北方岩溶发育带地下水补给径流区污染区域数据信息提取污染信息，并通过计算模型计算污染信息，在计算模块中施加外界因素干扰参数，以仿真外界数据信息环境信息；步骤三、根据北方岩溶发育带地下水补给径流区污染区域数据信息，在Simulink中建立控制模块模型并离线仿真，分析北方岩溶发育带地下水补给径流区污染原因；步骤四、通过施密特正交管控算法验证北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟。2.根据权利要求1所述的一种北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟方法，其特征在于：仿真平台包括dSPACE实时仿真系统、上位机、控制器及信息数据库，其中控制器分别与dSPACE实时仿真系统、上位机和信息数据库连接。3.根据权利要求2所述的一种北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟方法，其特征在于：dSPACE实时仿真系统基于MATLAB或者Simulink平台实现北方岩溶发育带地下水补给径流区污染数据信息的模拟仿真。4.根据权利要求1所述的一种北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟方法，其特征在于，信息模拟的方法为：（1）在Simulink环境中构建污染控制模型和污染源数据信息，对并北方岩溶发育带地下水补给径流区污染数据信息离线仿真，通过调整控制策略和数据参数，改变数据信参数，进而改变模拟结果；（2）设置dSPACE实时仿真系统测试所需的通讯接口，在Simulink中启动数据程序，数据程序利用RTI拖放操作进行I/O接口设置；（3）使用RTW Build功能编译生成北方岩溶发育带地下水补给径流区污染区域数据信息、地质数据信息、污染物数据信息、污染源数据信息和位置信息相应的代码；（4）在ControlDesk软件中设置不同数据信息的采集界面；（5）通过北方岩溶发育带地下水补给径流区信息仿真的结果判断是否需要修改控制策略，当需要修改时，返回第一步，重新进行操作，当不需要修改时，则进行下一步。5.根据权利要求1所述的一种北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟方法，其特征在于：控制器为ARM+DSP双核处理器，ARM+DSP双核处理器设置有12通道的DMA控制器，3种16通道A/D转换和2通道的12位D/A转换器。6.根据权利要求1所述的一种北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟方法，其特征在于：计算模型包括污染信息提取模块、污染信息分解模块、关联分析模块和控制策略输出模块，其中所述污染信息提取模块用于提取污染数据信，并将提取到的数据信息分类，污染信息分解模块用于分解提取出的数据信息，将提出的数据信息转换为信息点或者数据信息分解隐含的数据含义，所述关联分析模块用于将污染信息以及引起污染信息的各种因素关联，以分析造成污染原因，控制策略输出模块用于输出造成污染信息的原因及控<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云峰，李常锁，林广奇，邢立亭，高帅，孙斌，张文强，
申请(专利权)人：山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队山东省地矿工程勘察院，
类型：发明
国别省市：