基于多流域生态网络模型的用水系统结构特征演化分析

以黄淮海流域为案例,将其涵盖生态环境和社会经济用水的水资源利用系统作为研究对象,构建多流域生态网络模型,从系统整体角度自上而下对其进行描述并开展生态网络分析,通过系统整体分析指标的计算,对黄淮海流域在2003~2014年期间系统结构特征的演化进行了分析.研究结果表明,2003~2014年期间,通过"十一五"、"十二五"规划所开展的多项水资源可持续利用措施的实施,系统受到来自外界环境的压力和干扰有所减小,系统逐渐趋于稳定,但却仍存在着生态用水量严重短缺的问题,系统的可持续性还有待进一步研究和提高.     

基于改进FWA-NN的污水处理过程溶解氧浓度预测

为实现对污水处理过程溶解氧质量浓度的实时准确预测,提出了一种改进的混沌烟花混合优化算法并构建了基于改进算法的神经网络在线软测量模型.结合污水处理过程的数据特征,定义了一项新的样本相似度衡量指标用于提取更具代表性的建模数据.在改进算法中,为提高基本烟花算法初始成员的质量,定义了一种改进的两级正弦混沌映射并利用混沌运动的遍历性精选烟花算法的初始群成员;通过融合混沌算法改进了基本烟花算法的搜索机制,基于设定准则将寻优过程分为两阶段并采用两分群同时进行.测试结果表明改进算法的收敛速度和收敛精度有较大程度提高.将改进的软测量建模方法和样本数据提取方法用于污水处理过程溶解氧质量浓度软测量建模,应用结果表明该模型的均方根误差和平均泛化误差分别为0.0175和0.0118,具有较强的泛化性能.     

Transient modeling of trickling filters for biological ammonia removal

A dynamic model for nitrifying trickling filters is developed, based on material balances in the biofilm and the bulk liquid. The model predicts the profile of ammonia as a function of the operating parameters (volumetric flow rate and feed ammonia concentration) and the biofilm thickness as a function of filter depth and time. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Addressing the challenges of implementing safety instrumented systems in multi-product batch processes

Adapting the requirements of IEC 61511 to a batch system can be frustrating, particularly for multi-product units. While a Safety Instrumented System (SIS) for continuous operation is often a straightforward detect-decide-act loop, implementing a SIS for a batch system may involve multiple safety functions, time- or state-dependence, intricate calculations, or complex installations. Relationships between the SIS elements and the basic process control system (BPCS) must be tightly managed, providing both for the safety of the unit and its ability to operate without spurious trips or other hindrances. These issues are further complicated when multiple products requiring different functions or setpoints are produced in the same SIS-protected batch unit.This paper will discuss the challenges particular to the design, operation, and maintenance of a SIS in multi-product batch operations and present practical options for successfully resolving the concerns. A key insight into successful adaptation is treating the batch SIS as a “permission” system for the BPCS to operate. Although many items can be addressed through clever engineering practices, sustainable success relies on proactive, robust management of the safety lifecycle.     

基于ABMS的矿山监管Agent工作倦怠现象的仿真研究

基于Agent的仿真建模方法（Agent based modeling and simulation,ABMS）和资源保存理论(conservation of resource theory,COR),构建了多Agent仿真模型,通过确定监管Agent、决策支持Agent、职能配合Agent和矿工Agent及其属性,借助Netlogo仿真平台模拟决策支持力度、职能配合程度以及矿工行为选择对监管Agent工作倦怠的影响,可以输出情感耗竭、人格解体和个人成就3个维度下监管Agent的数量。研究表明:决策支持系数Sc对监管Agent工作倦怠现象影响最大、处理有效性系数Ec影响次之、职能配合系数Fc影响最小,多Agent仿真模型促进了矿山监管Agnet工作倦怠现象的量化分析研究,为矿山安全治理提供了有效的决策依据。     

基于API极限工况下修井机井架强度计算研究

为研究井架在复杂工况下的强度与安全问题,以现场使用的350型修井机井架为研究对象,采用数值模拟对井架进行参数化建模;按照极限作业工况下24种组合载荷对井架进行强度分析,得出操作工况、非预期工况和可预期工况下井架的最大变形和应力云图;提取计算井架构件UC值的相关数据,对井架进行强度、刚度和整体安全性校核。结果表明:井架在常规风力作用下,最大钩载作业工况为其主要受力工况,此时井架最大等效应力小于许用应力,可满足安全需求;在相关工况中,井架的最大等效应力集中出现在上下体连接处、二层台和底部大腿处,计算井架构件各工况下的UC值均小于许用最大UC值,表明井架结构综合强度足够,满足API标准使用要求。     

基于HFACS的中国特别重大煤矿事故研究

特别重大煤矿事故一直被认为是中国最严重的社会问题之一。本论文的研究目标有两个。首先,分析中国特别重大煤矿事故的致因因素;其次,定量考察事故致因因素间的相互作用关系。基于HFACS模型,在层级层面上,94起特别重大煤矿事故的实证表明:"不安全行为"的发生频率最高;在类别层面上,"监管不力"的发生频率最高;在指标层面上,"对违法行为失察或制止不力"的发生频率最高。借助OR技术,计算得出上一层级对下一层级指标的影响关系,并得到了一系列致因因素间的影响路径,这为遏制和预防特别重大煤矿事故提供了"路线图"。     

基于多目标分布估计算法的地铁网络化应急站点选址

为提升地铁网络的应急救援能力,提出兼顾地下和地面交通两种运输方式的应急资源网络化共享模式,并建立多目标优化模型,对应急站点进行优化选址。模型以应急站点数量最少和总响应时间最短为优化目标,地铁车站重要程度为关键因素,求解各地铁车站的优化覆盖方案。提出了一种多目标分布估计算法,该算法采用拥挤比较算子和锦标赛选择算法获取优势群体,借助概率模型描述可行解的离散分布,并不断更新概率模型来实现种群的进化。运用建立的模型和算法求解北京市局部地铁网络应急站点选址问题,最终获得满足地面交通运输时效、并符合问题优化目标的Pareto最优解集。与NSGE-Ⅱ算法相比,多目标分布估计算法提前123代开始收敛,且针对最小化问题,多目标分布估计算法最优解的两个目标函数值较NSGE-Ⅱ算法分别减小64%和29%。可见,模型符合地铁应急站点选址问题的决策规则;多目标分布估计算法有效地缩小了决策空间,它比NSGE-Ⅱ算法更快地收敛,且能够获得更为优化的应急站点选址方案。     

SimuLink模拟活性污泥工艺的研究

以数学软件matlab内嵌的SimuLink工具箱为研究工具,结合国际水协( IWA)提出的活性污泥一号模型(ASM1)对欧盟科学技术合作计划(COST)提供的AO标准工艺流程建立数学模型并加以模拟,将模拟结果和COST提供的标准模拟结果进行比较,在各级反应器内的两者结果基本匹配,认为模型的建立、模拟结果合理可靠,基于该工艺模型的拓展模型和变型可进一步为实际工艺的设计与运行提供参考。