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基于SPC的近海水体环境参数监控系统的研究与开发

作　者: 陈彦
导　师: 殷建军
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 水体环境参数 SPC 聚类分析判别准则监控系统
分类号: X834
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近海水体环境参数的监控与预测技术是发展海洋经济的有力技术支撑,对开发海洋资源、有效保护海洋环境和提高海洋综合管理能力有着举足轻重的作用。为满足近海水体环境参数长期、实时监控的需求,针对近海水体环境参数数据量小、不易精确监控和预警等问题,提出了一种面向近海海洋环境的结合水体环境参数聚类分析的统计过程控制(SPC)方法,并根据该方法设计了一套基于SPC的近海水体环境参数监控系统进行研究和论证。本文完成的主要研究工作如下:1.分析近海水体环境参数的数据特征,比较常用水体环境参数监控方法,建立近海水体环境参数SPC动态模型,以能检测微小波动的EWMA控制图实现水体环境参数的过程监控。2.针对近海水体环境参数数据量小、不易精确监控的问题,提出一种面向近海海洋环境的结合水体环境参数聚类分析的SPC监控方法,并采用多属性决策(MADM)方法解决水体环境参数EWMA控制图的聚类问题。3.阐述基于SPC的近海水体环境参数监控系统的设计目标、设计要求和设计思路,并根据系统的总体设计确立各个模块功能和实现方法。根据目前已有的判别准则,结合近海水体环境的实际情况设计相应的EWMA控制图失控模式判别准则。4.采用Delphi开发平台开发一套基于SPC的近海水体环境参数监控系统,验证基于SPC的近海水体环境参数监控方法的正确性,该系统实验结果表明该系统具有很强的实用性,具备一定的应用价值。本文通过对结合水体环境参数聚类分析的SPC监控方法的研究,为近海水体环境参数监控系统的实现和良好运行打下了扎实的基础,同时为水体环境参数监控方法的发展做出了贡献。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 课题来源  11
  1.2 课题研究的背景及意义  11-12
  1.3 SPC 技术在工业控制领域的研究与应用  12-13
  1.4 近海水体环境参数监控预报的国内外研究现状  13-17
    1.4.1 国外研究现状  13-15
    1.4.2 国内研究现状  15-17
  1.5 近海水体环境参数监控系统存在的问题  17
  1.6 主要内容和论文结构  17-19
第2章近海水体环境参数特征及SPC 监控方法研究  19-30
  2.1 引言  19
  2.2 水体环境参数特征分析  19-21
    2.2.1 近海水体环境参数特征的定性分析  19-20
    2.2.2 近海水体环境参数的数据拟合  20-21
  2.3 常用水体环境参数监控预测方法  21-23
    2.3.1 数理统计预测法  21
    2.3.2 灰色系统理论法  21-22
    2.3.3 人工神经网络预测法  22
    2.3.4 其他预测方法  22-23
  2.4 水体环境参数SPC 动态模型的建立  23-27
    2.4.1 EWMA 近海水体环境参数特性的动态建模  24-25
    2.4.2 EWMA 动态近海水体环境参数控制图的 ARL  25-27
  2.5 EWMA 控制图模型的参数估计  27-29
    2.5.1 初始先验估计  27-28
    2.5.2 参数L 和? 的估计  28-29
  2.6 本章小结  29-30
第3章水体环境参数的聚类分析  30-45
  3.1 引言  30
  3.2 聚类的水体环境参数EWMA 控制图模型建立  30-34
    3.2.1 水体环境参数的有限混合分布  31-32
    3.2.2 水体环境参数的统计量转换  32-33
    3.2.3 聚类样本空间的EWMA 控制图模型建立  33-34
  3.3 水体环境参数聚类混合样本的EWMA 控制图分析  34-36
    3.3.1 基于混合样本空间的EWMA 控制图的ARL  34-35
    3.3.2 基于方差比? 探讨聚类的水体环境参数EWMA 控制图的ARL  35-36
  3.4 MADM 方法及其过程聚类决策的应用  36-40
    3.4.1 MADM 模型  36-37
    3.4.2 MADM 问题的最大最小方法  37
    3.4.3 MADM 在水体环境参数统计过程聚类决策中的应用  37-40
  3.5 水体环境参数的聚类准则及其应用  40-43
    3.5.1 参数聚类的判别准则  40
    3.5.2 参数聚类的实施流程  40-43
  3.6 本章小结  43-45
第4章水体环境参数的EWMA 监控系统设计  45-65
  4.1 引言  45
  4.2 系统的设计目标与要求  45-47
  4.3 系统的设计思路  47-48
  4.4 系统的总体架构  48-49
  4.5 数据库结构  49-51
  4.6 数据获取  51-54
    4.6.1 网络数据接口  52-53
    4.6.2 容错处理  53
    4.6.3 数据格式转换  53-54
  4.7 数据处理方法  54-59
  4.8 失控判别与预警  59-63
    4.8.1 失控判别  59-62
    4.8.2 失控处理  62-63
  4.9 报表分析  63-64
  4.10 本章小结  64-65
第5章监控系统的实现及运行分析  65-78
  5.1 引言  65
  5.2 系统信息管理  65-66
  5.3 数据接收管理  66-68
  5.4 水体数据管理  68-70
    5.4.1 数据存储  68-69
    5.4.2 数据处理  69-70
  5.5 水体数据查询  70-73
  5.6 水体失控告警  73
  5.7 聚类结果分析  73-74
  5.8 SPC 监控结果分析比较  74-76
    5.8.1 EWMA 控制图结果分析  74-75
    5.8.2 与基于时间序列模型分析方法比较  75-76
  5.9 本章小结  76-78
第6章总结与展望  78-80
  6.1 总结  78
  6.2 研究展望  78-80
参考文献  80-83
致谢  83-84
攻读学位期间参加的科研项目和成果  84

基于SPC的近海水体环境参数监控系统的研究与开发

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