生化污水处理过程故障诊断专家系统李正开赵立杰祝军赵莹(沈阳化工学院信息工程学院沈阳110041)摘要通过分析和归纳污水处理领域专家知识，采用VisualBasic和CLIPS的混合编程方式开发丫污水处理过程故障诊断系统。该系统能够在给定事实前提经过推理得到故障原因、故障类别和相对的应对措施，冇利辅助操作人员决策。关键词专家系统CLTPS故障诊断中图分类号TP182文献标识码A国家标准学科分类与代码520.207FaultDiagnosisExpertSystemofBiologicalWastewaterTreatmentProcessLiZhengkaiZhaoLijieZhuJunZhaoYing(ShenyangInstituteofChemicalTechnologyInstituteofInformationEngineering，Shenyang110041,China)AbstractAccordingtoanalysisandsummarizationoftheexpertknowledgeinthewastewatertreatmentfield，faultdiagnosisexpertsystemforthewastewatertreatmentprocessisdevelopedbyintegratingVisualBasicandCLIPStool.Thesystemcandetectfaultoccurrence,locatethefaultcauseandgiveassistantdecisionadvicesforoperatorthroughruleseasoningwhenthefactsareknown.KeywordsexpertsystemCLIPSfaultdiagnosis由于生化处理系统的主体是有生命的细菌，其受环境的变化影响较大，如果故障工况不能及吋识别并进行调整将会直接影响系统的稳定性，导致出水水质质量差能源消耗高等问题，甚至造成系统的停滞、瘫痪和破坏［1］。因此，分析故障发生的原因并提出相应的解决对策，通过计算机编程，开发界面友好、功能完备、运行可靠的污水处理过程故障诊断专家系统是十分必要的［2］。2污水处理过程工艺描述生化反应池缺氧区反硝化反应过程、生化反应池好氧区硝化反应过程。3污水处理故障划分及其知识表示根据污水处理工艺操作专家知识，污水处理工艺常见故障可归纳为污泥膨胀、污泥解絮、水力冲击等15种故障，如图2所示。污水处理土®故岭分炎▼▼▼‘‘4入入湖1*A—•A—•fr卞uan••h*antrt.曲冲沖ii冲W0不rk卅n.h疆wwiirfit常队闕木图2污水处理故障分类IM*IT图1污水处理工艺流程图污水处理过程包括两大部分：物化和生化处理，工艺流程图如图1所示。物化部分包括粗格栅、细格栅、沉砂池、初沉池、二沉池等主要部分，生化部分包括4基于CLIPS的污水故障诊断专家系统开发CLIPS是基于规则的通用专家系统开发工具，因其兼容性好、可移植性高、代码免费而得到广泛使用。基本组成有三部分：(1).事实库，用于存储数椐(事实)。(2).知识库，用于存储所有规则。(3).推理机，用于控制推理程序的执行。由于CLIPS本身是基于DOS操作系统的，没有提供图形化的用户界面，只具有输入输岀功能，因此采用可视化的应用程序开发工具VisualBasic和CLIPS相结合的方法开发专家系统，将CLTPS嵌入VisualBasic实现浞合编程.本系统主要功能包括数据处理、数据分析、故障诊断、知识库管理、数据库管理、系统管理六个部分，如图3所示。图3污水故陴诊断专家系统功能图本文采用将CLIPS嵌入VisualBasic实现二者的混合编程，基本步骤如下：①在VisualBasic中安装、注册CLIPS的控件CLIPSActiveXControl.OCX,然后在VB界面中插入CLIPS控件，VB便可以使用控件的所有功能和属性；②在CLIPS的源程序中添加几个全局变量來记录推理机工作过程屮的信息；③在VB中添加命令按钮，启动CLIPS程序；④通过共亨I/O缓冲区完成问题的输入和答案的输出。VB和CLIPS接口部分程序如下：PrivateSubClipsStart_Click()DimMyDataAsCLIPSRouterSetMyData=NewCLIPSRouterMyData.Name=〃wdialog〃MyData.eatCRLF=TrueCLIPS.ClearCLIPS.Load("WasteWater.clp")CLIPS.ResetCLTPS.Run(-1)theValue=Textl.TextFact=z/(Pault(value/z+theValue+〃))"CLIPS.AssertString(Fact)MyData.MoveEirstDoOutPut.Addltem(MyData.Value)MyData.MoveNextLoopUntilMyData.EOF=TrueEndSub在给定运行参数PH和F/M值时，程序运行结果如阁4所示。图4故障诊断结果imj面5结论本文通过分析和归纳污水处理领域专家在长期运行实践中积累的启发性知识，采用产生式规则表示知识库。根据某生化污水处理工艺过程釆用CLIPS作为内部推理机，采用VisualBasic和CLTPS的混合编程方式实现了污水处理过程故障诊断开发系统。该系统能够在给定事实前提下，经过推理能够得到故障原因、故障类别和相对的应对措施，有利辅助操作人员决策。参考文献[1]Fikar，M.;Chachuat,B.;Latifi,M.A.Optimaloperationofalternatingactivatedsludgeprocesses.ControlEngineeringPractice.2005,13(7):853-861.麄啪[2]Jiang,J.Fault-tolerantControlSystems—AnIntroductoryOverview.ActaAutomaticaSinica,2005,31(1)，161-174.作者简介李正开1983年9月出生硕士研宂生主要研宂方向为决策支持系统。E_mail:kaixxxxx2006@163.com