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随着我国现代化进程的不断深入，环境问题日益凸显，尤其是工业废水和城市生活污水的排放，严重制约着我国走可持续发展的道路。我国的污水处理发展较晚，相应的技术也比较落后。对比国外发达国家，我国的污水处理出现了运行费用高而处理效果差的局面。因此，提高污水处理过程的自动化和信息化水平，对监控污水处理效果，降低运营成本具有重要的意义。课题以国内某酒厂污水处理为背景，根据污水水质特征和控制需求，以LabVIEW为上位机监控软件，以西门子S7-300PLC为下位机，结合现场总线及先进仪表，设计了一套污水处理智能监控系统。系统以西门子工控机作为上位机，通过西门子SIMATIC.NET建立OPC服务器，利用LabVIEW驱动西门子通讯卡，使得工控机与下位机PLC进行双向数据交互，数据库采用SQL Server2005以存储大量数据，实现了污水处理过程的自动化控制，达到了“集中管理，分散控制，数据共享”的目的。从污水处理工艺及监控系统实现过程中，深入了解污水处理过程是一个极其复杂的动态过程。因此，以该监控系统中的污水生物处理环节为对象进行了优化控制的研究。对于这一类优化问题，目前常采用遗传算法、粒子群算法进行求解，并具有较好的优化效果。本文中采用了一种新的启发式全局搜索技术——差分进化算法。首先，在分析基本差分进化算法基础上，对算法性能进行改进，引入了自适应变异算子，在进化初期变异率较大，保证算法朝最优的方向进化，随着迭代次数的增加逐步降低变异率，避免最优解遭到破坏，并选取一类非线性模型系统进行了算例仿真与性能测试。验证了差分进化算法对于该优化问题的有效性。其次，将基本差分进化及其改进算法应用于污水生物处理环节的优化控制问题中，以影响处理效果和运行费用的溶解氧浓度(DO)和污泥排放量(Q w)为控制变量，以污水处理运行费用为性能指标，以排放口水质为约束条件。运用基本差分进化及其改进算法求解主控参数的最优控制规律，获得优化控制曲线，使污水处理运行费用降到最低。仿真结果表明，基本差分进化及其改进算法都具有良好的寻优效果，获得的优化曲线走势也是一致的，只是改进算法输出的优化曲线较基本算法输出的优化曲线更为平滑，体现了改进算法的优越性。