摘要：開發了一個用于診斷城市污水處理廠日常運行故障的專家系統。系統采用了正反向混合推理機制，并采用故障樹的形式將知識庫中的知識組織形式向用戶公開，便于用戶使用和對系統的維護。現已用于北京某污水處理廠中。

關鍵詞：故障診斷

0引言 經驗表明，城市污水處理廠長期穩定運行是較為困難的，在一些污水處理廠中，處理效果不佳、運行費用高和污染環境等現象常常是由運行的問題引起的［1］。由于針對污水處理廠日常運行問題的解決策略在書籍中難以找到，長期以來運行人員往往是根據多年積累的經驗對污水處理廠進行管理。然而這些經驗的積累要求具有較長時間的實際操作經驗和廣泛的知識，所以只為少數人員所掌握。目前我國環境保護事業正在蓬勃發展，各地新建了不少城市污水處理廠。在這些新建的污水處理廠中，由于缺乏有經驗的運行管理人員，污水處理廠的運行就顯得更加困難。因此十分有必要開發一套用于指導城市污水處理廠日常運行的決策支持系統。根據目前的實際情況，采用專家系統是較好的解決方法。 1專家系統及其功能 專家系統是人工智能的一個分支，它可以定義為一個能在特定領域內，以人類專家水平去解決該領域內困難問題的計算機程序。其主要特征是它依靠人類專家經驗性的規則來分析和解決問題［2］。它是將經驗性的知識應用于尚未完全得到理解的領域的一種方法，因而很適合在污水處理過程這樣一個尚未得到完全理解的領域中應用。 本專家系統是污水處理廠日常運行決策支持系統的一個組成部分，其主要功能為：①故障診斷功能：根據用戶輸入的數據和信息，對污水處理廠的實際運行情況作出分析，確定運行中出現的問題并給出解決的辦法。②故障檢索功能：對污水處理廠運行中經常出現的問題，采用故障列表的形式進行檢索，對具體的故障給出原因和解決策略的詳細分析。③活性污泥法的培訓功能：充分利用計算機多媒體的優勢，運用文字、圖形等多種方式向用戶介紹活性污泥法的有關知識，對污水處理廠的職工進行培訓。 本專家系統和污水處理廠日常運行決策支持系統的另一個組成部分--IAWQ模型數值模擬軟件相互支持、相互驗證，共同為污水處理廠的日常運行提供幫助。 2專家系統的開發 軟件設計基于Windows95或更高版本的操作系統，采用Visual Studio 6.0版本作為開發工具，其中采用Visual Basic 6.0作為專家系統的開發工具，采用Microsoft Access 6.0作為相應的數據庫開發工具，在數據庫的操作中，采用Microsoft Transact-SQL的結構化查詢語言。 系統的開發過程可以分為以下幾個步驟。 2.1知識的獲取 這是專家系統開發過程中最為重要的階段［3］。專家系統的成功在很大程度上取決于從人類專家處獲得的知識［4］。在本系統的開發過程中，從水處理專家、污水處理廠工程師、實際運行人員和運行指導書籍中獲得了大量有用的知識。 2.2知識的轉化 在系統的開發過程中，采用假設和結論(If…，Then…)的形式將從人類專家處獲得的知識轉化成為適合于計算機表達的形式，存儲在系統的知識庫中。在此過程中，不斷從人類專家處獲得反饋信息，及時對知識轉化和表達中出現的錯誤進行修改。 2.3專家系統的構建 根據知識庫的結構，確定推理的方式并編程實現推理，開發友好的用戶界面，實現和完善專家系統的功能。 2.4專家系統的驗證 在本專家系統開發完成以后，首先由水處理專家對知識的轉化過程進行了驗證，確定污水處理的知識被正確地轉化成為知識庫中的知識；然后針對污水處理廠中的具體問題，比較專家系統給出的解決方案與人類專家給出的解決方案，驗證專家系統的準確性。本專家系統的驗證工作是在北京某污水處理廠進行的，根據實際使用情況，對知識庫中不合理的規則和知識表達形式進行了修改。