بازشناسی چهره را با چالشهایی مواجه ساخته است. زمان آموزش طولانی، پیكربندی و ساختار ثابت كلاسه بندی های موجود و عدم وجود توانایی در یادگیری نمونه های جدید بدون فراموش كردن نمونه های قبلی، از اهم این موارد می باشد. ایده استفاده از شبكه های عصبی مبتنی بر الگوریتم رزونانس تطبیقی می تواند این چالشها را تا حد زیادی مرتفع كند. این برتری ها به دلیل خصوصیات ذاتی و پویاییهای این نوع از شبكه های عصبی می باشد. نتایج شبیه سازی‌ها حكایت از برتری نسبی اما كمرنگ صحت كلاسه بندی در شبكه های عصبی پرسپترون چند لایه، نسبت به شبكه های عصبی مذكور دارند. سرعت یادگیری در شبكه های مذكور بسیار بیشتر از پرسپترون چند لایه بوده و تنظیم پارامترهای آن بسیار ساده تر می باشد. انتخاب پارامتر مراقبت به عنوان مهمترین پارامتر شبكه های مذكور، تقریباً در نیمی از بازه مجاز آن، عملكرد بهینه شبكه را تضمین می كند. همچنین انتخاب ویژگی های موثر با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیك و شبكه های عصبی مبتنی بر الگوریتم رزونانس تطبیقی، درصد صحت كلاسه بندی را به طور قابل توجهی افزایش داده است.

 

«فهرست مطالب»

 

چكیده:

پیشگفتار: 1

فصل اول: كلیات

1-1- مقدمه. 5

1-2- بازشناسی چهره 5

1-2-1- تعبیر ومفهوم بردارچهره 6

1-2-2- مفهوم فضای چهره‌ 7

1-2-3- صورت های ویژه 8

1-2-4- مولفه های اساسی یك مجموعه. 9

1-2-5 روند کلی بازشناسی چهره با بهره گرفتن از مولفه های اساسی.. 10

1-3- بررسی برخی چالشهای موجود. 11

1-3-1- زمان آموزش…. 12

1-3-2- پیكربندی ثابت و غیر قابل تغییر در اكثر طبقه بندها 12

1-3-3- دشواری تنظیم پارامترهای ذاتی در كلاسه بندی های متداول‌.. 13

1-3-4- افزایش پیچیدگی شبكه با افزایش تعداد نمونه های آموزش‌…. 13

1-4- استفاده از شبكه های عصبی مبتنی برالگوریتم رزونانس تطبیقی‌به‌عنوان راهكارپیشنهادی  14

1-5- جمع بندی و خلاصه فصل.. 15

فصل دوم: بررسی الگوریتم و ساختار شبكه های عصبی مبتنی بر Fuzzy ARTMAP و مروری بر كارهای گذشته

2-1- مقدمه. 17

2-2- پیكربندی و الگوریتم شبكه ART MAP Fuzzy.. 20

2-3- پیشرفت های اخیر در زمینه شبكه های عصبی بر اساس FAM…. 27

2-3-1- اصلاحات و بهینه سازی FAM…. 28

2-3-2- الگوریتم های جدید بر اساس FAM…. 35

2-4- كاربردهای پیشرفته شبكه های عصبی مبتنی بر FAM…. 45

2-5- جمع بندی و خلاصه فصل…………………………………………………………………………………………………. 51

فصل سوم: آزمایش های انجام شده، نتایج شبیه سازیها و بحث و بررسی بر روی آنها

3-1- مقدمه. 53

3-2- معرفی بانك چهره مورد استفاده در پایان نامه‌. 53

3-3- مختصری راجع به شبكه عصبی SFAM…. 55

3-4- پیش پردازش و آماده سازی تصاویر. 57

3-5- استخراج مشخصه. 57

3-6- مشخصات داده ها و شرایط استفاده شده در آزمایشات مرحله اول  58

3-6-1- تجزیه و تحلیل نتایج شبیه سازیها (سری اول آزمایشات) 60

3-7- مشخصات داده ها و شرایط آزمایشهای مرحله دوم. 61

3-7-1- نتایج شبیه سازیها با بهره گرفتن از شبكه عصبی SFAM (سری دوم آزمایشات) 62

3-7-2- تجزیه و تحلیل نتایج شبیه سازیها با بهره گرفتن از SFAM (سری دوم آزمایشات) 65

3-7-3- نتایج شبیه سازیها با بهره گرفتن از شبكه عصبی MLP.. 65

3-7-4- تجزیه و تحلیل نتایج شبیه سازیها با بهره گرفتن از شبكه عصبی MLP.. 68

3-7-5- مقایسه كلی عملكرد شبكه های عصبی MLP و SFAM…. 69

3-8- مشخصات داده ها و شرایط آزمایش های سری سوم. 70

3-9- مروری اجمالی بر الگوریتم ژنتیك…. 71

3-9-1-  بعضی از اصطلاحات الگوریتم ژنتیک…. 72

3-9-2- نحوه عملكرد الگوریتم ژنتیک: 73

3-9-3- روند انتخاب ویژگی های مؤثر با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیك و SFAM…. 74

3-9-4- نتایج شبیه سازیها (سری سوم آزمایشات) 75

3-9-5– تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از آزمایش های سری سوم. 79

3-10-جمع بندی و خلاصه فصل.. 80

فصل چهارم: نتیجه گیری كلی و ارائه پیشنهاداتی برای ادامه تحقیقات

4-1- جمع بندی و نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………… 82

4-2 پیشنهاداتی برای ادامه روند پژوهش……………………………………………………………………………….. 83

مراجع …………………………………………………………………………………………………………………………………………. 85

 

فهرست اشكال

شكل 1-1 روش بردار سازی تصاویر…………………………………………………………………………………………….. 7

شكل 1-2 یك فضای دو بعدی به همراه دو مولفه اساسی مجموعه نمونه ها. P1 و P2 دو بردار مولفه اساسی می باشند       8

شكل 1-3 برخی از صورت های ویژه پایگاه داده ORL…………………………………………………………… 9

شكل 1-4- بازنمایی یك چهره توسط چهره های ویژه. مجموعه ضرایب، بردار ویژگی چهره را مشخص می نماید      9

شكل 2-1: شمای كلی ماژول ART: ورودی تحت كدگذاری مكمل وارد می شود و نودهای لایه F2 همان خوشه های شبكه هستند……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 23

شكل 2-2- فلوچارت كلی ماژول ART…………………………………………………………………………………….. 24

 

شكل 2-3- پیكربندی كلی شبكه عصبی Fuzzy ART MAP…………………………………………. 27

شكل 2-4 میانگین (  انحراف معیار) درصد صحیح كلاسه بندی برای داده های آموزش و آزمایش با بهره گرفتن از FAM، جهت كلاسه بندی سیگنالهای سندرم Down با بهره گرفتن از استراتژی میانگین گیری برای مقادیر افزایشی پارامتر مراقبت  با متد آموزش تك تكراری………………………………………………………………………………………………………………………… 47

شكل 2-5 میانگین (  انحراف معیار) درصد صحیح كلاسه بندی برای داده های آموزش، آزمایش و ارزیابی با بهره گرفتن از FAM، جهت كلاسه بندی سیگنالهای سندرم Down با بهره گرفتن از استراتژی میانگین گیری، برای مقادیرمختلف پارامتر مراقبت با متدآموزش همراه با          ارزیابی……………………………………………………………………………………………… 49

شكل 2-6 میانگین ( انحراف معیار) درصد صحیح كلاسه بندی برای داده های آموزش و آزمایش با بهره گرفتن از FAM، جهت كلاسه بندی سیگنالهای سندرم Down با بهره گرفتن از استراتژی میانگین گیری، برای مقادیر مختلف پارامتر مراقبت با متد آموزش همراه با                       آموزش كامل …………………………………………………………………….. 50

شكل 3-1 تصاویر بانك چهره ORL، 10تصویر برای هر یك از 40 نفر………………………………… 54

شكل 3-2- ساختار SFAM – ورودی به لایه F0 اعمال می شود و درF1 كدگذاری مكمل انجام شده و بعد ورودی دو برابر می شود………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 56

شكل 3-3- درصد صحت كلاسه بندی داده های آموزش (  انحراف معیار) در SFAM به ازای مقادیر مختلف پارامتر مراقبت با بهره گرفتن از متد آموزش تك تكراری و استراتژی                 میانگین گیری…………………………. 59

شكل 3-4- تعداد نودها (خوشه ها)ی تشكیل شده در ماژول Fuzzy ART در شبكه عصبی SFAM، به ازای مقادیر مختلف پارامتر مراقبت و استفاده از متد آموزش  تك تكراری و استراتژی میانگین گیری………………….. 59

شكل 3-5- زمان مورد نیاز برای آموزش شبكه عصبی SFAM به ازای مقادیر مختلف پارامتر مراقبت و استفاده از متد آموزش تك تكراری و استراتژی میانگین گیری………………………………………………………………………………………… 60

شكل 3-6 صحت كلاسه بندی الگوریتم های مختلف پس انتشار خطا به عقب برای شبكه عصبی MLP و دو حالت آموزش سریع و آهسته برای SFAM به ازای تعداد نمونه های آموزش        مختلف………………………………… 68

فهرست جداول

جدول 3-1- نتایج شبیه سازیها با بهره گرفتن از شبكه عصبی SFAM در مود آموزشی تك تكراری با بهره گرفتن از استراتژی میانگین گیری……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 63

جدول 3-2: نتایج شبیه سازیها با بهره گرفتن از SFAM درحالت آموزش آهسته با بهره گرفتن از استراتژی میانگین گیری  64

جدول 3-3- نتایج شبیه سازیها با بهره گرفتن از شبكه عصبی MLP و به كارگیری چهار الگوریتم معروف پس انتشار خطا به عقب…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 67

جدول 3-4: نتایج حاصله از انتخاب ویژگی های موثر با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیك و شبكه عصبی SFAM به ازای داده هایی با 2 نمونه برای آموزش……………………………………………………………………………………………………………………… 76

جدول 3-5: نتایج حاصله از انتخاب ویژگی های موثر با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیك و شبكه عصبی SFAM به ازای داده هایی با 4 نمونه برای آموزش……………………………………………………………………………………………………………………… 77

جدول 3-6: نتایج حاصله از انتخاب ویژگی های موثر با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیك و شبكه عصبی SFAM به ازای داده هایی با 6 نمونه برای آموزش……………………………………………………………………………………………………………………… 78

 

 

 

 

 

 دکتر سید حسن زوار موسوی
 

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول: مقدمه و تئوری تحقیق………………………………….. 1

1-1 مقدمه……………………………………………………………. 1

1-2  انواع جذب………………………………………………………. 3

1-3 طبیعت جاذب‌ها…………………………………………………. 4

1-4  جاذب‌ها…………………………………………………………. 4

1-5 عوامل تأثیرگذار بر روی قدرت جذب یک جاذب……………….. 5

1-5-1 سطح تماس………………………………………………….. 5

1-5-2 غلظت………………………………………………………… 7

1-5-3 دما…………………………………………………………….. 7

1-5-4 نوع ماده جذب شده و جاذب……………………………….. 7

1-5-5 حالت ماده جذب شده و جاذب…………………………….. 7

1-6 ذغال‌های رنگ بر………………………………………………… 7

1-7  کربن فعال………………………………………………………. 8

1-8  روش‌های فعالسازی………………………………………….. 9

1-8-1 روش فعالسازی فیزیکی…………………………………….. 9

1-8-2 روش فعالسازی شیمیایی………………………………… 10

1-9  تئوری رنگ‌ها و جذب رنگ………………………………….. 12

1-10   اساس کار دستگاه اسپکتروسکوپ‏……………………… 13

1-10-1 اسپكتروفتومتر نور مرئی…………………………………. 13

1-10-2 اجزاء دستگاه……………………………………………… ‏ 13

1-10-3 طرز تعیین غلظت یك ماده توسط اسپكتروفتومتر………15

1-11   رنگ‌ها و خواص آن‌ها……………………………………… 16

1-11-1 رنگ‌های اسیدی یا آنیونی……………………………… 16

1-11-2 رنگ‌های بازی یا کاتیونی………………………………. 16

1-11-3 رنگ‌های خنثی………………………………………….. 17

1-12   ایزوترم‌های جذب…………………………………………. 18

1-12-1 ایزوترم فرندلیچ…………………………………………… 18

1-12-2 مدل‌ایزوترم لانگمیر……………………………………… 19

1-12-3 مدل‌ایزوترم BET………………………………………….

1-12-4 مدل‌ایزوترم دوبین-رادوشکویچ…………………………. 21

1-12-5 ایزوترم تمکین……………………………………………. 22

1-12-6 مدل‌ایزوترم توس………………………………………… 22

1-12-7 مدل‌ایزوترم سیپز………………………………………… 22

1-12-7 رادکه-پراودنیتز…………………………………………….23

1-13   تخمین پارامترهای‌ایزوترم جذب با بهره گرفتن از خطی‌سازی…23

1-14   تصـفیـه آب………………………………………………. 24

1-15   جذب سطحی…………………………………………. 24

1-16   کاربرد‌های فرآیند جذب سطحی در صنعت تصفیه آب….26

1-17   اهداف تحقیق…………………………………………… 27

فصل دوم: مروری بر سوابق مطالعاتی و پژوهشی…………. 29

2-1  مروری بر تحقیقات انجام شده در حذف آلاینده، بخصوص رنگ‌ها از محیط‌های آبی….29

2-2 انواع جاذب‌ها……………………………………………….. 30

2-2-1   استفاده از جاذب‌های سنتزی………………………… 30

2-2-2   استفاده از جاذب‌های طبیعی………………………… 31

2-3  حذف رنگ‌های کاتیونی و آنیونی………………………… 32

2-4  روش‌های تبدیل مواد به جاذب کربنی…………………… 34

2-5 نانوبیوکامپوزیت سلولز باکتریایی/سیلیکا جایگزین سلولزهای گیاهی….38

2-6 استفاده از جاذب‌های گیاهی و ارزان قیمت به جای جاذب‌های گران……39

فصل سوم: مواد و روش‌ها……………………………………… 41

3-1 جاذب به کار رفته برای جذب در‌این تحقیق………………. 41

3-2 ترکیبات شیمیایی………………………………………….. 42

3-3 فرمول شیمیایی آلاینده‌ی رنگی به کار رفته…………….. 42

3-4 شکل مولکولی……………………………………………… 43

3-5  نانو فیبر سلولز…………………………………………….. 43

3-6 شرایط آزمایشگاه……………………………………………. 45

3-7 تجهیزات و دستگاه‌ها……………………………………….. 46

3-8  مواد لازم…………………………………………………….. 46

3-9 روش آماده‌سازی جاذب…………………………………….. 48

3-9-1   تهیه‌ی جاذب و مش بندی آن………………………….. 48

3-9-2 تهیه جاذب خاکشیر در ابعاد نانو با بهره گرفتن از آسیاب فوق ریز کننده‌ی دیسکی….48

3-10   تهیه‌ی محلول رنگ به عنوان پساب رنگی……………. 49

3-11   مراحل بهینه‌کردن جذب…………………………………. 50

3-12   بررسی‌های جاذب به کار رفته…………………………. 50

3-13-1 شکل شناسی ذرات(ریخت شناسی) ………………50

3-13-2 بررسی گونه‌های موجود در ساختار با بهره گرفتن از آزمون FTIR………

3-13-3 روش جداسازی رنگ بریلیانت‌گرین………………….. 51

3-13-4 روش تعیین غلظت رنگ در محیط آبی………………. 52

3-13   روش محاسبه‌ی میزان حذف…………………………. 53

3-14بررسی و تعیین‌ایزوترم یا‌ایزوترم‌های جذبی حاکم بر فرآیند جذب…..54

3-15   بررسی سنتیک جذب………………………………… 54

3-16-1 مدل سنتیک شبه درجه اول………………………… 54

3-16-2 مدل سنتیک شبه درجه دوم……………………….. 55

3-16-3 مدل سنتیک نفوذ درون ذره‌ای……………………… 56

3-16-4 مدل سنتیک بنگهام…………………………………. 56

فصل چهارم: نتایج آزمایشگاهی…………………………….. 57

4-1 بهینه‌کردن جاذب………………………………………….. 57

4-1-1   انتخاب pH بهینه……………………………………… 57

4-1-2 زمان تماس…………………………………………….. 59

4-1-3   مقدار گرم جاذب(دُز جاذب) …………………………..60

4-1-4 غلظت اولیه‌ی محلول………………………………….. 62

4-1-5 بررسی دما……………………………………………. 63

 

4-1-6  دور همزن……………………………………………… 64

4-1-7 اسیدی‌کردن جاذب……………………………………. 65

4-1-8   تأثیر اندازه جاذب بر میزان حذف……………………. 66

4-2 ایزوترم‌های حاکم بر فرآیند جذب……………………….. 67

4-2-1 مدل فرندلیچ……………………………………………. 67

4-2-2 مدل‌ایزوترم لانگمیر……………………………………..68

4-2-3   ایزوترم تمکین………………………………………… 70

4-2-4 نانوژل و جداسازی آن از محیط آبی پس از فرآیند حذف…..71

4-3  شکل‌‌شناسی (شکل‌شناسی یا ریخت‌شناسی جاذب)….72

4-4  آزمایش FTIR برای بررسی گونه‌های موجود در ساختمان شیمیایی جاذب…..78

4-5 تخمین پارامتر‌های ترمودینامیکی……………………….. 82

4-5-1 مدل سنتیک شبه درجه اول…………………………… 82

4-5-2   مدل سنتیک شبه درجه دوم………………………… 82

4-5-3   مدل نفوذ درون ذره‌ای………………………………… 83

4-5-4   مدل بنگهام……………………………………………. 84

4-6 مقایسه جداسازی رنگ بریلیانت‌گرین از محلول آبی با بهره گرفتن از جاذب‌های مشابه با شرایط یکسان….86

4-7 بررسی مقاومت‌های انتقال جرم………………………… 87

فصل پنجم: نتیجه‌‌گیری و پیشنهادات………………………… 90

5-1 نتیجه‌گیری………………………………………………….. 90

5-2 پیشنهادت………………………………………………….. 92

مراجع…………………………………………………………….. 93

پیوست 1. فهرست اسامی‌لاتین…………………………….. 100

پیوست 2. کالیبراسیون دستگاه اسپکتروفوتومتر………….. 103

پیوست 3. شبیه سازی جذب………………………………… 104

پیوست 4. گرمای جذب و تغییرات انرژی آزاد گیبس و تغییرات آنتروپی……105

فصل اول: مقدمه و تئوری تحقیق

1-1- مقدمه

در چند سال اخیر، توسعه‌ی پایدار و توجه به نسل‌اینده، باعث شده‌است تا محققان بر روی روش‌هایی کار کنند که به کمک آن‌ها تخریب‌های زیست محیطی را کاهش داده و گسترش آلودگی‌ها کمتر شود، اما هرچه صنایع گسترده‌تر و بزرگتر می‌شوند، آلودگی‌های ناشی از فعالیت آن‌ها محیط‌‌زیست را بیشتر تهدید می‌کند.

رنگ‌ها یک دسته مهم از آلاینده‌ها می‌باشند که می‌تو‌اند توسط چشم انسان تشخیص داده‌شوند. هرچند که ادر منابع آب با ارزش باید اجتناب شود، با‌این حال، برای حل‌این مشکل فن آوری‌های مختلف و فرآیندهای مختلفی به کار برده می‌شوند. با‌این حال در میان روش‌های مختلفی که برای حذف رنگ وجود دارد، جذب سطحی جایگاه برجسته ای به خود گرفته‌است. تقاضا برای روش‌های کارآمد و کم هزینه برای جذب در حال رشد است و اهمیت جاذب‌های ارزان قیمت[1] برای جایگزینی با جاذب‌های گران را افزایش داده‌است[1].

 بررسی‌های جامع بر ادبیات کارهای گذشته نشان می‌دهد که جاذب‌های ارزان قیمت علاوه بر‌اینکه در دسترس باید باشند، بایستی ظرفیت جذب بالایی را نیز از خود نشان‌دهند. در کارهای گذشته بر شرایط بهینه‌ی جذب و نوع ماده‌ی جذب شده و شرایط محیط‌های مناسب برای جذب و قابلیت تبدیل شدن جاذب مورد نظر به کربن فعال، مورد بحث و بررسی قرار گرفته‌است[1].

انتشار آلودگی‌های رنگی به داخل آب‌های سطحی و زیر زمینی نیز مشکلات عمده ای بوجود آورده‌است. صنایع نساجی، مسئول رهاسازی رنگ‌های گوناگون به داخل منابع طبیعی آب‌ها هستند، دلیل آن را می‌توان در نبود بازدهی کافی در تکنیک‌های رنگ رزی دانست. بیش از 15% رنگ‌ها ممکن است موقع استفاده از رنگ‌های واکنشی مستقیما وارد آب شوند[2].

در عملیات جذب سطحی انتقال یک جزء از فاز گاز یا مایع به سطح جامد صورت می‌گیرد. از کاربرد‌های‌این فرایند می‌توان به رنگبری شربت قند و تصفیه روغن‌های صنعتی یا خوراکی و حذف مواد آلاینده از هوا یا مخلوط گازهای دیگر اشاره کرد. شکل 1-1. نمودار خوشه ای تقسیم بندی کلی مواد آلاینده را نشان می‌دهد.

واژه جذب سطحی برای تشریح‌این حقیقت بکار می‌رود که غلظت مولکول‌های جذب شده در سطح تماس جامد بیشتر از فاز گاز یا محلول است. جذب روی یک سطح جامد به علت نیروی جاذبه اتم‌ها یا مولکول‌ها در سطح آن جامد است. در عمل جذب سطحی نیروهای مختلفی اعم از فیزیکی و شیمیایی مؤثرند و مقدار آن بستگی به طبیعت ماده جذب شده و جسم جاذب دارد و به‌این دلیل می‌توان مثلا ماده ای را که در یک مخلوط وجود دارد جدا نمود[3, 4].

چند مثال که در ادامه بیان شده‌، نمایانگر طبیعت عمومی‌جداسازی‌ها خواهد بود و کاربرد‌های اصلی آن را نشان می‌دهد. در حالت جداسازی‌های گازی از فرایند جذب، در رطوبت زدائی‌ها هوای خشک و دیگر گازها، بوزدائی و جداسازی ناخالصی‌ها از گازهای صنعتی مثل دی اکسید کربن، بازیابی حلال‌های پر ارزش از محلول رقیق آن‌ها با هوا یا گاز‌های دیگر، و جداسازی مخلوطی از هیدرو کربن‌های گازی مانند مخلوطی از متان، اتیلن، اتان، پروپیلن و پروپان استفاده می‌شود[5].

 از فرایند‌های جداسازی مایع می‌توان رطوبت زدائی بنزین، رنگ زدائی محصولات نفتی و محلول‌های آبکی قندی، بوزدائی و طعم زدائی آب، و جداسازی هیدرو کربن‌های آروماتیکی و پارافینی، را نام برد که هر کدام از‌این موارد در صنعت کاربرد وسیعی داشته و بنا به مورد و شرایط محدوده کاری از آن استفاده می‌شود. علاوه بر موارد ذکر شده، جذب رنگ در صنایع مختلفی جزو فرآیند‌های مطلوب بوده‌که کارهایی نیز در جهت افزایش انتقال رنگ از فاز محلول به سلولز انجام شده، از جمله‌ی کاربرد‌های‌این فرآیند در تولید کاغذهای رنگی و صنایع نساجی می‌توان اشاره کرد[6].

این عملیات‌ها همه از‌این جهت مشابه هستند که در آن‌ها مخلوطی که باید تفکیک شود با یک فاز نامحلول دیگر تماس حاصل می کند (مانند جذب جامد) و پخش نامساوی مواد اولیه بین فاز جذب شده روی سطح جامد و توده سیال موجب جداسازی می‌شود[7].

2-1- انواع جذب

دو مکانیزم اصلی برای جذب سطحی وجود دارد[5]:

1) جذب فیزیکی یا واندوالس

2) جذب شیمیایی

در جذب فیزیکی به دلیل نیروهای جاذبه‌ی بین مولکولی جامد و ماده‌ی جذب شده یک پدیده‌ی برگشت پذیر رخ می‌دهد.‌این حالت تراکم با تولید حرارت همراه است که کمی‌بیش از حرارت نهان تبخیر و در حدود حرارت تصعید گاز می‌باشد. ماده‌ی جذب شده در کریستال و شبکه‌ی کریستالی جامد نفوذ نمی‌کند. و در آن حل نمی‌شود، بلکه در سطح باقی می‌ماند. در حالت کلی، در تعادل، فشار جزئی ماده جذب شده برابر با فشار فاز گاز تماس یافته با آن است و باکاهش فشار فاز گازی یا با افزایش دما، گاز جذب شده به راحتی دفع و از سطح بدون تغییر شکل جدا می‌شود. برگشت پذیری در‌این نوع عملیات جذب در صنعت بسیار مهم است، زیرا بازیابی جاذب‌های ساخته شده به دلیل صرفه جویی اقتصادی بسیار حائز اهمیت است، نمونه ای از‌این فرآیند‌ها را می‌توان فرآیند PSA دانست که در آن بایستی جاذب را برای مصرف مجدد بازیابی کرد.

جذب شیمیایی؛‌این نوع جذب، نتیجه‌ی فعل و انفعالات شیمیایی جامد و ماده جذب شده‌است. نیروهای چسبندگی معمولاً بیشتر از آن چیزی است که در جذب فیزیکی وجود دارد. حرارت آزاد شده در عمل جذب شیمیایی معمولاً زیاد و در حدود یک واکنش شیمیایی است، برای یک ماده ممکن است که جذب فیزیکی و در دمای زیاد‌، جذب شیمیایی مشاهده شود. جذب شیمیایی در کاتالیزورها مهم است.

3-1- طبیعت جاذب ها

جاذب‌ها بایستی خواص مهندسی شده‌ی خود را داشته باشند که از جمله‌ی‌این خواص، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

– نباید اختلاف فشار زیادی‌ایجاد کنند

– نباید به همراه مواد از بستر خارج شوند

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل 1- مقدمه و کلیات تحقیق.. 1

1- 1 مقدمه. 2

1-2 بیان مسأله. 3

1-3 مفروضات تحقیق. 4

1-4 اهداف تحقیق. 4

1-5 جمع بندی. 5

فصل 2- مرور ادبیات و پیشینه تحقیق.. 6

2-1 مقدمه. 7

2-2 طراحی شبکه زنجیره تامین : پیش زمینه و تعاریف.. 7

2-2-1 مدیریت زنجیره تامین. 7

2-2-2 طراحی شبکه زنجیره تامین در موضوع مدیریت زنجیره تامین. 9

2-2-3 برنامه ریزی تصادفی  12

2-2-4 کمینه کردن ارزش در ریسک شرطی. 14

2-3 مدل­های برنامه ریزی ریاضی در طراحی شبکه زنجیره تامین. 15

2-4 مدل­های طراحی شبکه زنجیره تامین. 17

2-4-1 مدل­های قطعی طراحی شبکه زنجیره تامین. 17

2-4-2 مدل­های تصادفی طراحی شبکه زنجیره تامین. 21

2-4-3 مدل­های زنجیره تامین عملیاتی و تاکتیکی. 28

2-5 جمع بندی. 31

فصل 3- مدل ریاضی پیشنهادی.. 32

3-1 مقدمه. 33

3-2 تعریف مسأله. 33

3-3 مدلسازی ریاضی. 34

3-4 طراحی شبکه در شرایط عدم قطعیت.. 36

3-4-1 مجموعه­ها…….. 39

3-4-2 پارامترها…………………………………………………………………39

3-4-3 متغیرها………………    40

3-4-4 مدل برنامه ریزی تصادفی. 40

3-5 جمع بندی. 41

فصل 4- روش حل پیشنهادی و نتایج محاسباتی.. 42

4-1 مقدمه. 43

4-2 مثال عددی. 43

4-3 روش تجزیه بندرز 45

4-3-1 زیرمسأله بندرز……………… 47

4-3-2 زیر مسأله دوگان .. 47

4-3-3 مسأله اصلی بندرز………………………………………….………………48

4-3-4 روند کلی الگوریتم تجزیه بندرز 50

4-4 نتایج عددی. 52

4-4-1 حالت تک محصولی  53

4-4-2 حالت چند محصولی. 58

4-5 جمع بندی. 66

فصل 5- نتیجه گیری و پیشنهاد برای تحقیقات آتی.. 68

5-1 جمع بندی. 69

5-2 پیشنهاد برای تحقیقات آتی. 70

مراجع. 72

 

فهرست جداول
جدول‏3‑1 پارامترها ومتغیرهای به­کارگرفته شده برای مدل ریاضی. 34

 

جدول4‑1 نتایج محاسبه شده برای مدل قطعی. 45

جدول4‑2 نتایج محاسبه شده برای مدل احتمالی. 45

جدول‏4‑3 نتایج حاصل از حل مثال عددی توسط روش تجزیه بندرز 51

جدول‏4‑4 سناریوهای ممکنه برای تقاضای خرده­فروش­ها 53

جدول‏4‑5 هزینه­ های حمل ونقل بین انبارهای توزیع وخرده­فروش­ها 54

جدول‏4‑6 هزینه­ های حمل ونقل بین کارخانه­ها و انبارهای توزیع. 54

جدول‏4‑7 سناریوهای ممکنه برای تقاضای خرده­فروش­ها برای محصول اول. 58

جدول‏4‑8 سناریوهای ممکنه برای تقاضای خرده­فروش­ها برای محصول دوم. 59

جدول‏4‑9 هزینه­ های حمل ونقل بین انبارهای توزیع وخرده­فروش­ها برای محصول اول. 59

جدول‏4‑10 هزینه­ های حمل ونقل بین انبارهای توزیع وخرده­فروش­ها برای محصول دوم. 60

جدول‏4‑11 هزینه­ های حمل ونقل بین کارخانه­ها و انبارهای توزیع. 60

جدول‏4‑12 هزینه­ های حمل ونقل بین کارخانه­ها و انبارهای توزیع. 61

 

فهرست تصاویر و نمودار
شکل ‏2‑1 یک زنجیره تامین معمولی (Shapiro, 2007) 8

شکل ‏4‑1 موقعیت نسبی خرده فروش­ها و مکان­های بالقوه برای انبارها و کارخانه­ها 44

شکل ‏4‑2 همگرایی روش تجزیه بندرز 52

شکل ‏4‑3 مکان نسبی خرده فروش­ها و مکان­های کاندید برای انبارهای توزیع و کارخانه­ها 53

شکل ‏4‑4 نحوه همگرایی روش تجزیه بندرز برای مثال مورد بررسی. 55

شکل ‏4‑5 شبکه توزیع طراحی شده 55

شکل ‏4‑6 نحوه برآورده شدن تقاضای خرده فروش­ها برای سناریوی اول. 56

شکل ‏4‑7 نحوه برآورده شدن تقاضای خرده فروش­ها برای سناریوی دوم. 56

شکل ‏4‑8 نحوه برآورده شدن تقاضای خرده فروش­ها برای سناریوی سوم. 57

شکل ‏4‑9 نحوه برآورده شدن تقاضای خرده فروش­ها برای سناریوی چهارم. 57

شکل ‏4‑10 نحوه همگرایی روش تجزیه بندرز برای مثال مورد بررسی. 61

شکل ‏4‑11 شبکه توزیع طراحی شده 62

شکل ‏4‑12 نحوه برآورده شدن تقاضای محصول اول خرده فروش­ها برای سناریوی اول. 62

شکل ‏4‑13 نحوه برآورده شدن تقاضای محصول اول خرده فروش­ها برای سناریوی دوم. 63

شکل ‏4‑14 نحوه برآورده شدن تقاضای محصول اول خرده فروش­ها برای سناریوی سوم. 63

شکل ‏4‑15 نحوه برآورده شدن تقاضای محصول اول خرده فروش­ها برای سناریوی چهارم. 64

شکل ‏4‑16 نحوه برآورده شدن تقاضای محصول دوم خرده فروش­ها برای سناریوی اول. 64

شکل ‏4‑17 نحوه برآورده شدن تقاضای محصول دوم خرده فروش­ها برای سناریوی دوم. 65

شکل ‏4‑18 نحوه برآورده شدن تقاضای محصول دوم خرده فروش­ها برای سناریوی سوم. 65

شکل ‏4‑19 نحوه برآورده شدن تقاضای محصول دوم خرده فروش­ها برای سناریوی چهارم. 66

1-1- مقدمه

دکتر باقر یخچالی
دکترکامیار موقر نژاد
 

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده:

انتقال نفت سنگین توسط خط لوله یکی از مهمترین و مناسب ترین روش های انتقال بوده و ویسکوزیته بالای ترکیبات سنگین نفتی و رسوب گذاری آنها در مسیر انتقال، بارزترین مشکل این نوع انتقال است. امولسیون نمودن نفتهای سنگین در آب یکی از بهترین روش های حل این مشکل محسوب می شود. در این پروژه برای تشکیل امولسیون پایدار و مناسب، از چهار سویه میکروبی ACO4، ACO1، 91-B و1072  برای تولید امولسیون کننده های زیستی استفاده شده است. این امولسیون کننده ها با رشد سویه ها در محیط کشت و شرایط مناسب، تولید و طی فرآیندی چند مرحله ای، جداسازی شده اند. با بکار گیری این مواد و اجرای دقیق فرآیند امولسیون سازی، امولسیون های مختلف نفت در آب برای تمام سویه ها و دو نمونه نفت سنگین تهیه شده از میادین نفتی نوروز و سروش، ساخته شدند. مطابق مدل طراحی آزمایش تاگوچی آزمایش های کاهش ویسکوزیته و پایداری امولسیون انجام شده و توانایی این امولسیون کننده های زیستی در ایجاد یک امولسیون پایدار نفت در آب به اثبات رسید. در شرایط بهینه (35% آب، 32/1% امولسیون کننده حاصل از سویه ACO4 و 45 درجه سانتیگراد دما) میزان ویسکوزیته نمونه های نفت سنگین تا 98% کاهش یافته و تا 48 ساعت پایدار ماندند. این کاهش بعد از گذشت 8 روز به 60% رسید. با توجه به توان بالای این امولسیون کننده در امولسیون سازی نفت سنگین در آب، در بخش دوم این پروژه از این ماده برای امولسیون سازی در مقیاس پایلوت استفاده شد. با تشکیل امولسیون نفت در آب در مقیاس نیمه صنعتی و ایجاد شرایط بهینه، ویسکوزیته نمونه نفت سنگین بعد از کاهش تا cP 830 تا 72 ساعت پایدار ماند. با عبور امولسیون تولیدی از خط لوله نیمه صنعتی و مقایسه میزان رسوب گذاری آن با نفت سنگین، کاهش رسوب گذاری در اثر عبور نفت به شکل امولسیون مشخص است. این مزیت، شرایط راحتتر و کم هزینه تری را برای انتقال نفت سنگین توسط خط لوله، فرآهم می آورد.

فصل اول: مقدمه (مروری بر منابع)

1-1- نفت خام سنگین و روش های انتقال

روند رو به رشد تقاضا برای انرژی در سراسر دنیا به ویژه کشور های صنعتی و در حال توسعه لزوم و نقش تولید و انتقال نفت خام سنگین را برای تامین نیازهای انرژی، دو چندان و بسیار برجسته کرده است. طبق پیش بینی آژانس بین المللی انرژی تقاضای دنیا برای انرژی اولیه در سال 2011 ، 28% و تا سال 2030 بمیزان 60% افزایش خواهد یافت و به عبارتی نرخ رشد متوسط تقاضای انرژی 1/7% در هر سال خواهد بود .سهم و نقش منابع هیدرو کربنی در تامین و پوشش دادن به این تقاضای فزاینده انرژی بسیار بزرگ و مقدم بر سایر منابع انرژی می باشد و نقش نفت خام سنگین بسیار برجسته و تعیین کننده تر خواهد بود]1و2[.

در جهان امروز بیش از 60% از انرژی مصرفی بشر فرآورده های نفتی است كه این میزان در كشور ما بیش از 80% می باشد. از مجموع فرآورده های مصرفی نفت حدود 70% بنزین و گاز یا به اصطلاح برشهای سبك است ، و الباقی به همان صورت سنگین (برشهای سنگین) استفاده می شوند]2و3[.

طبق آمارها و تخمین های ارائه شده ، میزان نفت در ذخایر نفتی جهان حدود 6200 میلیارد بشکه برآورد شده است که میزان 1300 میلیارد بشکه ازآن نفت خام با API  بیشتر از 020  است که اصطلاحا نفت سبک نامیده می شوند. و الباقی در حدود 4900 میلیارد بشکه، نفت سنگین با API  کمتر از 020  است که اصطلاحا نفت سنگین نامیده می شوند. اما در حال حاضر درصد بسیار كمی(1 تا 2 درصد) ازمنابع نفت خام سنگین جهان بهره برداری می شود. در نتیجه پژوهش در زمینه های استخراج ، فراوری و انتقال نفت سنگین میتواند ضمن ایجاد ارزش افزوده بالا باعث بالا رفتن میزان ذخایر قابل دسترسی و استفاده نفتی و سوختهای فسیلی شود. (جدول 1-1)   ]3-4[.

با توجه به حجم بالای ذخایر نفت سنگین در چند سال گذشته عملیات استخراج این گونه نفتها با بهره گرفتن از روش های معمول در اکثر کشورهای پیشرفته شروع شده است و با سرعت بالایی در حال توسعه است. این موضوع باعث شده دیدگاه ها و تفکرات ذیل در خصوص استفاده و فراوری هر چه سریعتر نفت سنگین بیان شود]2و3[.

1- توانایی استخراج نفت خام سنگین با هدف بهره گیری از منابع نفتی به عنوان انرژی های نهفته

 

موجود.

2- امکان انتقال نفت خام سنگین به مراکز و کارخانجات مصرف کننده و پالایشگاه های نفت.

3- ایجاد عاملی که بتواند قیمت جهانی نفت را بر اساس افزایش تعداد کشورهای استخراج کننده نفت، ثابت نگه دارد.

4- کاهش جنبه استراتژیکی محصولات نفتی.

5- به تاخیر انداختن نیاز به سرمایه گذاری کلان برای استخراج و استفاده از منابع سوختی دیگر مانند زغال سنگ وسایر سوختهای سنتزی.

با توجه به مطالب فوق میتوان نتیجه گرفت كه انجام فرآیندهای بهبود نفت سنگین (برشهای سنگین) مطابق پیشرفتهای جدید صنایع وابسته نفت، می تواند مشكل كمبود فرآورده های سبك را تا حد مناسبی حل كند.

بطور کلی بهره برداری از نفت سنگین، از تولید گرفته تا انتقال و پالایش، به علت خواص ویژه آن مستلزم استفاده از فناوری های پیشرفته است. بعلاوه به علت سنگین شدن تدریجی نفت در مخازن و مقادیر عظیم ذخایر نفت سنگین تولید ، انتقال و فراوری آن نیاز مند سرمایه گذاری خاص وبیشتر از سرمایه گذاری لازم برای بهره برداری از نفت متعارف است. در حال حاظر پروژه های متعدد تولید و علی الخصوص انتقال نفت سنگین از طریق خط لوله در کشور های تولید کننده نفت در سراسر دنیا در حال انجام و عمل می باشند که با مسائل و مشکلات عدیده ای به لحاظ های فنی و اقتصادی روبرو هستند. در اینجا روش های موجود  پیشنهادی برای انتقال نفت خام سنگین به وسیله خط لوله از جنبه های فنی و اقتصادی بررسی و تحلیل شدند]2و5[.

انتقال نفت سنگین به وسیله خط لوله بدون کاهش قبلی در ویسکوزیته آن امکان پذیر نمی باشد. بالا بودن ویسکوزیته نفت خام، که بخشی از آن حاصل لختگی یا رسوب مواد آسفالتین با جرم مولکولی بسیار بزرگ است، مشکلات شدیدی را پیش می آورد که گرفتگی حفره چاه در عملیات تولید و ته نشینی و نهایتا انسداد در خط لوله طی عملیات انتقال از اهم آنها می باشند. بررسی گزارشهای متعدد نشان می دهد که تولید نفت سنگین به ویژه  از سال 2000 رو به افزایش بوده است و انتظار می رود این روند افزایش تولید حداقل تا سال2020 همچنان ادامه یابد. از این رو نیاز مبرم به نفت سنگین به منزله منبع انرژی هیدروکربنی ، جهت تامین ایمن تقاضای فزاینده برای انرژی در دهه های آینده نه تنها لزوم توسعه و دست یابی به روش های موثر با صرفه اقتصادی را برای حمل و نقل نفت سنگین توسط خط لوله، ایجاب می کند؛ بلکه به عنوان یک ضرورت استراتژیک برای یک کشور نفت خیز در گستره درون مرزی و بین المللی باید مطرح باشد]6و7[.

شکل 1-1 توزیع این ذخایر نفتی و مقادیر استحصال شده ویا قابل استحصال آنها را نشان می دهد. این حجم ذخایر در کشور های خاور میانه ،روسیه،آمریکای جنوبی و ایالات متحده و به میزان اندکی در منطقه خاور دور توزیع یافته اند. میزان قابل توجهی از ذخایر نفت سنگین در خارج از منطقه خاور میانه واقع اند و بهره برداری از آنها می تواند در کنترل و کاهش قیمت نفت متعارف توسط کشور های تولید کننده پیشرو منطقه موثر باشد. وضعیت خاص جغرافیایی منطقه خاور میانه از جمله کشور پهناور جمهوری اسلامی ایران، ذخایر بزرگ غنی از نفت در این منطقه  و توانایی استخراج نفت سنگین در دهه های آتی باعث شده است جایگاه کشور های تولید کننده نفت این منطقه در عرضه جهانی بخصوص ممالک عضو سازمان توسعه همکاری اقتصادی، بیش از پیش فزونی یابد]2و5[.

برداشت افراطی نفت از ذخایر و رقابت برای برداشت بیشتر در منطقه خاورمیانه باعث نزول کیفیت تدریجی نفت در مخازن هیدرو کربنی در مناطق خشکی و دریایی شده است و این مسئله امکان تبدیل نفت های سبک به ترکیبات سنگین و تشکیل رسوب آسفالتین توسط نفت های سنگین را بسیار افزایش می دهد]7و8[.

فشار میتواند تاثیر مهمی بر رسوب آسفالتین در ذخایر نفت داشته باشد به طوری که کاهش فشار اغلب سبب تشکیل رسوب آسفالتین می گردد. البته لازم به یاداوری است که کاهش فشار همیشه منجر به تشکیل و افزایش مقدار رسوب نمی شود. در فشارهایی کمتر از فشار نقطه حباب روند معکوس اتفاق می افتد. هر چند که رسوب آسفالتین در

دکتر طاهر رجایی
استاد مشاور:
دکتر محمدرضا کاویانپور
 

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول: مفاهیم اولیه…………………………………… 8

1-1 مقدمه ………………………………….8

1-2  پیش بینی هیدرولوژیکی…………………………………… 9

1-2-1  مدل‌سازی برای پیش‌بینی………………………………….. 10

1-2-1-1  تعیین پیش بینی کننده مناسب……………………………………. 10

1-2-1-2  تعیین مدل مناسب……………………………………. 11

1-2-1-3    واسنجی…………………………………. 11

1-2-1-4    صحت سنجی مدل………………………………….. 11

1-3  تحلیل سری‌های زمانی…………………………………… 12

1-3-1  بررسی فرایندهای غیر قطعی………………………………….. 13

1-3-2  مدل‌های پیش‌بینی مفهومی………………………………….. 13

1-4   کیفیت آب……………………………………14

1-4-1 کل مواد جامد محلول (TDS) ………………………………….14

1-4-2 هدایت الکتریکی(EC)…………………………………. 15

1-5  کلیات تحقیق………………………………….. 15

1-5-1  هدف از انجام پروژه…………………………………. 15

1-5-2 چهارچوب کلی پایان نامه………………………………….. 16

فصل دوم: مروری بر تحقیقات و مطالعات انجام شده…………………. 18

2-1  مقدمه …………………………………. 18

2-2  مروری بر ادبیات موضوع………………………………….. 19

2-2-1  شبکه‌های عصبی مصنوعی در هیدرولوژی…………………… 19

2-2-2 تحقیقات انجام شده در زمینه‌ی مدلسازی پارامترهای کیفی رودخانه‌ها…….20

2-2-3 تحقیقات انجام شده در زمینه‌ی سیستم استنتاج عصبی- فازی…………. 25

2-2-4 تحقیقات انجام شده در زمینه‌ی مدل‌های هیبرید…………………….. 27

فصل سوم: مدل هوشمند شبکه‌های عصبی مصنوعی……………………… 31

3-1   مقدمه …………………………………. 31

3-1-1 تاریخچه شبکه‌های عصبی………………………………….. 32

3-1-2  دلایل استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی…………………………… 33

3-1-2-1    قابلیت یادگیری………………………………….33

3-1-2-2  پراکندگی اطلاعات «پردازش اطلاعات به صورت متن»………………… 34

3-1-2-3  قابلیت تعمیم …………………………………. 34

3-1-2-4 پردازش موازی…………………………………… 34

3-1-2-5 مقاوم بودن………………………………….  35

3-2  توابع انتقال………………………………….35

3-2-1 خواص توابع سیگموئیدی…………………………………… 35

3-2-2 تابع تانژانت هیپربولیک tansig…………………………………..

3-3  معماری شبکه‌های عصبی…………………………………… 37

3-3-1 نورون با یک بردار به عنوان ورودی…………………………………… 37

3-3-2  شبکه یک لایه………………………………….. 38

3-4  قوانین یادگیری…………………………………… 38

3-4-1  شبکه‌های پس انتشار………………………………….. 39

3-4-2 شبکه‌های Feedforward…………………………………..

3-4-3 آموزش شبکه………………………………….. 40

3-4-3-1  الگوریتم پس انتشار………………………………….. 41

3-4-3-2 الگوریتم Levenberg- Marquardt……………………………..

3-4-3-3 توقف زودرس……………………………………. 42

3-4-3-4  محدودیت‌های شبکه‌های پس انتشار…………………….. 42

فصل چهارم:منطق فازی و مدل ترکیبی عصبی-فازی (ANFIS)………. 43

4-1   مقدمه …………………………………. 43

4-1-1  سیستم‌های فازی…………………………………… 43

4-1-2  تاریخچه………………………………….. 44

4-2 منطق فازی چیست؟………………………………….. 45

4-2-1 توصیف منطق فازی…………………………………… 45

4-2-2  دلایل استفاده از منطق فازی…………………………………… 46

4-2-3 هدف منطق فازی…………………………………… 47

4-3  اصول در منطق فازی…………………………………… 48

4-3-1  مجموعه‌های فازی…………………………………… 48

4-3-2  توابع عضویت در منطق فازی…………………………………… 49

4-3-3  عملیات منطقی…………………………………..50

4-3-4 قواعد if – then…………………………………..

4-4  سیستم‌های استنتاج فازی…………………………………… 53

4-4-1 تعریف سیستم‌های استنتاج فازی………………………………. 53

4-4-2 استنتاج فازی به روش سوگنو………………………………….. 54

4-4-3 مقایسه روش‌های ممدانی و سوگنو………………………………….. 54

4-5  ANFIS ………………………………….

4-5-1  ANFIS چیست؟………………………………….. 55

4-5-2  یادگیری مدل و استنتاج از طریق ANFIS…………………………………..

4-5-3  ساختار FIS و تنظیم پارامتر………………………………….. 55

4-5-4  شبکه های یادگیرنده تطابقی عصبی فازی ANFIS………………………..

4-5-5  معتبرسازی مدل با بهره گرفتن از مجموعه داده‌های آزمایشی و داده‌های وارسی…….58

4-5-6  محدودیت‌های ANFIS…………………………………..

4-5-7 ساختار و نحوه‌ی ایجاد مدل نروفازی…………………………………… 59

4-5-7-1 افراز شبکه‌ای…………………………………. 60

4-5-7-2  کلاسترینگ تفاضلی…………………………………… 60

4-5-7-3    C – Means فازی…………………………………… 61

فصل پنجم: تدوین مدل‌های هوشمند شبیه‌سازی و پیش‌بینی پارامترهای کیفی……..63

5-1  مقدمه …………………………………. 63

5-1-1 مدل‌های مورد استفاده…………………………………. 65

5-1-2  مشخصات حوزه رودخانه و ایستگاه مورد مطالعه……………………….. 65

5-1-3 بررسی سازگاری داده‌ها…………………………………. 68

5-2 انتخاب ورودی…………………………………… 69

5-2-1  انتخاب ورودی مدل‌ها برای شبیه‌سازی پارامترهای کیفی………………… 69

5-2-2  انتخاب ورودی مدل‌ها برای پیش‌بینی پارامترهای کیفی………………….. 70

5-3   طراحی شبکه عصبی…………………………………… 72

5-3-1  تعداد لایه‌های مخفی مورد نیاز………………………………….. 72

5-3-2  تعداد نورون‌های مورد نیاز لایۀ مخفی………………………………….. 73

5-3-3 نوع توابع انتقال مورد استفاده ………………………………….73

5-3-3-1 نرمال سازی داده‌ها…………………………………. 74

5-3-4  انتخاب توابع آموزش شبکه………………………………….. 74

5-3-5 ساختار شبکه عصبی مورد استفاده ………………………………….76

5-3-6 الگوریتم شبکه عصبی طراحی شده برای شبیه‌سازی و پیش‌بینی تغیرات شوری…….76

5-4  ارزیابی مدل‌ها…………………………………. 78

5-4-1  ریشه میانگین مربعات خطا…………………………………. 78

5-4-2 میانگین درصد خطای مطلق………………………………….. 78

5-4-3 ضریب کارایی شبکه………………………………….. 78

5-4-4 میانگین خطای مطلق………………………………….. 79

5-4-5 مجذور ضریب همبستگی…………………………………. 79

5-5  نتایج پیش‌بینی پارامترهای کیفی رودخانه آب‌شیرین-ایستگاه گرآب……………. 79

5-5-1 نروفازی  (ANFIS)…………………………………. 79

5-5-1-1 نروفازی در پیش‌بینیEC  با ساختار genfis2………………….

 

5-5-1-2 نروفازی در پیش‌بینیEC  با ساختار genfis3…………………….

5-5-2 شبکه‌های عصبی در پیش‌بینی EC گام زمانی آینده ایستگاه گراب…………….. 85

5-6 نتایج شبیه‌سازی پارامترهای کیفی رودخانه آب‌شیرین-ایستگاه گرآب……………. 89

5-6-1  شیبه‌سازی TDS با نروفازی genfis1…………………………………..

5-6-2   شیبه‌سازی TDS با نروفازی genfis2…………………………………..

5-6-3   شبکه‌های عصبی در شبیه‌سازی TDS ایستگاه گراب……………………. 91

5-6-4   مقایسه نتایج شبیه‌سازی مدل‌های شبکه عصبی و نروفازی…………….. 94

5-7   مدلسازی مربوط به رودخانه رود زرد (ایستگاه ماشین) ………………………95

5-7-1 منطقه مورد مطالعه………………………………….. 95

5-7-1  نتایج پیش‌بینی پارامتر کیفیTDS  رودخانه رود زرد…………………….. 96

5-7-2-1    نروفازی در پیش‌بینیTDS گام زمانی آینده رودخانه رود زرد-ایستگاه ماشین………96

5-7-2-2    شبکه‌های عصبی در پیش‌بینی TDS گام زمانی آینده رودخانه رود زرد-ایستگاه ماشین…..97

5-7-2-3    مقایسه نتایج پیش‌بینی مدل‌های شبکه عصبی و نروفازی……………98

5-7-2 نتایج شبیه‌سازی پارامتر کیفی  TDSرودخانه رود زرد………………….98

5-7-3-1     نروفازی در شبیه‌سازی TDS  رودخانه رود زرد-ایستگاه ماشین…………….98

5-7-3-2    شبکه‌های عصبی در شبیه‌سازی TDS گام زمانی آینده رودخانه رود زرد-ایستگاه ماشین…….99

5-7-3-3    مقایسه نتایج شبیه‌سازی مدل‌های شبکه عصبی و نروفازی رودخانه رود زرد………….99

فصل ششم: نتایج و پیشنهادات………………………………………….101

6-1   کلیات…………………………………. 101

6-2 مزایای پارامترهای کیفی مدلسازی شده…………………………………. 102

6-3  بهبود نتایج در تحقیقات آتی…………………………………..104

منابع و مراجع…………………………………. 106

الف: منابع فارسی………………………………….. 106

ب: منابع لاتین………………………………….  107

پیوست الف : Genfis1 ………………………………….

پیوست ب   : Genfis2 ………………………………….

پیوست ت   : Genfis3………………………………….

چکیده:

رودخانه‌ها از مهم‌ترین و متداول‌ترین منابع تأمین آب آشامیدنی، کشاورزی و صنعتی به شمار می‌آیند. این منابع به علت عبور از بسترهای مختلف و ارتباط مستقیم با محیط پیرامون خود نوسانات کیفی زیادی دارند. از اینرو پیش‌بینی کیفیت جریان رودخانه‌ها که پدیده‌ای غیر قطعی، تصادفی و تأثیرپذیر از برخی عوامل طبیعی و غیر طبیعی می‌باشد، نقش مهمی در مدیریت کیفی منابع آب ایفا می کند. با توجه به نواقص موجود در داده‌های آماری می‌توان از نتایج مدل‌های شبیه‌سازی به منظور کشف نواقص، اصلاح یا تکمیل داده‌ها استفاده نمود. در راستای بررسی وضعیت کیفی یک منبع آبی، شاخص‌هایی برای کنترل کیفیت منابع آب در نظر گرفته می‌شود. جهت تحقق این امر، غلظت مواد جامد محلول (TDS) و هدایت الکتریکی (EC) ایستگاه هیدرومتری گراب واقع در رودخانه آب شیرین، برای پیش‌بینی و شبیه‌سازی تغییرات شوری مورد ارزیابی قرار گرفته است. در مدل‌های پیش‌بینی، با حفظ پیوستگی زمانی از ورودی‌های تأخیری ماهانه کل جامدات محلول برای تخمین شوری استفاده شده است و در مدل‌های شبیه‌سازی به دلیل عدم لزوم حفظ پیوستگی زمانی و کاهش خطای مدلسازی‌ها، ترکیب تصادفی مجموع آنیون‌ها و کاتیون‌ها به عنوان ورودی مدل مورد استفاده قرار گرفته است. در این مطالعه الگوریتم‌های هوشمند شبکه‌های عصبی مصنوعی و فازی-عصبی، برای مدل‌سازی سری‌های زمانی که شرایطی از قبیل ایستایی را برای به‌کارگیری تکنیک‌های کلاسیک ندارند، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. نتایج، حاکی از عملکرد تقریبا مشابه دو روش فوق با دقت قابل قبولی در مدل‌سازی پارامترهای کیفی حوضه مطالعاتی می‌باشد. در پایان با توجه به نتایج بدست آمده، مدل نروفازی در مقایسه با شبکه عصبی دارای عدم قطعیت کمتری در مقادیر خروجی می‌باشد؛ به طوری که در عرض محدوده‌ی اطمینان اکثر مدلسازی‌ها، عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهد.

فصل اول: مفاهیم اولیه

1-1- مقدمه

یکی از مهم‌ترین عوامل توسعه هر منطقه در دسترس بودن منابع آب با کیفیت است. شناخت وضعیت آلودگی رودخانه‌ها سبب گردیده است، برنامه‌ریزی‌های مدیریتی به منظور کنترل کیفیت آب رودخانه‌ها در آینده از اهمیت بیشتری برخوردار ­گردد. پیش‌بینی کیفیت جریان رودخانه‌ها در بازه‌های زمانی آینده، با وجود تاثیرپذیری از برخی عوامل طبیعی و غیر طبیعی، نقش مهمی در مدیریت کیفیت منابع آب ایفا می کند.

با پیش‌بینی نمودن کیفیت جریان رودخانه‌ها علاوه بر مدیریت بهره‌برداری منابع آب به منظور تأمین نیاز، و اجازه‌ی برداشت‌های کشاورزی و صنعتی بیشتر در بازه‌های زمانی که رودخانه از آلودگی بیشتری برخوردار است می‌توان با بهره گرفتن از مسیرهای انحرافی از ورود جریان‌های با بار آلودگی بالا که تأثیر نامطلوبی بر کیفیت آب مخازن دارد جلوگیری به عمل آورد. همچنین به دلیل وجود نقص داده‌های آماری در داده‌های کمی و کیفی ایستگاه‌های هیدرومتری می‌توان از نتایج مدل‌ شبیه‌سازی پارامترهای کیفی به منظور صحت، کشف نواقص، اصلاح یا تکمیل داده‌ها استفاده نمود. مدل‌های تجربی که بدون توجه به پارامترهای مورد استفاده، سعی در ایجاد رابطه‌ای بین داده‌های ورودی و خروجی دارند به مدل‌های هوشمند مشهور هستند. در واقع منطق فازی، محاسبات عصبی و الگوریتم‌های ژنتیک شالوده‌های علم محاسبات نرم را تشکیل می‌دهند. بر خلاف محاسبات سخت[1]، محاسبات نرم[2] با عدم قطعیت موجود در دنیای واقعی سازگار می‌باشد. می‌توان اصول پایه در محاسبات نرم را در قالب یک جمله و به صورت زیر بیان نمود:

«بهره برداری از تلورانس نادرستی، عدم قطعیت و حقیقت جزئی[3] در راستای رسیدن به یک راه حل انعطاف پذیر، محکم و کم هزینه»[63]

در پیش‌بینی پارامترهای کیفی می‌توان از تاخیرهای زمانی همان پارامتر، به دلیل فراوانی و دسترسی بیشتر نسبت به سایر پارامترها از جمله دبی، دما، رنگ و … به عنوان ورودی‌های مدل استفاده کرد. در واقع یکی از روش‌های پیش‌بینی فرایندهای طبیعی و غیر طبیعی از جمله آلودگی، استفاده از سری‌های زمانی تاخیری همان پارامتر به عنوان پیش‌بینی کننده می‌باشد. 1- هدف اصلی در این تحقیق استفاده از مدل‌های هوشمند شبکه عصبی و فازی-عصبی در تخمین شوری یک گام زمانی آینده با بررسی تاثیر سری های زمانی تاخیری ماهانه، در منطقه مورد مطالعه می‌باشد.

2- در ادامه مسئله شبیه‌سازی TDS با بهره گرفتن از غلظت یون‌های مختلف موجود در آب، PH و دبی به عنوان ورودی مدل‌ها مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. تغییرات TDS با دیگر پارامترهای کیفی در رودخانه‌های مختلف محاسبه شده که در بین این پارامترها مجموع آنیون و مجموع کاتیون به عنوان ورودی‌های مدل شبیه‌سازی انتخاب شده است و نتایج مربوط به هر کدام از مدل‌ها مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

2-1- پیشبینی هیدرولوژیکی

پیش‌بینی[1] در هیدرولوژی به معنی تخمین شرایط هیدرولوژیکی و هواشناسی در یک بازه زمانی خاص می‌باشد. پیش‌بینی‌های هیدرولوژیکی را می‌توان به دو دسته کوتاه مدت و بلند مدت تقسیم نمود. پیش‌بینی‌های کوتاه مدت اغلب دارای افق زمانی در حد چند روز می‌باشند و به منظور هشدار و بهره‌برداری زمان واقعی سیستم‌های منابع آب به کار می‌روند. در مقابل پیش‌بینی‌های بلند مدت، دارای افق زمانی بیش از یک هفته تا یک سال می‌باشند و برای مدیریت منابع آب مانند تخصیص آب برای آبیاری و کاهش اثرات خشکسالی از طریق مدیریت منابع آب به کار می‌روند.

پیش‌بینی کوتاه مدت معمولاً از دقت بیشتری برخوردار بوده و آسان‌تر به دست می‌آید. روابط ریاضی و فیزیکی برای این پیش‌بینی‌ها بیشتر مورد توجه قرار گرفته و قابلیت شبیه‌سازی بهتری دارند. در مقابل پیش‌بینی‌های بلند مدت به علل مختلف دارای خطای بیشتری بوده و از پیچیدگی‌های بیشتری در مدل‌سازی و شبیه‌سازی برخوردارند. به همین اندازه اهمیت آن‌ها برای یک سیستم مدیریت منابع آب بسیار زیاد می‌باشد به طوری که افزایش میزان اندکی از دقت در این پیش‌بینی‌ها فواید زیادی را عاید سیستم بهره برداری خواهد نمود. نخستین و بدیهی‌ترین فایده حاصل از پیش‌بینی‌ها با افق‌های زمانی بلند مدت، پویاتر شدن تصمیم گیری‌های مبتنی بر ذخیره و آزاد سازی آب می‌باشد [14].

از این رو پیش‌بینی‌های ماهانه و فصلی مربوط به پارامترهای کیفی رودخانه‌ها و تغییرات شوری جزء پیش‌بینی‌های بلند مدت محسوب می‌شود و نتایج حاصل از این پیش‌بینی‌ها در مدیریت کیفیت منابع آب اهمیت بسزایی دارد.

1-2-1- مدل‌سازی برای پیش‌بینی

فرآیند مدل‌سازی برای پیش بینی شامل مراحل زیر است:

– تعیین پیش‌بینی کننده مناسب

– تعیین مدل پیش‌بینی مناسب

– کالبیراسیون مدل

– صحت سنجی مدل

1-1-2-1- تعیین پیش بینی کننده مناسب

اولین گام در مدل‌سازی برای پیش‌بینی، استفاده از پیش‌بینی کننده مناسب می‌باشد. استفاده از پیش‌بینی کننده‌های مناسب بستگی به شرایط فیزیکی حاکم بر منطقه و حوزۀ مورد مطالعه دارد.

متغیرهای شاخصی که برای پیش‌بینی کیفیت جریان به کار می‌روند شامل: