一、研究背景
(一)水环境监测及污水处理现状
20世纪80年代以来，我国在水污染处理方面耗资巨大。财政部下达2019年度水污染防治资金预算合计高达190亿元，水体污染已经成为制约我国经济发展的重要因素之一。目前我国已经引入水污染监测系统，但是国内的系统尚不完善且在分布式无线传感器、智能体软件系统、仪器设备的维护方面仍有诸多困难。此外，我国幅员辽阔，数量有限的水质自动监测站不能覆盖广大的水环境，同时传感器系统不智能化，难以实时采集水质监测数据。国家重大科技项目野水污染控制技术与控制工程冶的实施，也提高了中国水污染防治的综合科技支撑能力。虽然城市水污染防治工作不断改进，但我国水污染防治形势依然严峻，因此研究水处理系统的智能控制是十分必要的。
(二)分布式人工智能的研究现状(应用在水污染处理)
分布式是一种软件系统，我们把白洋淀的所有污水点都统一到一块儿，结合成一个野万维网冶，这样我们可以以全局的方式管理系统资源，进而进行统一的污水处理。分布式人工智能(DAI)，具有并行、高效、协同、容错的特点。目前，分布式人工智能应用在军事、电商、金融以及环境治理等领域。分布式污水处理系统是由Agent智能体和有通信能力的传感器组成，这些传感器节点被部署在监测区域内，它们通过自组织形式形成分布式智能化网络系统。通过传感器节点收集周围环境中的光、热、雷达和波，然后检测相应的多重信息。
二、白洋淀处理水污染存在的问题
白洋淀是华北平原最大的淡水湖泊湿地。改革开放以前,重工业还不发达，工业污水排放量较少，水中氧气及各种微生物含量丰富，为周边植物及水生植物提供了良好环境，也为周围各种动物提供了优质水源。但是到改革开放中期，因大力发展工业，污水处理系统尚未完善，监管松懈，导致废水未经处理直接排放到淀中，对白洋淀水质造成严重污染，白洋淀水污染治理形势严峻。有关部门对白洋淀流域重点排污企业进行拉网式排查，检查企业1000家，关停、限排不稳定达标企业218家。虽然白洋淀上游污染物排放量有减少的趋势，但是入淀水量也明显偏少,干淀现象时有发生,导致淀内水质持续恶化，水体稀释自净能力几乎殆尽。
为缓解白洋淀水资源短缺和水生态危机，重塑白洋淀底栖生境和修复白洋淀生态环境，政府对白洋淀开展了一系列的污水治理项目。但是治理方式具有一定的局限性，治理效果未达到预期。因此，我们利用Agent技术与分布式思想相结合，全面智能化地治理白洋淀水污染刻不容缓。
三、Agent与分布式思想理论概述
分布式污水处理系统是建立在发展逐渐趋于成熟的互联网技术之上的软件系统。
分布式系统具有契合软件的特性，因此分布式系统具有高内聚性，同时分布式系统具有高透明性，便于监测管理以及及时处理水污染问题。
分布式污水处理系统给治理白洋淀水污染的管理层人员提供了一个易于操作的控制管理平台，做到实时监测和精准处理。该系统根据一定的逻辑结构和功能需求，划分出不同的功能模块，进行多线程并发式工作机制。
Agent是一种计算实体或程序，它可以应用在白洋淀中，感知白洋淀水资源环境，并自主完成管理层人员所要实现的目标。
基于Agent分布式污水处理系统则是由多个Agent组成的一个自主性、智能型系统。系统中每个Agent根据环境信息完成各自承担的工作，多个Agent分工协作，形成一个有组织、有序的群体，共同完成特定的任务。由于系统的分布性、复杂性、动态性，需要对每个Agent智能体的通信、合作、互解、协调、调度、管理及控制能力进一步规范化、模块化，从而达到系统优化的目的。
四、工作流程和机制
(一)监测Agent
监测Agent实体应用于分布式污水处理系统来实现对白洋淀水质实时监控。
监测Agent智能体包含多个传感器节点，通过不同的传感器节点感知白洋淀水资源环境，实现水质参数采集以及实时检测水质状况的功能。分布式污水处理系统，通过监测Agent智能体对传感器节点进行模块化管理，不同模块之间采用级联的方式进行数据共享，每个模块通过信道将采集到的数据传输到监测Agent智能体中。通过多个传感器节点向监测Agent智能体传输不同数据，从而实现数据的共享和交互曰收集到的信息则以无线的方式传递给分析Agent
管理层人员可以根据监测Agent智能体的串口数量，增加传感器节点模块，实现多处水域并行监控，解决了白洋淀因水域辽阔分散而无法进行统一监测的问题。
根据调查研究显示，白洋淀水污染多因家庭生活垃圾和农、工业污水未经统一集中处理直接排入淀中。管理层人员可根据其周边排污情况来部署传感器节点，对于上游村庄以及工业聚集地进行传感器节点密集部署，反之，则可以进行稀疏部署。为了保证水质监测数据的完整性和严谨性，每个传感器节点位置必须精确登记入库。
(二)分析Agent
分析Agent可将上一级Agent传输过来的待处理数据，根据自定义标准剔除错误数据，提高数据处理效率，能有效解决数据异常的问题。再利用大数据技术将数据与水污染常规分析指标进行参数比对，从温度、溶氧量、PH值、浑浊度、电导率、重金属含量等多个维度深层分析水质状况。通过分析Agent将上层数据进行汇总和分析，再将分析结果传递给处理Agent和管理层人员。
如果管理层人员认为所采集的数据与真实情况严重不符时，可以驳回分析结果，并向上一层Agent发送质疑请求，上一级Agent就会接收请求并自行采集多次数据，取其均值。
(三)处理Agent
警报：若分析Agent传输的数据达到或超过临界值，则触发处理Agent报警系统，并对报警事件及处理的后续工作进行追踪，确保白洋淀内异常情况的及时发现和处理，真正实现了24小时全天候无人值守的纯智能化操作。
数据登记入库：将白洋淀各个节点、各个时段水质参数存入数据库，全程记录水污染治理过程中水质参数变化，构成白洋淀水质信息网络，做到长期全方位监控，以便为日后的研究和决策提供参考。
决策方案：将分析Agent传输的数据进行数字化处理，将数字化后的特征属性类数据存入案例库，并建立特征索引，利用索引在数据库中匹配，找到类似的解决方案，并将方案传递给管理层人员，为他们提供决策帮助。
污水处理是一个庞大又复杂的工作，分布式污水处理系统，并不是一个单一的系统结构，而是按照运行的要求从功能上将系统划分成多个Agent，各个Agent智能体间的相互通信，协调合作，交互式处理数据信息，形成一个多Agent智能系统。这个统一的、完整的污水处理系统更适用于白洋淀水域辽阔、污水点众多、污染源复杂的情况。
五、分布式污水处理系统在白洋淀应用意义
水是人类生存的必须资源，也是不可再生资源。随着社会经济的发展与人民生活水平的提高，排入水环境中的污染物种类和途径越来越多，污染物排放量迅速增加，生态环境严重破坏，动植物栖息地减少，水环境保护与经济发展的矛盾日益尖锐，对人类的生存产生巨大的负面影响。
白洋淀是华北平原最大的淡水湖泊湿地，有野华北之肾冶之称。利用分布式污水处理系统，将污水处理流程模块化、精细化，不仅大大提高了白洋淀污水处理效率，提高了白洋淀水环境质量，促进白洋淀地区的绿色发展曰更是响应了叶河北雄安新区规划纲要曳，促进了新区快速发展。若能够及时发现污染源，则便于对污染排放进行及时制止和治理，这对保护水环境，保护生态具有重要意义。白洋淀污水治理是雄安新区发展大计必不可少的一部分，治理白洋淀水污染势必会带动当地旅游业的发展，从而牵动雄安新区经济增长。
六、结语
分布式污水处理系统是一个动态复杂控制系统，通过建立多个Agent智能体相互通信、协调合作、交互式处理数据信息的污水处理系统，对白洋淀水污染数据进行实时监测、准确分析、高效处理，进而达到全面高效治理水污染的目的，对于白洋淀地区水污染治理和雄安新区可持续发展具有重要意义。( >
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