THÔNG TIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Tên đề tài: Nghiên cứu nâng cao chất lượng đo nồng độ khí độc hại trong môi trường công nghiệp dùng mạng nơ-ron.
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 9520216
Nghiên cứu sinh: Trần Thị Phương Thảo
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Trần Sinh Biên
2. PGS.TSKH. Trần Hoài Linh
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Hàng hải Việt Nam
TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN ÁN
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, chất lượng không khi trong môi trường dân sinh cũng như môi trường công nghiệp ngày càng xuống thấp. Sự gia tăng các nguồn khi thải nhân tạo từ các hoạt động công nghiệp và sinh hoạt đã đưa vào khí quyền hàng trăm tấn khíđộc hại như: H2S, NH3, SO2, NO, CO, CO₂, O… Đây là một trong những hiểm họa trong cuộc sống hiện đại khi mà lĩnh vực sản xuất ngày càng phát triển. Bên cạnh việc nâng cao chất lượng sản xuất có tỉnh bền vững và bảo vệ môi trường thì công tác giám sát, cảnh báo chất lượng không khí cũng rất quan trọng. Trong môi trường công nghiệp các loại khí độc hại nếu vượt quá một tỷ lệ giới hạn nhất định sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người lao động cũng như môi trường sống của con người. Do vậy, vẫn đề nâng cao chất lượng đo lường, giám sát các loại khí độc hại để đưa ra các giải pháp hạn chế, loại bỏ chúng là nhiệm vụ cấp bách và quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và an sinh xã hội.
Về vấn đề này, trên thế giới và Việt Nam đã và đang có nhiều các nhà khoa học quan tâm và công bố nhiều kết quả nghiên cứu của mình. Tuy nhiên, mỗi trường công nghiệp rất phức tạp với sự pha trộn của rất nhiều loại khí, bên cạnh đó yếu tố nhiệt độ và độ ẩm của môi trường cũng dẫn đến làm suy giảm độ chính xác của các phép đo. Vì vậy vấn đề nghiên cứu nâng cao chất lượng cho các phép đo nồng độ khi vẫn còn tồn tại nhiều bất cập, hạn chế cần phải tiếp tục nghiên cứu, hoản thiện.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của luận án là ứng dụng ANN để nâng cao chất lượng cám biển bản dẫn đo nồng độ khí H2S, NH, và CO.
3. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là các cảm biến loại bản dẫn đo nồng độ khi độc hại trong môi trường công nghiệp.
Phạm vi nghiên cứu: Các loại cảm biến bán dẫn có đặc tính phi tuyến làm việc trong điều kiện bị ảnh hưởng của yếu tố môi trường như nhiệt độ và độ ẩm với hỗn hợp khí đầu vào, từ đó đề xuất các cấu trúc cảm biến ANN để nâng cao độ chính xác cho phép đo.
4. Phương pháp nghiên cứu
4.1. Nghiên cứu lý thuyết
Luận án tập trung phân tích những ưu, nhược điểm các cảm biến bản dẫn là phần từ quan trọng trong hệ thống đo và phát hiện nồng độ các khí độc hại trong môi trường công nghiệp để đề xuất phương pháp nâng cao chất lượng phép đo.
Nghiên cứu lý thuyết ANN nói chung và ANN MLP nói riêng, ứng dụng ANN đề xuất xây dựng cấu trúc cảm biến có tích hợp ANN để nâng cao chất lượng cảm biến bản dẫn.
4.2. Mô phỏng và thực nghiệm kiểm chứng kết quả
Kiểm chứng các kết quả nghiên cứu lý thuyết bằng mô phỏng off-line trên phần mềm Matlab để đánh giá những kết quả đạt được của các giải pháp đã đề xuất.
Xây dựng mô hình thực nghiệm tiến hành kiểm chứng bằng thực nghiệm trên cảm biến thực cho ứng dụng loại trừ sai số của yếu tố ảnh hưởng.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Luận án có ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong lĩnh vực đo lường và ANN.
Ý nghĩa khoa học: Đề xuất phương pháp ứng dụng mới ANN để nâng cao chất lượng của cảm biến đo nồng độ khí. Phương pháp này góp phần tiếp tục minh chứng ANN là công cụ với khả năng tỉnh toán song song, bền với nhiễu và lỗi của số liệu đầu vào, có khả năng thực thì dưới dạng phần mềm hoặc phần cứng.
Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận án có thể sử dụng để tích hợp, cải tiến, chế tạo mới các cảm biến bán dẫn đo nồng độ chất khí trong môi trường công nghiệp.
6. Những đóng góp mới của luận án
Nghiên cứu một số vấn đề lý luận và mô phỏng, kiểm nghiệm thực tế nhằm ứng dụng ANN để nâng cao chất lượng cảm biến bán dẫn đo nồng độ khí H2S, NH3 và CO trong khi thải công nghiệp cụ thể là trong các ứng dụng:
Xây dựng cấu trúc cảm biến ứng dụng mạng ANN để bù sai số của yếu tổ ảnh hưởng như nhiệt độ, độ ẩm. ANN có cấu trúc đơn giản có một đầu vào là nhiệt độ môi trường, số nơ-ron lớp ẩn thấp chỉ từ 1-2 nơ-ron để xấp xỉ chính xác các đặc tính ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm tới kết quả đo, từ đó làm cơ sở cho ứng dụng bủ. Phần bù sử dụng phối hợp phương pháp nội suy tuyến tỉnh và tỉnh toán bằng mạng ANN, đây là đóng góp mới và khác biệt với các công trình khác sử dụng ANN có hai đầu vào là nhiệt độ, độ ẩm và số lớp ẩn, số nơ-ron lớp ẩn lớn.
Xây dựng cấu trúc cảm biến ứng dụng mạng ANN có khả năng loại trừ tỉnh phản ứng đa khi, hay nói cách khác là có khả năng phân biệt và ước lượng chính xác được nồng độ khi thành phần có trong hỗn hợp khí đầu vào.
Xây dựng cấu trúc cảm biến ứng dụng mạng ANN có thể điều chỉnh đặc tỉnh của cảm biến.
Ngoài ra còn đóng góp xây dựng cấu trúc cám biển tích hợp ba chức năng như: Bù sai số nhiệt độ và độ ẩm, khắc phục tỉnh phản ứng đa khi và điều chỉnh đặc tính của cảm biển.
