[發(fā)明專利]基于基因表達(dá)式編程的鹽酸霧排放濃度數(shù)學(xué)建模及應(yīng)用方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210099604.7
• 申請(qǐng)日: 2012-04-09
• 公開（公告）號(hào): CN102663268A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉麗蘭;雷華歡;樓剛涌;王金友;徐家倬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/20
• 分類號(hào): G06F19/20
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及一種基于基因表達(dá)式編程（GEP）的鹽酸霧排放濃度數(shù)學(xué)建模及應(yīng)用方法。?

背景技術(shù)

國(guó)內(nèi)鋼廠對(duì)酸洗帶鋼后產(chǎn)生的富含氯化亞鐵的鹽酸基本上均采用噴霧焙燒法進(jìn)行再生處理，生成可以再次利用的鹽酸和高純度的氧化鐵粉。目前酸再生工藝主要存在的問題之一是對(duì)被抽出焙燒爐的煙氣處理后，排到大氣的廢氣中的氯化氫氣體含量不穩(wěn)定，有時(shí)甚至超過企業(yè)內(nèi)部的排放標(biāo)準(zhǔn)(30mg/m³)，超標(biāo)排放的氯化氫氣體氣溫降低后液化和水結(jié)合形成鹽酸，對(duì)與之接觸的設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，對(duì)人體的器官產(chǎn)生危害^[3]。另一方面，由于整個(gè)酸再生過程是一個(gè)高度復(fù)雜的非線性過程，酸霧排放濃度的影響因素多且復(fù)雜。目前對(duì)酸霧排放濃度變化產(chǎn)生的原因尚不能給出準(zhǔn)確的描述，無法指導(dǎo)酸再生生產(chǎn)，工人只能憑經(jīng)驗(yàn)操作。因此，有必要對(duì)酸再生過程的自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和工藝控制條件進(jìn)行深入研究，建立準(zhǔn)確的鹽酸霧排放濃度的數(shù)學(xué)模型，從而指導(dǎo)酸再生過程的優(yōu)化運(yùn)行和控制，實(shí)現(xiàn)廢酸回用和酸霧排放下降的目的。?

目前，有關(guān)酸再生過程的鹽酸霧排放濃度的數(shù)學(xué)模型還未見詳細(xì)報(bào)道。酸再生工藝設(shè)備的特點(diǎn)是密閉的流程型化工生產(chǎn)裝置，流程工業(yè)過程的多變量、非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變時(shí)滯以及不確定等特性反映了工業(yè)過程的復(fù)雜性，也決定了常規(guī)的機(jī)理分析建模和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)建模方法在復(fù)雜生產(chǎn)過程很難獲得理想的效果。針對(duì)這一局限性，基因表達(dá)式編程(Gene?Expression?Programming,?GEP)提供了一種可行的自動(dòng)建模方法。基因表達(dá)式編程(gene?expression?programming,?GEP)是一種2000年以后才誕生的一種數(shù)據(jù)挖掘算法，其出色的函數(shù)挖掘能力使得該算法已被成功應(yīng)用于函數(shù)發(fā)現(xiàn)、分類、關(guān)聯(lián)規(guī)則、時(shí)間序列預(yù)測(cè)等領(lǐng)域^[8]，是一種不需要先驗(yàn)知識(shí)的進(jìn)化算法，尤其在函數(shù)自動(dòng)建模方面體現(xiàn)了優(yōu)越的性能。??

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決已有技術(shù)存在的問題，提供一種基于基因表達(dá)式編程（GEP）鹽酸霧排放濃度數(shù)學(xué)建模及應(yīng)用方法，本方法將影響鹽酸霧濃度的各種因素?cái)?shù)據(jù)結(jié)合建立最優(yōu)的數(shù)學(xué)模型，利用本方法可得到控制的方法，降低對(duì)空氣環(huán)境的污染。?

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：?

一種基于基因表達(dá)式編程的鹽酸霧排放濃度數(shù)學(xué)建模及應(yīng)用方法，其特征在于：主要包括下列步驟：

步驟一，歷史數(shù)據(jù)的獲取，利用WinCC/OLEDB技術(shù)獲取WinCC系統(tǒng)中的過程歸檔數(shù)據(jù)，即各項(xiàng)影響鹽酸霧排放濃度的數(shù)據(jù)；

步驟二，利用基因表達(dá)式編程（GEP）建立離線模型，利用得到的各項(xiàng)影響鹽酸霧排放濃度的數(shù)據(jù)，計(jì)算出相應(yīng)時(shí)刻的鹽酸霧濃度，并與實(shí)際測(cè)得的鹽酸霧濃度對(duì)比得到滿意結(jié)果，此模型可用；

步驟三，模型應(yīng)用，根據(jù)在線獲得的實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)并利用模型預(yù)測(cè)未來某時(shí)刻的鹽酸霧濃度，如超過了正常范圍則分析影響濃度的主要因素，通知工作人員調(diào)節(jié)某些設(shè)備以降低鹽酸霧濃度。

上述步驟二建立離線模型包括以下具體步驟：?

(1)?數(shù)據(jù)預(yù)處理：主要包括：數(shù)據(jù)類別選擇，選取重點(diǎn)影響數(shù)據(jù)；

(2)?模型選擇：采用基于基因表達(dá)式編程的鹽酸霧排放濃度模型，可用于精確指導(dǎo)酸再生生產(chǎn)的鹽酸霧排放濃度。

(3)?離線模型的建立：包括：參數(shù)設(shè)置和建立鹽酸霧排放濃度模型。?

上述步驟(1)中，數(shù)據(jù)預(yù)處理選擇影響鹽酸霧排放濃度的主要因素。?

由于影響最終鹽酸霧排放濃度的因素多且復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化酸再生的工藝流程，降低建模難度，挑選出酸再生工藝的主關(guān)鍵設(shè)備以及相應(yīng)鹽酸霧排放濃度的主要影響因素。?

上步驟(2)中，模型選擇采用基于基因表達(dá)式編程的鹽酸霧排放濃度模型，可用于精確指導(dǎo)酸再生生產(chǎn)的鹽酸霧排放濃度，建立一個(gè)可用于精確指導(dǎo)酸再生生產(chǎn)的鹽酸霧排放濃度的數(shù)學(xué)模型：?

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其中，y?表示鹽酸霧排放濃度，X?表示鹽酸霧排放濃度的影響因素，表征鹽酸霧排放濃度和各影響因素之間的函數(shù)關(guān)系式。

同時(shí)，考慮前一時(shí)刻（t-1）排放濃度對(duì)當(dāng)前時(shí)刻(t)排放濃度的影響，將t-1時(shí)刻的排放濃度作為影響鹽酸霧排放濃度的影響因素之一，即變量x₁₁，則：?

??(2)

?(3)

這樣，就可以對(duì)酸霧排放濃度變化的原因給出準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)描述，研究其對(duì)各個(gè)影響因素的變化率關(guān)系，繼而指導(dǎo)酸再生生產(chǎn)。