[發明專利]谷氨酸發酵過程菌體濃度在線軟測量方法

無效

• 申請號: 201310460718.4
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103500280A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 王貴成;孫旖琦;蔡野;穆曉楠;關長亮
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G05D27/02
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

????本發明涉及一種菌體測量方法，特別是涉及一種谷氨酸發酵過程菌體濃度在線軟測量方法。

背景技術

軟測量技術就是根據可以檢測的過程變量推斷某些難以檢測或根本無法檢測的工藝參數的方法。軟測量技術現在廣泛應用于過程工業中，應用領域包括煉油、石化、聚合、造紙、采礦、食品、醫藥、精細化工、半導體、紡織及微電子行業。其中，大量應用于化工行業的諸如推斷控制等高級控制、反饋控制、操作指導、質量管理、調度優化、決策支持等環節。國內外學者自上世紀70年代開始就對軟測量技術進行了大量研究，80年代中后期至今，它迎來了一個發展的黃金時期，并且在世界范圍內掀起一股軟測量技術研究的熱潮。由于軟測量技術在工業控制領域有著十分重要的影響和作用，所以近年來軟測量技術得到了突飛猛進的發展，它已涉及到自動控制理論中的建模、系統辨識和數據處理等許多重要領域，對其的研究已經歷了從線性到非線性，從靜態到動態，從無校正功能到有校正功能的發展過程。目前，在煉油、冶金、采礦、精細化工和生物化工等工業生產過程中，都有成功的應用。如煉油廠硫化催化裂化裝置實施軟測量技術，在線計算裂化反應熱、再生定碳、產率分布、粗汽油干點、輕柴油傾點等操作參數，完成硫化催化裂化工藝過程的穩定、協調、優化控制等任務。另外，還可在線計算精餾塔產品組分濃度和塔板效率，化學反應器中反應物濃度和催化劑活性，以及生物發酵罐中的生物量參數等方面。可以預見，有著廣闊應用前景的軟測量技術，將成為未來過程控制領域研究的一個重點方向，而隨著它在理論研究和實踐中的不斷完善和發展，一定會給工業控制界帶來更加滿意的經濟和社會效益。

發明內容

本發明的目的在于提供一種谷氨酸發酵過程菌體濃度在線軟測量方法，該方法將訓練好的GA-BP軟測量模型用程序實現在計算機控制系統中，通過現場實時采集四個過程參數作為軟測量模型的輸入，而菌體濃度作為輸出，實現對菌體濃度的在線估計，從而提高產量，降低生產成本。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種谷氨酸發酵過程菌體濃度在線軟測量方法，所述方法包括以下過程：將軟測量模型用程序實現在計算機控制系統中，然后利用計算機采集谷氨酸發酵過程的實時工藝數據，通過程序化的軟測量模型計算菌體濃度，最終實現菌體濃度的在線監測；采用GA算法與BP神經網絡結合，構建GA-BP網絡谷氨酸發酵過程軟測量模型；根據訓練好的GA-BP軟測量模型用程序實現在計算機中，然后通過現場儀表采集發酵過程的pH值、補糖量、溫度和通風量參數，作為軟測量模型的輸入，計算出菌體濃度的估計值，實現在線對菌體濃度的測量。

附圖說明

????圖1為本發明谷氨酸發酵過程菌體濃度在線軟測量系統的組成框圖；

????圖2是本發明谷氨酸發酵過程菌體濃度在線軟測量系統的運行畫面照片示意圖；

????圖3是本發明谷氨酸發酵過程菌體濃度在線軟測量系統的測試照片示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖所示實施例，對本發明作進一步詳述。

軟測量技術是選擇與被估計變量相關的一組可測變量，構造某種以可測變量為輸入、被估計變量為輸出的數學模型，用計算機軟件編程實現重要過程變量的估計。這個過程包括輔助變量的選擇、數據的采集和處理、軟測量模型的建立和在線校正。

（1）輔助變量的選擇：輔助變量的選擇一般是根據工藝機理分析（如物料、能量平衡關系），在可測變量集中，初步選擇所有與被估計變量有關的原始輔助變量，這些變量中部分可能是相關變量。在此基礎上進行精選，確定最終的輔助變量個數。

（2）數據的采集和處理：要建立軟測量模型，需要采集被估計變量和原始輔助變量的歷史數據，數據的數量越多越好。這些數據的可靠性對于軟測量的成功與否至關重要。然而，測量數據一般都不可避免地帶有誤差，有時甚至帶有嚴重的過失誤差。因此，輸入數據的處理在軟測量方法中占有十分重要的地位。

（3）軟測量模型的建立：軟測量模型是研究者在深入理解過程機理的基礎上，開發出的適用于估計的模型，它是軟測量方法的核心，通常有基于過程機理建模和基于過程數據建模的方法。