[發(fā)明專利]一種基于自適應回歸核函數(shù)的污水處理過程能耗預測方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201510921369.0 | 申請日： | 2015-12-12 |
| 公開（公告）號： | CN105549388A | 公開（公告）日： | 2016-05-04 |
| 發(fā)明（設計）人： | 韓紅桂;張璐;盧微;喬俊飛 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京工業(yè)大學 |
| 主分類號： | G05B13/04 | 分類號： | G05B13/04 |
| 代理公司： | 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203 | 代理人： | 劉萍 |
| 地址： | 100124 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 自適應 回歸 函數(shù) 污水處理 過程 能耗 預測 方法 | ||
技術領域
本發(fā)明基于污水處理過程生化反應特性，利用一種自適應回歸核函數(shù)方 法設計了污水處理過程能耗EC預測方法，實現(xiàn)了污水處理過程能耗EC的實 時測量；污水處理過程能耗EC是表征污水處理能量消耗程度的重要參量，污 水處理過程能耗EC與過程變量的關系是實現(xiàn)污水處理過程優(yōu)化控制的基礎 環(huán)節(jié)，對污水處理的節(jié)能降耗和穩(wěn)定安全運行有著重要影響，是先進制造技 術領域的重要分支，既屬于控制領域，又屬于水處理領域。
背景技術
城市污水處理過程，不但要保證污水處理系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，使得 出水水質(zhì)符合國家排放標準，同時還要盡量降低運行成本。然而，污水處理 過程中由于能耗EC影響因素繁多，且各影響因素之間關系復雜，難以建立精 確的、可實時調(diào)整的污水處理過程能耗EC模型。基于自適應回歸核函數(shù)的污 水處理過程能耗EC預測方法有利于提高城市污水處理效率、加強城市污水處 理廠精細化管理、降低污水處理廠運行成本，緩解我國當前水污染處理不達 標和污水處理能耗較高的現(xiàn)狀，不但具有較好的經(jīng)濟效益，而且具有顯著的 環(huán)境和社會效益。因此，本發(fā)明的研究成果具有廣闊的應用前景。
城市污水再生利用是實現(xiàn)水資源良性循環(huán)的重要舉措，世界各國都大力 實施污水處理以應對水資源危機。目前我國城市污水處理廠的噸水耗電量約 為0.25千瓦時(對應GB18918二級排放標準)，約為發(fā)達國家噸水耗電量的 2倍，運行管理人員數(shù)量又是其若干倍，造成了污水處理運行成本過高。致使 很多污水處理廠“建得起，養(yǎng)不起”，尋求污水處理過程能耗EC與過程變量 的關系，降低污水處理能耗EC是當前城市污水處理運行急需解決的問題。因 此，建立污水處理過程能耗EC與過程變量的關系，實現(xiàn)污水處理過程能耗 EC的實時測量，是保證污水處理廠節(jié)能降耗的必要環(huán)節(jié)；目前污水處理過程 能耗EC模型表達式參數(shù)固定，不適用于時變的非線性污水處理過程。而且由 于污水處理過程中負荷波動大，污水處理過程經(jīng)常工作在非平穩(wěn)狀態(tài)，現(xiàn)有 的污水處理過程能耗EC機理模型誤差較大，精度較低，很難滿足實際污水處 理廠實時優(yōu)化控制的需求，必須尋求新的污水處理過程能耗EC預測方法；因 此，研究基于自適應回歸核函數(shù)的污水處理過程能耗EC預測方法，獲得污水 處理過程能耗EC與過程變量的關系，為污水處理過程能耗EC的實時測量提 供一種可行方法。
本發(fā)明設計了一種基于自適應回歸核函數(shù)的污水處理過程能耗EC預測 方法，該方法通過自適應回歸核函數(shù)方法建立污水處理過程能耗EC模型，同 時結(jié)合梯度下降優(yōu)化算法自適應調(diào)整模型參數(shù)，提高模型精度，獲得了污水 處理過程能耗EC的預測值。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明獲得了一種基于自適應回歸核函數(shù)的污水處理過程能耗預測方 法，根據(jù)動力學特性獲得模型的相關變量，利用自適應回歸核函數(shù)建立污水 處理過程能耗EC與過程變量之間的關系，同時結(jié)合梯度下降優(yōu)化算法提高模 型精度，獲得污水處理過程能耗EC預測值；
本發(fā)明采用了如下的技術方案及實現(xiàn)步驟：
1.一種基于自適應回歸核函數(shù)的污水處理過程能耗預測方法，其特征在 于通過污水處理過程動力學分析獲取輸入輸出變量，利用自適應回歸核函數(shù) 建立污水處理能耗EC模型，實現(xiàn)污水處理能耗EC的預測，包括以下步驟：
(1)確定能耗EC模型的輸入與輸出變量：污水處理過程中能耗EC主要 由曝氣能耗AE和泵送能耗PE組成，能耗EC主要受氧傳遞系數(shù)KLa，內(nèi)回 流Qa和外回流Qr的影響，氧傳遞系數(shù)KLa主要作用是控制溶解氧濃度SO，內(nèi) 回流Qa主要作用是控制硝態(tài)氮濃度SNO和氨氮濃度SNH，外回流Qr主要作用 是控制混合懸浮物固體濃度MLSS；根據(jù)動力學特性分析，選取與能耗EC相 關的內(nèi)部變量為能耗EC模型的輸入：硝態(tài)氮濃度SNO，溶解氧濃度SO，氨氮 濃度SNH，混合懸浮物固體濃度MLSS；能耗EC模型的輸出為能耗EC值；
(2)設計用于污水處理能耗EC的自適應回歸核函數(shù)模型，將輸入與輸出 變量之間的關系通過自適應回歸核函數(shù)表達，該自適應回歸模型的計算功能 是：
y(t)＝W(t)·K(t)(1)
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