[發(fā)明專利]一種重金屬定量預(yù)測方法、裝置及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610491171.8
• 申請日: 2016-06-28
• 公開（公告）號: CN107543854A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉剛;趙國;王輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N27/48
• 分類號: G01N27/48;G06N3/08;G06N3/04
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

1.一種重金屬定量預(yù)測方法，其特征在于，包括：

通過溶出伏安法和傳感器陣列，獲取與目標(biāo)重金屬離子濃度有關(guān)聯(lián)關(guān)系的預(yù)設(shè)參數(shù)的值；

以所述預(yù)設(shè)參數(shù)為輸入，所述目標(biāo)重金屬的離子濃度為輸出，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

將根據(jù)所述預(yù)設(shè)參數(shù)生成的樣本數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練集和驗證集；

根據(jù)訓(xùn)練集中的樣本數(shù)據(jù)對所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，獲取包含有輸入輸出映射關(guān)系的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

根據(jù)驗證集中的樣本數(shù)據(jù)對訓(xùn)練結(jié)果進(jìn)行驗證，并根據(jù)驗證結(jié)果調(diào)整所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

根據(jù)調(diào)整后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測所述目標(biāo)重金屬的離子濃度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述預(yù)設(shè)參數(shù)為輸入，所述目標(biāo)重金屬的離子濃度為輸出，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的步驟具體包括：

根據(jù)所述預(yù)設(shè)參數(shù)的數(shù)量獲取輸入層神經(jīng)元個數(shù)；

根據(jù)所述輸入層神經(jīng)元個數(shù)獲取隱層神經(jīng)元的數(shù)量范圍；通過不同訓(xùn)練函數(shù)，傳遞函數(shù)組合下，取隱層中不同神經(jīng)元數(shù)時獲取的最小均方根誤差，來確定訓(xùn)練函數(shù)、傳遞函數(shù)和隱層神經(jīng)元個數(shù)。

根據(jù)輸入層神經(jīng)元和隱層神經(jīng)元、以及隱層和輸出層的傳遞函數(shù)建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述隱層的傳遞函數(shù)采用S型對數(shù)函數(shù)log-sigmoid：

所述輸出層的傳遞函數(shù)采用線性函數(shù)purelin：a＝purelin(x)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述輸入層神經(jīng)元個數(shù)獲取隱層神經(jīng)元的數(shù)量范圍的步驟具體包括：

根據(jù)以下公式，根據(jù)所述輸入層神經(jīng)元個數(shù)獲取隱層神經(jīng)元的數(shù)量范圍：

nh=ni+no+k]]>

其中，n_h為隱層神經(jīng)元個數(shù)，n_i為輸入層神經(jīng)元個數(shù)，n_o為輸出層神經(jīng)元個數(shù)，k為(1,10)區(qū)間內(nèi)任意常數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)訓(xùn)練集中的樣本數(shù)據(jù)對所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練的步驟具體包括：

根據(jù)訓(xùn)練集中的樣本數(shù)據(jù)，采用trainbr訓(xùn)練函數(shù)對所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。

6.一種重金屬定量預(yù)測裝置，其特征在于，包括：

獲取模塊，用于通過溶出伏安法和傳感器陣列，獲取與目標(biāo)重金屬離子濃度有關(guān)聯(lián)關(guān)系的預(yù)設(shè)參數(shù)的值；

建立模塊，用于以所述預(yù)設(shè)參數(shù)為輸入，所述目標(biāo)重金屬的離子濃度為輸出，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

劃分模塊，用于將根據(jù)所述預(yù)設(shè)參數(shù)生成的樣本數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練集和驗證集；

訓(xùn)練模塊，用于根據(jù)訓(xùn)練集中的樣本數(shù)據(jù)對所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，獲取包含有輸入輸出映射關(guān)系的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

驗證模塊，用于根據(jù)驗證集中的樣本數(shù)據(jù)對訓(xùn)練結(jié)果進(jìn)行驗證，并根據(jù)驗證結(jié)果調(diào)整所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

預(yù)測模塊，用于根據(jù)調(diào)整后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測所述目標(biāo)重金屬的離子濃度。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述建立模塊具體用于：根據(jù)所述預(yù)設(shè)參數(shù)的數(shù)量獲取輸入層神經(jīng)元個數(shù)；根據(jù)所述輸入層神經(jīng)元個數(shù)獲取隱層神經(jīng)元的數(shù)量范圍；根據(jù)輸入層神經(jīng)元和隱層神經(jīng)元、以及隱層和輸出層的傳遞函數(shù)建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述訓(xùn)練模塊具體用于：根據(jù)訓(xùn)練集中的樣本數(shù)據(jù)，采用trainbr訓(xùn)練函數(shù)對所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。