[發(fā)明專利]一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的鹵水自然蒸發(fā)速率預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610569266.7
• 申請(qǐng)日: 2016-07-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107622140B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐娜;張蕾;程鵬高;項(xiàng)軍;杜威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的鹵水自然蒸發(fā)速率預(yù)測(cè)方法，步驟為：通過(guò)室內(nèi)模擬鹽田獲得多因素協(xié)同作用(空氣溫度、風(fēng)速、太陽(yáng)幅照強(qiáng)度、鹵水溫度、鹵水濃度、鹵水深度等)下鹵水自然蒸發(fā)速率，最后通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合多因素與自然蒸發(fā)速率的關(guān)系，訓(xùn)練獲得精度較高的模型。模型訓(xùn)練完成后，可將實(shí)際生產(chǎn)條件導(dǎo)入到訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，即可快遞準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)實(shí)際鹵水自然蒸發(fā)速率預(yù)測(cè)方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鹽田生產(chǎn)領(lǐng)域，涉及協(xié)同規(guī)律作用下的鹵水自然蒸發(fā)速率預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

海鹵水自然蒸發(fā)速率是制約日曬海鹽生產(chǎn)效率的直接因素，研究人員多年來(lái)對(duì)海鹵水蒸發(fā)的相關(guān)研究，總結(jié)影響鹵水自然蒸發(fā)的主要因素可以歸為兩類，一是氣象條件，二是操作條件。氣象條件包括：太陽(yáng)輻照強(qiáng)度、空氣溫度、空氣相對(duì)濕度、風(fēng)速；操作條件包括：鹵水溫度、鹵水濃度、鹵水深度以及土壤的滲透情況。影響蒸發(fā)的因素較多，實(shí)際自然條件多變，且各因素之間相互制約，相互影響，無(wú)法研究各因素對(duì)鹵水自然蒸發(fā)速率影響規(guī)律研究，因此目前尚無(wú)根據(jù)自然條件對(duì)鹵水蒸發(fā)速率進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。

基于自然條件下海水蒸發(fā)影響因素較多，具有非線性特征，很難用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行模擬，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正是一種描述和處理多因素非線性復(fù)雜問(wèn)題的強(qiáng)有力的工具。因此采用該種方法對(duì)淡化濃海水自然蒸發(fā)進(jìn)行了模擬研究，建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的淡化濃海水自然蒸發(fā)預(yù)測(cè)模型，實(shí)例強(qiáng)有力的證明了該種方法在預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)輻照強(qiáng)度、空氣溫度、空氣相對(duì)濕度、風(fēng)速、鹵水溫度、鹵水濃度、鹵水深度等7個(gè)因素對(duì)蒸發(fā)速率大小的影響規(guī)律方面具有不可替代的優(yōu)越性，必將在鹵水化工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行鹵水自然蒸發(fā)速率預(yù)測(cè)的實(shí)例及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型提供一種可實(shí)現(xiàn)鹵水自然蒸發(fā)速率的預(yù)測(cè)的方法，便于鹵水化工安排生產(chǎn)。使用此方法簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確性高。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)方案是：

一種可實(shí)現(xiàn)鹵水自然蒸發(fā)速率的預(yù)測(cè)的方法，具體步驟步驟為：

①建立室內(nèi)模擬鹽田系統(tǒng)，通過(guò)人工手段控制模擬鹽田的空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)速、太陽(yáng)幅照、鹵水溫度、鹵水濃度、鹵水深度，獲得鹵水自然蒸發(fā)速率的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

②對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，將其轉(zhuǎn)換成[0，1]區(qū)間的值，即需要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

③創(chuàng)建一個(gè)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：選定網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)、訓(xùn)練函數(shù)和學(xué)習(xí)函數(shù)，選擇多層神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，建立具有多個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)及1個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)的三層BP網(wǎng)絡(luò)模型，將標(biāo)準(zhǔn)化后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，訓(xùn)練完成后，將網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值矩陣和閥值矩陣輸出并保存。

④將氣候條件和鹵水條件標(biāo)準(zhǔn)化后輸入已訓(xùn)練完成的模型，獲得鹵水自然蒸發(fā)速率的預(yù)測(cè)值。

本方法的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為：

1、填補(bǔ)了鹵水自然蒸發(fā)速率規(guī)律及預(yù)測(cè)的空白。由于鹵水自然蒸發(fā)速率受氣象條件(太陽(yáng)輻照強(qiáng)度、空氣溫度、空氣相對(duì)濕度、風(fēng)速)和鹵水操作條件(水溫度、鹵水濃度、鹵水深度)影響，這些因素之間又相互影響，目前尚無(wú)多因素對(duì)鹵水蒸發(fā)速率的影響規(guī)律。

2、利用模擬鹽田系統(tǒng)獲得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練獲得的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，其正確性經(jīng)驗(yàn)證后可反復(fù)使用，無(wú)需多次訓(xùn)練，使用簡(jiǎn)便。

附圖說(shuō)明

圖1為三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

圖2為模型一的網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練效果圖。

圖3為模型一對(duì)非訓(xùn)練樣本的預(yù)測(cè)效果圖。

圖4為模型二的網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練效果圖。

圖5為模型二對(duì)非訓(xùn)練樣本的預(yù)測(cè)效果圖。

圖6為結(jié)合實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練效果圖。