[發(fā)明專利]生物反應(yīng)器運(yùn)行狀況分級(jí)預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110319365.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN113159131A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭蓓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62;G06N20/00
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務(wù)所(普通合伙) 42212
• 代理人: 胡清堂

本發(fā)明提供了一種生物反應(yīng)器運(yùn)行狀況分級(jí)預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，其首先建立統(tǒng)一時(shí)間間隔顆粒度下的反應(yīng)器運(yùn)行狀況關(guān)聯(lián)變量歷史數(shù)據(jù)集；然后依據(jù)基于關(guān)聯(lián)變量建立的反應(yīng)器運(yùn)行狀況精細(xì)化等級(jí)分類，對(duì)關(guān)聯(lián)變量歷史特征數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)標(biāo)注；并采用集合多個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立的當(dāng)前狀況預(yù)測(cè)模型組，對(duì)當(dāng)前時(shí)間間隔顆粒度下的實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)變量特征數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行反應(yīng)器當(dāng)前狀況分類等級(jí)預(yù)測(cè)；最后采用集合多個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立的未來(lái)狀況預(yù)測(cè)模型組，對(duì)未來(lái)狀況關(guān)聯(lián)變量特征數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行未來(lái)狀況分類等級(jí)預(yù)測(cè)并且預(yù)測(cè)結(jié)果符合期望的反應(yīng)器運(yùn)行狀況分類等級(jí)，從而提供反應(yīng)器運(yùn)行實(shí)時(shí)應(yīng)變對(duì)策，以提高反應(yīng)器實(shí)時(shí)響應(yīng)能力、保障反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種生物反應(yīng)器運(yùn)行狀況分級(jí)預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

生物反應(yīng)器往往是按照既定的設(shè)計(jì)條件來(lái)制造的，相關(guān)的自動(dòng)控制系統(tǒng)或裝置等也是按照既定的控制策略來(lái)執(zhí)行的。對(duì)于實(shí)際過(guò)程中隨時(shí)可能出現(xiàn)的外部條件的波動(dòng)、干擾與變化，生物反應(yīng)器及其自動(dòng)控制系統(tǒng)或裝置是不能產(chǎn)生實(shí)時(shí)響應(yīng)的。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各類運(yùn)行數(shù)據(jù)總是躺在文件柜、檔案室里，并沒(méi)有真正發(fā)揮作用。生物反應(yīng)器的長(zhǎng)期運(yùn)行管理更多地依賴于人工管理，并且需要具有豐富運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)的人員。同時(shí)，不同生產(chǎn)企業(yè)之間或企業(yè)內(nèi)部存在的生物反應(yīng)器硬件設(shè)施配置差異、運(yùn)行管理人員經(jīng)驗(yàn)與素質(zhì)的差異，都難以保證運(yùn)行管理的及時(shí)性、有效性和穩(wěn)定性。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，生物反應(yīng)器運(yùn)行狀況的優(yōu)劣或者穩(wěn)定與否，直接關(guān)系到生物反應(yīng)器的產(chǎn)出是否穩(wěn)定，關(guān)系到生物反應(yīng)器產(chǎn)出的質(zhì)量是否滿足預(yù)期要求，關(guān)系到生物反應(yīng)器狀態(tài)的波動(dòng)是否會(huì)造成其性能下降以及能耗增加等。

所以，如何提高反應(yīng)器的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，保障反應(yīng)器運(yùn)行的穩(wěn)定性是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)不足，提出一種生物反應(yīng)器運(yùn)行狀況分級(jí)預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，以提高反應(yīng)器運(yùn)行精細(xì)化水平；進(jìn)而對(duì)生物反應(yīng)器運(yùn)行狀況進(jìn)行提前預(yù)測(cè)，并提供反應(yīng)器運(yùn)行實(shí)時(shí)應(yīng)變對(duì)策，以提高反應(yīng)器實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，保障反應(yīng)器運(yùn)行的穩(wěn)定性。

為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供一種生物反應(yīng)器運(yùn)行狀況分級(jí)預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

獲取反應(yīng)器歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)中涉及到的反應(yīng)器運(yùn)行狀況的關(guān)聯(lián)變量數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)一時(shí)間間隔顆粒度下的反應(yīng)器關(guān)聯(lián)變量歷史樣本數(shù)據(jù)集；

提取反應(yīng)器關(guān)聯(lián)變量歷史樣本數(shù)據(jù)集的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征和時(shí)間序列特征，建立反應(yīng)器關(guān)聯(lián)變量歷史樣本特征數(shù)據(jù)集；

依據(jù)基于關(guān)聯(lián)變量建立的反應(yīng)器運(yùn)行狀況精細(xì)化等級(jí)分類，對(duì)反應(yīng)器關(guān)聯(lián)變量歷史樣本特征數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)注；

從已標(biāo)注的反應(yīng)器關(guān)聯(lián)變量歷史樣本特征數(shù)據(jù)集中提取出當(dāng)前狀況關(guān)聯(lián)變量訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，集合多個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，利用當(dāng)前狀況關(guān)聯(lián)變量訓(xùn)練數(shù)據(jù)集訓(xùn)練并建立當(dāng)前狀況預(yù)測(cè)模型組；調(diào)用當(dāng)前狀況預(yù)測(cè)模型組，對(duì)當(dāng)前時(shí)間間隔顆粒度下的實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)變量特征數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行當(dāng)前狀況分類等級(jí)預(yù)測(cè)。

本發(fā)明還提供一種生物反應(yīng)器運(yùn)行狀況分級(jí)預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括如下功能模塊：

歷史數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于獲取反應(yīng)器歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)中涉及到的反應(yīng)器運(yùn)行狀況的關(guān)聯(lián)變量數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)一時(shí)間間隔顆粒度下的反應(yīng)器關(guān)聯(lián)變量歷史樣本數(shù)據(jù)集；

歷史數(shù)據(jù)特征提取模塊，用于提取反應(yīng)器關(guān)聯(lián)變量歷史樣本數(shù)據(jù)集的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征和時(shí)間序列特征，建立反應(yīng)器關(guān)聯(lián)變量歷史樣本特征數(shù)據(jù)集；

歷史數(shù)據(jù)標(biāo)注模塊，用于依據(jù)基于關(guān)聯(lián)變量建立的反應(yīng)器運(yùn)行狀況精細(xì)化等級(jí)分類，對(duì)反應(yīng)器關(guān)聯(lián)變量歷史樣本特征數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)注；