[發(fā)明專利]一種基于隨機(jī)森林算法的水廠智能PAC投加方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210093342.7
• 申請(qǐng)日: 2022-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114563988A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柯智元;金紅達(dá);何琦楓;孫建彬;謝建勛;李夢(mèng)茹;付煒煒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江中控信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418;G06K9/62
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 劉正君

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于隨機(jī)森林算法的水廠智能PAC投加方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)中PAC投加時(shí)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)添加多種加藥方案，不能做到根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)更為合適的加藥算法的問(wèn)題，方法包括下列步驟：S1：利用基于隨機(jī)森林的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，構(gòu)建隨機(jī)森林PAC投加預(yù)測(cè)模型；S2：根據(jù)模型測(cè)試正確率自動(dòng)選擇最優(yōu)的隨機(jī)森林PAC投加預(yù)測(cè)模型；S3：利用多種其他機(jī)器學(xué)習(xí)算法，構(gòu)建多種算法下的PAC投加預(yù)測(cè)模型；S4：根據(jù)所設(shè)指標(biāo)數(shù)據(jù)的變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)使用優(yōu)選的PAC投加預(yù)測(cè)模型進(jìn)行PAC投加。還提供了一種基于隨機(jī)森林算法的水廠智能PAC投加系統(tǒng)。利用大數(shù)據(jù)樣本和多種機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建多種訓(xùn)練模型，并能根據(jù)所設(shè)參數(shù)的變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)使用優(yōu)選的投加方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水廠智能加藥技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種基于隨機(jī)森林算法的水廠智能PAC投加方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

自來(lái)水作為生產(chǎn)生活不可缺少的一部分，每年都有著規(guī)模龐大的消耗量。水廠的凈水處理過(guò)程中，PAC投加環(huán)節(jié)是凈化工藝中的核心工藝，PAC是聚合氯化鋁，是一種無(wú)機(jī)物，一種新興凈水材料、無(wú)機(jī)高分子混凝劑，簡(jiǎn)稱聚鋁。傳統(tǒng)的水廠PAC投加量主要依賴工作人員的經(jīng)驗(yàn)值判斷，并且在藥劑投放過(guò)程中存在非線性、大滯后、水質(zhì)突變等情況，人為操作很難準(zhǔn)確進(jìn)行投加或應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)情況。

如中國(guó)專利局2018年7月6日公開(kāi)了一種名稱為水廠智能加藥控制系統(tǒng)及其控制方法的發(fā)明，其公開(kāi)號(hào)為CN108255056A，該發(fā)明包括智能加藥裝置以及智能配藥裝置，還包括加藥上位機(jī)、水廠上位機(jī)以及信號(hào)采集裝置，智能加藥裝置包括加藥控制柜，加藥控制柜中集成有加藥PAC控制器，通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不斷學(xué)習(xí)，根據(jù)濾前水濁度設(shè)定值和實(shí)際值之間的差值，采用模糊控制的方法，精細(xì)微調(diào)投礬量，使濾前水濁度控制到設(shè)定值的附近。整個(gè)配藥、加藥過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，且控制精確。但是該發(fā)明所描述的系統(tǒng)主要是基于上/下位機(jī)和電控單元組成，且沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明系統(tǒng)如何進(jìn)行自學(xué)習(xí)。

中國(guó)專利局2021年9月24日公開(kāi)了一種名稱為一種基于數(shù)字孿生的凈水廠智能加藥控制系統(tǒng)及方法的發(fā)明，其公開(kāi)號(hào)為CN113433910A，該發(fā)明建立加藥間數(shù)字孿生體；通過(guò)數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集物理加藥間運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)傳輸至管理平臺(tái)；管理平臺(tái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至加藥間數(shù)字孿生體；加藥間數(shù)字孿生體動(dòng)態(tài)映射所述物理加藥間的生產(chǎn)狀況；通過(guò)三維可視化系統(tǒng)對(duì)加藥間數(shù)字孿生體進(jìn)行三維可視化監(jiān)控與展示；管理平臺(tái)基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行加藥量預(yù)測(cè)得到加藥量預(yù)測(cè)信息，根據(jù)加藥量預(yù)測(cè)信息和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得到調(diào)整控制信息；物理加藥間根據(jù)調(diào)整控制信息對(duì)加藥量進(jìn)行調(diào)整。能夠解決水廠絮凝投藥方式浪費(fèi)嚴(yán)重的問(wèn)題。但該發(fā)明沒(méi)有實(shí)現(xiàn)添加多種加藥方案，不能做到根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)更為合適的加藥算法，同時(shí)平臺(tái)不支持查詢PAC和其它變量參數(shù)的歷史值查詢以及一個(gè)趨勢(shì)值的分析。因此通過(guò)智能化軟件系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)預(yù)測(cè)分析和控制水廠的PAC投加，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供了一種基于隨機(jī)森林算法的水廠智能PAC投加方法及系統(tǒng)，利用大數(shù)據(jù)樣本和多種機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建多種訓(xùn)練模型，并能根據(jù)所設(shè)參數(shù)的變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)使用優(yōu)選的投加方案，并且通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)一鍵智能下發(fā)，在web瀏覽器中還可以查看各個(gè)參數(shù)的實(shí)時(shí)值情況以及歷史和趨勢(shì)值。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于隨機(jī)森林算法的水廠智能PAC投加方法，其特征在于，它包括下列步驟：

S1：利用基于隨機(jī)森林的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，構(gòu)建隨機(jī)森林PAC投加預(yù)測(cè)模型；

S2：根據(jù)模型測(cè)試正確率自動(dòng)選擇最優(yōu)的隨機(jī)森林PAC投加預(yù)測(cè)模型；

S3：利用多種其他機(jī)器學(xué)習(xí)算法，構(gòu)建多種算法下的PAC投加預(yù)測(cè)模型；

S4：根據(jù)所設(shè)指標(biāo)數(shù)據(jù)的變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)使用優(yōu)選的PAC投加預(yù)測(cè)模型進(jìn)行PAC投加。