公布日：2023.12.22
申請日：2023.10.31
分類號：G16C20/70(2019.01)I;G16C20/10(2023.01)I;C02F5/00(2006.01)I;G06F17/16(2019.01)I
摘要
本申請涉及廢水處理領(lǐng)域，提供一種明膠生產(chǎn)廢水智能處理方法及系統(tǒng)，包括：獲取N個周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣，每一周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣包括當(dāng)前周期采集的多個維度的數(shù)據(jù)序列，多個維度的數(shù)據(jù)序列分別包括：PH值序列、COD含量序列以及鈣離子含量序列；利用N-1個周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算得到特征參數(shù)，特征參數(shù)包括N-1個周期對應(yīng)的阻垢劑的投放量作用指數(shù)、鈣離子異常變化指數(shù)以及阻垢劑的投放量；利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對N-1個周期的特征參數(shù)進行處理，得到第N個周期對應(yīng)的阻垢劑的最佳投放量，基于阻垢劑的最佳投放量對明膠生產(chǎn)廢水進行處理。該方法能夠預(yù)設(shè)當(dāng)前處理周期中阻垢劑的最佳投放量，提高生產(chǎn)廢水的污泥減量效果。
權(quán)利要求書
1.一種明膠生產(chǎn)廢水智能處理方法，其特征在于，包括：獲取N個周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣，每一周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣包括當(dāng)前周期采集的多個維度的數(shù)據(jù)序列，多個維度的數(shù)據(jù)序列分別包括：PH值序列、COD含量序列以及鈣離子含量序列；利用N-1個周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算得到N-1個周期中每一周期對應(yīng)的特征參數(shù)，所述特征參數(shù)包括N-1個周期對應(yīng)的阻垢劑的投放量作用指數(shù)、鈣離子異常變化指數(shù)以及阻垢劑的投放量；利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對N-1個周期的特征參數(shù)進行處理，得到第N個周期對應(yīng)的阻垢劑的最佳投放量，基于阻垢劑的最佳投放量對明膠生產(chǎn)廢水進行處理；利用N-1個周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算得到N-1個周期中每一周期對應(yīng)的特征參數(shù)，包括：基于當(dāng)前周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算當(dāng)前周期中的阻垢劑的投放量作用指數(shù)，所述阻垢劑的投放量作用指數(shù)表征阻垢劑的投放量的分解作用；基于當(dāng)前周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中的鈣離子含量序列計算當(dāng)前周期中的鈣離子異常變化指數(shù)，所述鈣離子異常變化指數(shù)表征添加的阻垢劑的量是否過多；基于當(dāng)前周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算當(dāng)前周期中的阻垢劑的投放量作用指數(shù)，包括：基于當(dāng)前周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算當(dāng)前周期中阻垢劑的分解能力指數(shù)；基于當(dāng)前周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣以及所述分解能力指數(shù)計算當(dāng)前周期中的阻垢劑的投放量作用指數(shù)；其中，所述分解能力指數(shù)與阻垢劑的投放量作用指數(shù)正相關(guān)；基于當(dāng)前周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算當(dāng)前周期中阻垢劑的分解能力指數(shù)，包括：計算所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中每一維度的數(shù)據(jù)序列的極差；計算每一維度的數(shù)據(jù)序列內(nèi)相鄰兩個數(shù)據(jù)點之間的變化和相鄰兩個數(shù)據(jù)點中在前的數(shù)據(jù)點的比值之和；基于所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中所有維度的數(shù)據(jù)序列計算得到的極差，和每一維度的數(shù)據(jù)序列計算得到的比值之和計算得到當(dāng)前周期中阻垢劑的分解能力指數(shù)；當(dāng)前周期中阻垢劑的分解能力指數(shù)的計算方式為：
其中，At表示第t個周期中阻垢劑的分解能力指數(shù)，n表示基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中維度的個數(shù)，m表示基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中每一維度的數(shù)據(jù)序列中數(shù)據(jù)點的個數(shù)，aimax和aimin分別表示第i個維度的數(shù)據(jù)序列中的極大值數(shù)據(jù)和極小值數(shù)據(jù)，|aimax-aimin|表示第i個維度的數(shù)據(jù)序列的極差，aij和ai(j-1)表示基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中第i個維度第j個數(shù)據(jù)點和第i個維度第(j-1)個數(shù)據(jù)點的數(shù)值，
表示第i個維度中相鄰兩個數(shù)據(jù)點之間的變化和相鄰兩個數(shù)據(jù)點中在前的數(shù)據(jù)點的比值之和；
基于當(dāng)前周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣以及所述分解能力指數(shù)計算當(dāng)前周期中的阻垢劑的投放量作用指數(shù)，包括：基于所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中每一維度的第j個數(shù)據(jù)點之后的數(shù)據(jù)點之和和第j個數(shù)據(jù)點之后的數(shù)據(jù)點的數(shù)量計算每一維度的數(shù)據(jù)序列對應(yīng)的平穩(wěn)效果值，其中，所述第j個數(shù)據(jù)點之后的數(shù)據(jù)點為均衡狀態(tài)下的數(shù)據(jù)點；基于每一維度的數(shù)據(jù)序列在均衡狀態(tài)下的標(biāo)準差分別計算每一維度的數(shù)據(jù)序列對應(yīng)的的平穩(wěn)效果指數(shù)的可信程度；基于每一維度的數(shù)據(jù)序列對應(yīng)的平穩(wěn)效果值、每一維度的數(shù)據(jù)序列對應(yīng)的的平穩(wěn)效果指數(shù)和所述分解能力指數(shù)計算當(dāng)前周期中的阻垢劑的投放量作用指數(shù)；當(dāng)前周期中的阻垢劑的投放量作用指數(shù)計算方式為：
其中，D1、D2和D3分別表示第1維度的PH值序列、第2維度的COD含量序列和第3維度的鈣離子含量序列的平穩(wěn)效果值，E1、E2和E3分別表示第1維度的PH值序列、第2維度的COD含量序列和第3維度的鈣離子含量序列的平穩(wěn)效果指數(shù)的可信程度，K表示中性PH值，ε為誤差項，避免分母為0，At表示第t個周期中阻垢劑的分解能力指數(shù)，Ct表示第t個周期中阻垢劑的投放量作用指數(shù)，ceil為向上取整函數(shù)；其中，所有維度的數(shù)據(jù)序列對應(yīng)的的平穩(wěn)效果指數(shù)的可信程度之和E1+E2+E3越大，表征第j個數(shù)據(jù)點之后的數(shù)據(jù)點為均衡狀態(tài)下的數(shù)據(jù)點的可能性越高；基于所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中的鈣離子含量序列計算當(dāng)前周期中的鈣離子異常變化指數(shù)，包括：將鈣離子含量序列中離子含量數(shù)據(jù)點的個數(shù)作為自變量，鈣離子的含量作為因變量，利用最小二乘非線性擬合算法得到鈣離子含量序列對應(yīng)的擬合函數(shù)；對所述擬合函數(shù)求導(dǎo)，得到每個鈣離子含量數(shù)據(jù)點的斜率，所述數(shù)據(jù)點的斜率表征添加的阻垢劑的量是否過多；利用鈣離子含量序列中鈣離子含量數(shù)據(jù)點的個數(shù)、鈣離子含量序列中第(j-1)、第j個鈣離子含量數(shù)據(jù)、第(j-1)個鈣離子含量數(shù)據(jù)點的斜率，計算當(dāng)前周期中的鈣離子異常變化指數(shù)；其中，當(dāng)前周期中的鈣離子異常變化指數(shù)的計算方式為：
式子中，Ht表示第t個周圍中鈣離子異常變化指數(shù)，ceil為向上取整函數(shù)，Norm為歸一化函數(shù)，m表示鈣離子含量序列中鈣離子含量數(shù)據(jù)點的個數(shù)，a3(j-1)和a3j分別代表基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中鈣離子含量序列中第(j-1)、第j個鈣離子含量數(shù)據(jù)，Lj-1表示第(j-1)個鈣離子含量數(shù)據(jù)點的斜率，ε為誤差項，避免分母取值為0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種明膠生產(chǎn)廢水智能處理方法，其特征在于，基于阻垢劑的最佳投放量對明膠生產(chǎn)廢水進行處理之后，包括：
利用濕式氧化法對處理之后的廢水進行處理，并對濕式氧化法對處理之后結(jié)構(gòu)進行達標(biāo)檢測，確定是否符合排放標(biāo)準。
3.一種明膠生產(chǎn)廢水智能處理系統(tǒng)，用于實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的一種明膠生產(chǎn)廢水智能處理方法的步驟，包括：獲取模塊，用于獲取N個周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣，每一周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣包括當(dāng)前周期采集的多個維度的數(shù)據(jù)序列，多個維度的數(shù)據(jù)序列分別包括：PH值序列、COD含量序列以及鈣離子含量序列；計算模塊，用于利用N-1個周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算得到特征參數(shù)，所述特征參數(shù)包括N-1個周期對應(yīng)的阻垢劑的投放量作用指數(shù)、鈣離子異常變化指數(shù)以及阻垢劑的投放量；處理模塊，用于利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對N-1個周期的特征參數(shù)進行處理，得到第N個周期對應(yīng)的阻垢劑的最佳投放量，基于阻垢劑的最佳投放量對明膠生產(chǎn)廢水進行處理。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種明膠生產(chǎn)廢水智能處理方法及系統(tǒng)，該方法能夠預(yù)設(shè)當(dāng)前處理周期中阻垢劑的最佳投放量，提高生產(chǎn)廢水的污泥減量效果。
第一方面，本申請?zhí)峁┮环N明膠生產(chǎn)廢水智能處理方法，包括：
獲取N個周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣，每一周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣包括當(dāng)前周期采集的多個維度的數(shù)據(jù)序列，多個維度的數(shù)據(jù)序列分別包括：PH值序列、COD含量序列以及鈣離子含量序列；
利用N-1個周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算得到N-1個周期中每一周期對應(yīng)的特征參數(shù)，所述特征參數(shù)包括N-1個周期對應(yīng)的阻垢劑的投放量作用指數(shù)、鈣離子異常變化指數(shù)以及阻垢劑的投放量；
利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對N-1個周期的特征參數(shù)進行處理，得到第N個周期對應(yīng)的阻垢劑的最佳投放量，基于阻垢劑的最佳投放量對明膠生產(chǎn)廢水進行處理。
可選的，利用N-1個周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算得到N-1個周期中每一周期對應(yīng)的特征參數(shù)，包括：
基于當(dāng)前周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算當(dāng)前周期中的阻垢劑的投放量作用指數(shù)，所述阻垢劑的投放量作用指數(shù)表征阻垢劑的投放量的分解作用；
基于當(dāng)前周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中的鈣離子含量序列計算當(dāng)前周期中的鈣離子異常變化指數(shù)，所述鈣離子異常變化指數(shù)表征添加的阻垢劑的量是否過多。
可選的，基于當(dāng)前周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算當(dāng)前周期中的阻垢劑的投放量作用指數(shù)，包括：
基于當(dāng)前周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算當(dāng)前周期中阻垢劑的分解能力指數(shù)；
基于當(dāng)前周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣以及所述分解能力指數(shù)計算當(dāng)前周期中的阻垢劑的投放量作用指數(shù)；
其中，所述分解能力指數(shù)與阻垢劑的投放量作用指數(shù)正相關(guān)。
可選的，基于當(dāng)前周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算當(dāng)前周期中阻垢劑的分解能力指數(shù)，包括：
計算所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中每一維度的數(shù)據(jù)序列的極差；
計算每一維度的數(shù)據(jù)序列內(nèi)相鄰兩個數(shù)據(jù)點之間的變化和相鄰兩個數(shù)據(jù)點中在前的數(shù)據(jù)點的比值之和；
基于所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中所有維度的數(shù)據(jù)序列計算得到的極差，和每一維度的數(shù)據(jù)序列計算得到的比值之和計算得到當(dāng)前周期中阻垢劑的分解能力指數(shù)。
可選的，當(dāng)前周期中阻垢劑的分解能力指數(shù)的計算方式為：
其中，At表示第t個周期中阻垢劑的分解能力指數(shù)，n表示基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中維度的個數(shù)，m表示基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中每一維度的數(shù)據(jù)序列中數(shù)據(jù)點的個數(shù)，aimax和aimin分別表示第i個維度的數(shù)據(jù)序列中的極大值數(shù)據(jù)和極小值數(shù)據(jù)，|aimax-aimin|表示第i個維度的數(shù)據(jù)序列的極差，aij和ai(j-1)表示基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中第i個維度第j個數(shù)據(jù)點和第i個維度第(j-1)個數(shù)據(jù)點的數(shù)值，
表示第i個維度中相鄰兩個數(shù)據(jù)點之間的變化和相鄰兩個數(shù)據(jù)點中在前的數(shù)據(jù)點的比值之和。
可選的，基于當(dāng)前周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣以及所述分解能力指數(shù)計算當(dāng)前周期中的阻垢劑的投放量作用指數(shù)，包括：
基于所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中每一維度的第j個數(shù)據(jù)點之后的數(shù)據(jù)點之和和第j個數(shù)據(jù)點之后的數(shù)據(jù)點的數(shù)量計算每一維度的數(shù)據(jù)序列對應(yīng)的平穩(wěn)效果值，其中，所述第j個數(shù)據(jù)點之后的數(shù)據(jù)點為均衡狀態(tài)下的數(shù)據(jù)點；
基于每一維度的數(shù)據(jù)序列在均衡狀態(tài)下的標(biāo)準差分別計算每一維度的數(shù)據(jù)序列對應(yīng)的的平穩(wěn)效果指數(shù)的可信程度；基于每一維度的數(shù)據(jù)序列對應(yīng)的平穩(wěn)效果值、每一維度的數(shù)據(jù)序列對應(yīng)的的平穩(wěn)效果指數(shù)和所述分解能力指數(shù)計算當(dāng)前周期中的阻垢劑的投放量作用指數(shù)。
可選的，當(dāng)前周期中的阻垢劑的投放量作用指數(shù)計算方式為：
其中，D1、D2和D3分別表示第1維度的PH值序列、第2維度的COD含量序列和第3維度的鈣離子含量序列的平穩(wěn)效果值，E1、E2和E3分別表示第1維度的PH值序列、第2維度的COD含量序列和第3維度的鈣離子含量序列的平穩(wěn)效果指數(shù)的可信程度，K表示中性PH值，ε為誤差項，避免分母為0，At表示第t個周期中阻垢劑的分解能力指數(shù)，Ct表示第t個周期中阻垢劑的投放量作用指數(shù)，ceil為向上取整函數(shù)；
其中，所有維度的數(shù)據(jù)序列對應(yīng)的的平穩(wěn)效果指數(shù)的可信程度之和E1+E2+E3越大，表征第j個數(shù)據(jù)點之后的數(shù)據(jù)點為均衡狀態(tài)下的數(shù)據(jù)點的可能性越高。
可選的，基于所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中的鈣離子含量序列計算當(dāng)前周期中的鈣離子異常變化指數(shù)，包括：
將鈣離子含量序列中離子含量數(shù)據(jù)點的個數(shù)作為自變量，鈣離子的含量作為因變量，利用最小二乘非線性擬合算法得到鈣離子含量序列對應(yīng)的擬合函數(shù)；
對所述擬合函數(shù)求導(dǎo)，得到每個鈣離子含量數(shù)據(jù)點的斜率，所述數(shù)據(jù)點的鞋標(biāo)表征添加的阻垢劑的量是否過多；
利用鈣離子含量序列中鈣離子含量數(shù)據(jù)點的個數(shù)、鈣離子含量序列中第(j-1)、第j個鈣離子含量數(shù)據(jù)、第(j-1)個鈣離子含量數(shù)據(jù)點的斜率，計算當(dāng)前周期中的鈣離子異常變化指數(shù)；
其中，當(dāng)前周期中的鈣離子異常變化指數(shù)的計算方式為：
式子中，Ht表示第t個周圍中鈣離子異常變化指數(shù)，ceil為向上取整函數(shù)，Norm為歸一化函數(shù)，m表示鈣離子含量序列中鈣離子含量數(shù)據(jù)點的個數(shù)，a3(j-1)和a3j分別代表基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣中鈣離子含量序列中第(j-1)、第j個鈣離子含量數(shù)據(jù)，Lj-1表示第(j-1)個鈣離子含量數(shù)據(jù)點的斜率，ε為誤差項，避免分母取值為0。
可選的，基于阻垢劑的最佳投放量對明膠生產(chǎn)廢水進行處理之后，包括：
利用濕式氧化法對處理之后的廢水進行處理，并對濕式氧化法對處理之后結(jié)構(gòu)進行達標(biāo)檢測，確定是否符合排放標(biāo)準。
第二方面，本申請?zhí)峁┮环N明膠生產(chǎn)廢水智能處理系統(tǒng)，包括：
獲取模塊，用于獲取N個周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣，每一周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣包括當(dāng)前周期采集的多個維度的數(shù)據(jù)序列，多個維度的數(shù)據(jù)序列分別包括：PH值序列、COD含量序列以及鈣離子含量序列；
計算模塊，用于利用N-1個周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算得到特征參數(shù)，所述特征參數(shù)包括N-1個周期對應(yīng)的阻垢劑的投放量作用指數(shù)、鈣離子異常變化指數(shù)以及阻垢劑的投放量；
處理模塊，用于利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對N-1個周期的特征參數(shù)進行處理，得到第N個周期對應(yīng)的阻垢劑的最佳投放量，基于阻垢劑的最佳投放量對明膠生產(chǎn)廢水進行處理。
本申請的有益效果，區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本申請的明膠生產(chǎn)廢水智能處理方法及系統(tǒng)，包括：獲取N個周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣，每一周期的所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣包括當(dāng)前周期采集的多個維度的數(shù)據(jù)序列，多個維度的數(shù)據(jù)序列分別包括：PH值序列、COD含量序列以及鈣離子含量序列；利用N-1個周期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矩陣計算得到特征參數(shù)，所述特征參數(shù)包括N-1個周期對應(yīng)的阻垢劑的投放量作用指數(shù)、鈣離子異常變化指數(shù)以及阻垢劑的投放量；利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對N-1個周期的特征參數(shù)進行處理，得到第N個周期對應(yīng)的阻垢劑的最佳投放量，基于阻垢劑的最佳投放量對明膠生產(chǎn)廢水進行處理。該方法能夠預(yù)設(shè)當(dāng)前處理周期中阻垢劑的最佳投放量，提高生產(chǎn)廢水的污泥減量效果。
（發(fā)明人：孟麗;王勇;鄧曉軍;李坤全;孔蒙;李作華;王秋蘭;張力;劉敏;尹寧寧;李尚銀;翟慧;趙興康;周婷婷;刁雪芹）
