公布日：2023.12.22
申请日：2023.10.31
分类号：G16C20/70(2019.01)I;G16C20/10(2023.01)I;C02F5/00(2006.01)I;G06F17/16(2019.01)I
摘要
本申请涉及废水处理领域，提供一种明胶生产废水智能处理方法及系统，包括：获取N个周期的基础数据矩阵，每一周期的基础数据矩阵包括当前周期采集的多个维度的数据序列，多个维度的数据序列分别包括：PH值序列、COD含量序列以及钙离子含量序列；利用N-1个周期的基础数据矩阵计算得到特征参数，特征参数包括N-1个周期对应的阻垢剂的投放量作用指数、钙离子异常变化指数以及阻垢剂的投放量；利用神经网络算法对N-1个周期的特征参数进行处理，得到第N个周期对应的阻垢剂的最佳投放量，基于阻垢剂的最佳投放量对明胶生产废水进行处理。该方法能够预设当前处理周期中阻垢剂的最佳投放量，提高生产废水的污泥减量效果。
权利要求书
1.一种明胶生产废水智能处理方法，其特征在于，包括：获取N个周期的基础数据矩阵，每一周期的所述基础数据矩阵包括当前周期采集的多个维度的数据序列，多个维度的数据序列分别包括：PH值序列、COD含量序列以及钙离子含量序列；利用N-1个周期的基础数据矩阵计算得到N-1个周期中每一周期对应的特征参数，所述特征参数包括N-1个周期对应的阻垢剂的投放量作用指数、钙离子异常变化指数以及阻垢剂的投放量；利用神经网络算法对N-1个周期的特征参数进行处理，得到第N个周期对应的阻垢剂的最佳投放量，基于阻垢剂的最佳投放量对明胶生产废水进行处理；利用N-1个周期的基础数据矩阵计算得到N-1个周期中每一周期对应的特征参数，包括：基于当前周期的所述基础数据矩阵计算当前周期中的阻垢剂的投放量作用指数，所述阻垢剂的投放量作用指数表征阻垢剂的投放量的分解作用；基于当前周期的所述基础数据矩阵中的钙离子含量序列计算当前周期中的钙离子异常变化指数，所述钙离子异常变化指数表征添加的阻垢剂的量是否过多；基于当前周期的所述基础数据矩阵计算当前周期中的阻垢剂的投放量作用指数，包括：基于当前周期的所述基础数据矩阵计算当前周期中阻垢剂的分解能力指数；基于当前周期的所述基础数据矩阵以及所述分解能力指数计算当前周期中的阻垢剂的投放量作用指数；其中，所述分解能力指数与阻垢剂的投放量作用指数正相关；基于当前周期的所述基础数据矩阵计算当前周期中阻垢剂的分解能力指数，包括：计算所述基础数据矩阵中每一维度的数据序列的极差；计算每一维度的数据序列内相邻两个数据点之间的变化和相邻两个数据点中在前的数据点的比值之和；基于所述基础数据矩阵中所有维度的数据序列计算得到的极差，和每一维度的数据序列计算得到的比值之和计算得到当前周期中阻垢剂的分解能力指数；当前周期中阻垢剂的分解能力指数的计算方式为：
其中，At表示第t个周期中阻垢剂的分解能力指数，n表示基础数据矩阵中维度的个数，m表示基础数据矩阵中每一维度的数据序列中数据点的个数，aimax和aimin分别表示第i个维度的数据序列中的极大值数据和极小值数据，|aimax-aimin|表示第i个维度的数据序列的极差，aij和ai(j-1)表示基础数据矩阵中第i个维度第j个数据点和第i个维度第(j-1)个数据点的数值，
表示第i个维度中相邻两个数据点之间的变化和相邻两个数据点中在前的数据点的比值之和；
基于当前周期的所述基础数据矩阵以及所述分解能力指数计算当前周期中的阻垢剂的投放量作用指数，包括：基于所述基础数据矩阵中每一维度的第j个数据点之后的数据点之和和第j个数据点之后的数据点的数量计算每一维度的数据序列对应的平稳效果值，其中，所述第j个数据点之后的数据点为均衡状态下的数据点；基于每一维度的数据序列在均衡状态下的标准差分别计算每一维度的数据序列对应的的平稳效果指数的可信程度；基于每一维度的数据序列对应的平稳效果值、每一维度的数据序列对应的的平稳效果指数和所述分解能力指数计算当前周期中的阻垢剂的投放量作用指数；当前周期中的阻垢剂的投放量作用指数计算方式为：
其中，D1、D2和D3分别表示第1维度的PH值序列、第2维度的COD含量序列和第3维度的钙离子含量序列的平稳效果值，E1、E2和E3分别表示第1维度的PH值序列、第2维度的COD含量序列和第3维度的钙离子含量序列的平稳效果指数的可信程度，K表示中性PH值，ε为误差项，避免分母为0，At表示第t个周期中阻垢剂的分解能力指数，Ct表示第t个周期中阻垢剂的投放量作用指数，ceil为向上取整函数；其中，所有维度的数据序列对应的的平稳效果指数的可信程度之和E1+E2+E3越大，表征第j个数据点之后的数据点为均衡状态下的数据点的可能性越高；基于所述基础数据矩阵中的钙离子含量序列计算当前周期中的钙离子异常变化指数，包括：将钙离子含量序列中离子含量数据点的个数作为自变量，钙离子的含量作为因变量，利用最小二乘非线性拟合算法得到钙离子含量序列对应的拟合函数；对所述拟合函数求导，得到每个钙离子含量数据点的斜率，所述数据点的斜率表征添加的阻垢剂的量是否过多；利用钙离子含量序列中钙离子含量数据点的个数、钙离子含量序列中第(j-1)、第j个钙离子含量数据、第(j-1)个钙离子含量数据点的斜率，计算当前周期中的钙离子异常变化指数；其中，当前周期中的钙离子异常变化指数的计算方式为：
式子中，Ht表示第t个周围中钙离子异常变化指数，ceil为向上取整函数，Norm为归一化函数，m表示钙离子含量序列中钙离子含量数据点的个数，a3(j-1)和a3j分别代表基础数据矩阵中钙离子含量序列中第(j-1)、第j个钙离子含量数据，Lj-1表示第(j-1)个钙离子含量数据点的斜率，ε为误差项，避免分母取值为0。
2.根据权利要求1所述的一种明胶生产废水智能处理方法，其特征在于，基于阻垢剂的最佳投放量对明胶生产废水进行处理之后，包括：
利用湿式氧化法对处理之后的废水进行处理，并对湿式氧化法对处理之后结构进行达标检测，确定是否符合排放标准。
3.一种明胶生产废水智能处理系统，用于实现权利要求1所述的一种明胶生产废水智能处理方法的步骤，包括：获取模块，用于获取N个周期的基础数据矩阵，每一周期的所述基础数据矩阵包括当前周期采集的多个维度的数据序列，多个维度的数据序列分别包括：PH值序列、COD含量序列以及钙离子含量序列；计算模块，用于利用N-1个周期的基础数据矩阵计算得到特征参数，所述特征参数包括N-1个周期对应的阻垢剂的投放量作用指数、钙离子异常变化指数以及阻垢剂的投放量；处理模块，用于利用神经网络算法对N-1个周期的特征参数进行处理，得到第N个周期对应的阻垢剂的最佳投放量，基于阻垢剂的最佳投放量对明胶生产废水进行处理。
发明内容
本发明提供一种明胶生产废水智能处理方法及系统，该方法能够预设当前处理周期中阻垢剂的最佳投放量，提高生产废水的污泥减量效果。
第一方面，本申请提供一种明胶生产废水智能处理方法，包括：
获取N个周期的基础数据矩阵，每一周期的所述基础数据矩阵包括当前周期采集的多个维度的数据序列，多个维度的数据序列分别包括：PH值序列、COD含量序列以及钙离子含量序列；
利用N-1个周期的基础数据矩阵计算得到N-1个周期中每一周期对应的特征参数，所述特征参数包括N-1个周期对应的阻垢剂的投放量作用指数、钙离子异常变化指数以及阻垢剂的投放量；
利用神经网络算法对N-1个周期的特征参数进行处理，得到第N个周期对应的阻垢剂的最佳投放量，基于阻垢剂的最佳投放量对明胶生产废水进行处理。
可选的，利用N-1个周期的基础数据矩阵计算得到N-1个周期中每一周期对应的特征参数，包括：
基于当前周期的所述基础数据矩阵计算当前周期中的阻垢剂的投放量作用指数，所述阻垢剂的投放量作用指数表征阻垢剂的投放量的分解作用；
基于当前周期的所述基础数据矩阵中的钙离子含量序列计算当前周期中的钙离子异常变化指数，所述钙离子异常变化指数表征添加的阻垢剂的量是否过多。
可选的，基于当前周期的所述基础数据矩阵计算当前周期中的阻垢剂的投放量作用指数，包括：
基于当前周期的所述基础数据矩阵计算当前周期中阻垢剂的分解能力指数；
基于当前周期的所述基础数据矩阵以及所述分解能力指数计算当前周期中的阻垢剂的投放量作用指数；
其中，所述分解能力指数与阻垢剂的投放量作用指数正相关。
可选的，基于当前周期的所述基础数据矩阵计算当前周期中阻垢剂的分解能力指数，包括：
计算所述基础数据矩阵中每一维度的数据序列的极差；
计算每一维度的数据序列内相邻两个数据点之间的变化和相邻两个数据点中在前的数据点的比值之和；
基于所述基础数据矩阵中所有维度的数据序列计算得到的极差，和每一维度的数据序列计算得到的比值之和计算得到当前周期中阻垢剂的分解能力指数。
可选的，当前周期中阻垢剂的分解能力指数的计算方式为：
其中，At表示第t个周期中阻垢剂的分解能力指数，n表示基础数据矩阵中维度的个数，m表示基础数据矩阵中每一维度的数据序列中数据点的个数，aimax和aimin分别表示第i个维度的数据序列中的极大值数据和极小值数据，|aimax-aimin|表示第i个维度的数据序列的极差，aij和ai(j-1)表示基础数据矩阵中第i个维度第j个数据点和第i个维度第(j-1)个数据点的数值，
表示第i个维度中相邻两个数据点之间的变化和相邻两个数据点中在前的数据点的比值之和。
可选的，基于当前周期的所述基础数据矩阵以及所述分解能力指数计算当前周期中的阻垢剂的投放量作用指数，包括：
基于所述基础数据矩阵中每一维度的第j个数据点之后的数据点之和和第j个数据点之后的数据点的数量计算每一维度的数据序列对应的平稳效果值，其中，所述第j个数据点之后的数据点为均衡状态下的数据点；
基于每一维度的数据序列在均衡状态下的标准差分别计算每一维度的数据序列对应的的平稳效果指数的可信程度；基于每一维度的数据序列对应的平稳效果值、每一维度的数据序列对应的的平稳效果指数和所述分解能力指数计算当前周期中的阻垢剂的投放量作用指数。
可选的，当前周期中的阻垢剂的投放量作用指数计算方式为：
其中，D1、D2和D3分别表示第1维度的PH值序列、第2维度的COD含量序列和第3维度的钙离子含量序列的平稳效果值，E1、E2和E3分别表示第1维度的PH值序列、第2维度的COD含量序列和第3维度的钙离子含量序列的平稳效果指数的可信程度，K表示中性PH值，ε为误差项，避免分母为0，At表示第t个周期中阻垢剂的分解能力指数，Ct表示第t个周期中阻垢剂的投放量作用指数，ceil为向上取整函数；
其中，所有维度的数据序列对应的的平稳效果指数的可信程度之和E1+E2+E3越大，表征第j个数据点之后的数据点为均衡状态下的数据点的可能性越高。
可选的，基于所述基础数据矩阵中的钙离子含量序列计算当前周期中的钙离子异常变化指数，包括：
将钙离子含量序列中离子含量数据点的个数作为自变量，钙离子的含量作为因变量，利用最小二乘非线性拟合算法得到钙离子含量序列对应的拟合函数；
对所述拟合函数求导，得到每个钙离子含量数据点的斜率，所述数据点的鞋标表征添加的阻垢剂的量是否过多；
利用钙离子含量序列中钙离子含量数据点的个数、钙离子含量序列中第(j-1)、第j个钙离子含量数据、第(j-1)个钙离子含量数据点的斜率，计算当前周期中的钙离子异常变化指数；
其中，当前周期中的钙离子异常变化指数的计算方式为：
式子中，Ht表示第t个周围中钙离子异常变化指数，ceil为向上取整函数，Norm为归一化函数，m表示钙离子含量序列中钙离子含量数据点的个数，a3(j-1)和a3j分别代表基础数据矩阵中钙离子含量序列中第(j-1)、第j个钙离子含量数据，Lj-1表示第(j-1)个钙离子含量数据点的斜率，ε为误差项，避免分母取值为0。
可选的，基于阻垢剂的最佳投放量对明胶生产废水进行处理之后，包括：
利用湿式氧化法对处理之后的废水进行处理，并对湿式氧化法对处理之后结构进行达标检测，确定是否符合排放标准。
第二方面，本申请提供一种明胶生产废水智能处理系统，包括：
获取模块，用于获取N个周期的基础数据矩阵，每一周期的所述基础数据矩阵包括当前周期采集的多个维度的数据序列，多个维度的数据序列分别包括：PH值序列、COD含量序列以及钙离子含量序列；
计算模块，用于利用N-1个周期的基础数据矩阵计算得到特征参数，所述特征参数包括N-1个周期对应的阻垢剂的投放量作用指数、钙离子异常变化指数以及阻垢剂的投放量；
处理模块，用于利用神经网络算法对N-1个周期的特征参数进行处理，得到第N个周期对应的阻垢剂的最佳投放量，基于阻垢剂的最佳投放量对明胶生产废水进行处理。
本申请的有益效果，区别于现有技术，本申请的明胶生产废水智能处理方法及系统，包括：获取N个周期的基础数据矩阵，每一周期的所述基础数据矩阵包括当前周期采集的多个维度的数据序列，多个维度的数据序列分别包括：PH值序列、COD含量序列以及钙离子含量序列；利用N-1个周期的基础数据矩阵计算得到特征参数，所述特征参数包括N-1个周期对应的阻垢剂的投放量作用指数、钙离子异常变化指数以及阻垢剂的投放量；利用神经网络算法对N-1个周期的特征参数进行处理，得到第N个周期对应的阻垢剂的最佳投放量，基于阻垢剂的最佳投放量对明胶生产废水进行处理。该方法能够预设当前处理周期中阻垢剂的最佳投放量，提高生产废水的污泥减量效果。
（发明人：孟丽;王勇;邓晓军;李坤全;孔蒙;李作华;王秋兰;张力;刘敏;尹宁宁;李尚银;翟慧;赵兴康;周婷婷;刁雪芹）