一种基于模型自适应更新的智能加矾投加方法技术

本发明专利技术提供一种基于模型自适应更新的智能加矾投加方法，包括：步骤S1，根据获取的一训练样本集对预先构建的一加矾投加量模型进行训练，使得所述加矾投加量模型能够根据输入的原水水质指标反馈加矾投加量；步骤S2，持续采集原水水质与加矾投加量数据，作为新样本集，将所述新样本集与所述训练样本集进行合并，得到新的训练样本集；步骤S3，周期性的调用所述加矾投加量模型，根据所述新的训练样本集进行所述加矾投加量模型的自适应更新。有益效果：通过机器学习建模，能够准确计算出加矾投加量，实现精准投加；同时，结合模型的自适应更新，定时进行更新迭代，迅速响应数据分布变化情况，缩短模型滞后周期，保障供水安全，进一步实现智慧化水厂。实现智慧化水厂。实现智慧化水厂。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模型自适应更新的智能加矾投加方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，尤其涉及一种基于模型自适应更新的智能加矾投加方法。

技术介绍

[0002]在自来水厂的水质净化过程中，絮凝剂的投加起到了关键作用。通过投加絮凝剂，胶体颗粒会脱稳并形成微絮凝体，进一步通过碰撞凝聚形成密实絮凝体，从而提高水质的沉淀性能。絮凝效果对于饮用水的水质具有重要影响。
[0003]目前，自来水厂通常采用人工观察沉淀池的絮凝效果，并根据长期经验调整絮凝剂的投加量。然而，这种方法存在很大的主观性。另外，一些水厂也尝试使用在线水质监测仪器来分析原水水质与絮凝剂投加之间的关系，并进行建模。然而，由于部分地区原水水质变化较快，可能受到季节性温度、暴雨、台风等极端天气的影响，训练好的模型只能在较短时间内发挥较好的效果。随着数据分布的偏移过大，模型的效果明显下降，难以保障水质的安全性。
[0004]因此，需要一种更可靠、准确的方法来评估和调整絮凝剂的投加量，以确保水质的安全性。

技术实现思路

[0005]为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种基于模型自适应更新的智能加矾投加方法，结合实时监测技术和先进的数据分析算法，对原水水质进行实时监测和分析，并根据监测结果自动调整絮凝剂的投加量；同时，实现对水质变化的及时响应，提高絮凝效果的稳定性和准确性，从而保障饮用水的水质安全。
[0006]本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：
[0007]一种基于模型自适应更新的智能加矾投加方法，包括：
[0008]步骤S1，根据获取的一训练样本集对预先构建的一加矾投加量模型进行训练，使得所述加矾投加量模型能够根据输入的原水水质指标反馈加矾投加量；
[0009]步骤S2，持续采集原水水质与加矾投加量数据，作为新样本集，将所述新样本集与所述训练样本集进行合并，得到新的训练样本集；
[0010]步骤S3，周期性的调用所述加矾投加量模型，根据所述新的训练样本集进行所述加矾投加量模型的自适应更新。
[0011]优选地，所述步骤S1中所述训练样本集的获取步骤包括：
[0012]步骤S11，每间隔一第一预设时间Δt采集一次原水历史数据，以t时刻前后一第二预设时间段内的所述原水历史数据为一组，并取一组原水历史数据的均值作为t时刻的原水历史数据，作为一条样本，并按此方式将采集的所有历史数据组成样本集合；
[0013]步骤S12，根据沉淀池出水浊度进行样本集合的数据筛选，将不满足沉淀池出水浊度要求范围的样本从所述样本集合中删除，根据保留的所有样本得到所述训练样本集。
[0014]优选地，所述步骤S11中，所述原水历史数据包括原水水质指标、加矾投加量、沉淀池出水浊度；所述原水水质指标包括浊度、温度、PH值、氨氮、化学需氧量、原水电导率中的至少一种。
[0015]优选地，所述步骤S11中，t时刻的加矾投加量(或原水水质指标)及对应的所述沉淀池出水浊度的具体公式如下：
[0016][0017][0018]其中，y分别表示加矾投加量(或原水水质指标)，下标表示时刻，Δt表示间隔的所述第一预设时间；NΔt表示前后第二预设时间段，N＝1,2,3
…
；z
t
表示t时刻加矾投加量对应的沉后浊度，下标表示时刻；T表示絮凝沉淀时间。
[0019]优选地，所述步骤S1中，所述加矾投加量模型基于梯度提升的决策树模型进行建模。
[0020]优选地，所述步骤S1还包括：
[0021]对所述加矾投加量模型的超参数进行调优。
[0022]优选地，所述步骤S1中，采用贝叶斯优化算法进行超参数调优，所述超参数调优的步骤包括：
[0023]定义目标函数：
[0024][0025]其中，θ表示所述加矾投加量模型的超参数；y
i
表示第i个样本d实际加矾流量，f(θ,xi)表示在超参数θ下所述加矾投加量模型预测的加矾流量；
[0026]建立先验模型：采用高斯过程作为先验模型，以估计所述目标函数在不同输入点处的值，并给出估计的不确定性；
[0027]选择下一个采样点：在每次迭代中，根据所述先验模型，使用采样函数评估每个候选点的价值，选择下一个要采样的点；
[0028]评估所述目标函数：获取选择的所述采样点处所述目标函数的真实评估值；
[0029]更新所述先验模型：将选择的所述采样点和对应的所述真实评估值，作为新的观测结果添加到所述高斯过程中，得到更新后的后验模型；
[0030]判断停止条件：判断是否满足停止条件，若不满足则重新选择下一个采样点，直到满足所述停止条件；
[0031]输出最优解：在满足所述停止条件时结束迭代过程，根据先验模型的预测输出最优超参数。
[0032]优选地，所述加矾投加量模型的超参数包括：迭代次数、学习率、树深度、正则化系数。
[0033]优选地，所述步骤S1还包括：
[0034]将训练好的所述加矾投加量模型的模型文件保存在指定路径中；
[0035]所述步骤S3包括：
[0036]从所述指定路径中读取所述加矾投加量模型，并在预先设定好的测试用例上进行运行，以获取运行后输出的状态码；
[0037]在所述状态码表示所述模型文件能够反馈输出且输出值的误差在预设阈值内，则使用最新的所述模型文件，并删除原有的模型文件。
[0038]优选地，所述步骤S3包括：
[0039]通过定期调用指令进行周期性调用，以自动定时更新所述加矾投加量模型。
[0040]本专利技术技术方案的优点或有益效果在于：
[0041]本专利技术通过机器学习建模，能够准确计算出加矾投加量，避免人工计算的误差，实现精准投加，从而更好地控制水质；同时，结合模型的自适应更新，使得模型能够定时的进行更新迭代，迅速响应数据分布变化情况，缩短模型滞后周期，保障供水安全，进一步实现智慧化水厂。
附图说明
[0042]图1为本专利技术的较佳实施例中，基于模型自适应更新的智能加矾投加方法的流程示意图；
[0043]图2为本专利技术的较佳实施例中，训练样本集获取步骤的流程示意图；
[0044]图3为本专利技术的较佳实施例中，超参数调优步骤的流程示意图。
具体实施方式
[0045]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0046]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0047]本专利技术实施例旨在针对沉淀池加药环节采取人工投加、粗放式的加药模式，加矾影响因子考虑单一，无法实现精准控制投加量等问题。同时考虑到加矾受到季节性温度、暴雨、台讯等极端天气影响本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模型自适应更新的智能加矾投加方法，其特征在于，包括：步骤S1，根据获取的一训练样本集对预先构建的一加矾投加量模型进行训练，使得所述加矾投加量模型能够根据输入的原水水质指标反馈加矾投加量；步骤S2，持续采集原水水质与加矾投加量数据，作为新样本集，将所述新样本集与所述训练样本集进行合并，得到新的训练样本集；步骤S3，周期性的调用所述加矾投加量模型，根据所述新的训练样本集进行所述加矾投加量模型的自适应更新。2.根据权利要求1所述的基于模型自适应更新的智能加矾投加方法，其特征在于，所述步骤S1中所述训练样本集的获取步骤包括：步骤S11，每间隔一第一预设时间Δt采集一次原水历史数据，以t时刻前后一第二预设时间段内的所述原水历史数据为一组，并取一组原水历史数据的均值作为t时刻的原水历史数据，作为一条样本，并按此方式将采集的所有历史数据组成样本集合；步骤S12，根据沉淀池出水浊度进行样本集合的数据筛选，将不满足沉淀池出水浊度要求范围的样本从所述样本集合中删除，根据保留的所有样本得到所述训练样本集。3.根据权利要求2所述的基于模型自适应更新的智能加矾投加方法，其特征在于，所述步骤S11中，所述原水历史数据包括原水水质指标、加矾投加量、沉淀池出水浊度；所述原水水质指标包括浊度、温度、PH值、氨氮、化学需氧量、原水电导率中的至少一种。4.根据权利要求2所述的基于模型自适应更新的智能加矾投加方法，其特征在于，所述步骤S11中，t时刻的加矾投加量(或原水水质指标)及对应的所述沉淀池出水浊度的具体公式如下：式如下：其中，y分别表示加矾投加量(或原水水质指标)，下标表示时刻，Δt表示间隔的所述第一预设时间；NΔt表示前后第二预设时间段，N＝1,2,3
…
；z
t
表示t时刻加矾投加量对应的沉后浊度，下标表示时刻；T表示絮凝沉淀时间。5.根据权利要求1所述的基于模型自适应更新的智能加矾投加方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述加矾投加量模型基于梯度提升的决策树模型进行建模。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：代艳格，樊海宇，杨小华，秦爱冬，张振华，赵伟康，
申请(专利权)人：上海威派格智慧水务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：