误差反向传播的焚烧炉有害物排放达标控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种误差反向传播的焚烧炉有害物排放达标控制系统及方法。它包括焚烧炉、智能仪表、DCS系统、数据接口以及上位机；DCS系统包括控制站和数据库；用于测量易测变量的智能仪表与DCS系统连接，DCS系统通过数据接口与上位机连接。上位机首先对训练样本进行预处理和模糊化，获得新的输入矩阵，然后采用误差反向传播神经网络对新的输入矩阵建立回归模型，获得预测输出，最后对误差反向传播神经网络的输出进行反模糊化，获得系统的输出；上位机还具有模型更新和结果显示的功能。本发明专利技术具有在线测量COD、有效监测COD是否超标、控制COD排放达标、抗噪声和自学习能力强等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种。它包括焚烧炉、智能仪表、DCS系统、数据接口以及上位机；DCS系统包括控制站和数据库；用于测量易测变量的智能仪表与DCS系统连接，DCS系统通过数据接口与上位机连接。上位机首先对训练样本进行预处理和模糊化，获得新的输入矩阵，然后采用误差反向传播神经网络对新的输入矩阵建立回归模型，获得预测输出，最后对误差反向传播神经网络的输出进行反模糊化，获得系统的输出；上位机还具有模型更新和结果显示的功能。本专利技术具有在线测量COD、有效监测COD是否超标、控制COD排放达标、抗噪声和自学习能力强等优点。【专利说明】
本专利技术涉及农药生产领域，具体涉及一种。
技术介绍
我国是农药生产和使用大国，农药生产企业已达4100家左右，其中原药生产企业为500多家，国家农业部统计数据显示2008年I~11月农药总产量达171.1万吨。我国农药品种结构的不合理性更加大了环境治理的难度。据不完全统计，全国农药工业每年排放的废水约为15亿吨。其中，处理达标的仅占已处理的1%。焚烧法是目前处理农药残液和废渣最有效、彻底、应用最普遍的方法。焚烧后废水的化学耗氧量(COD)是农药废液焚烧有害物排放的最重要指标，但是其无法在线测量，离线测量一次需要四五个小时，无法及时反映工况变化和指导实际生产。因此，在实际焚烧过程中，COD严重超标。
技术实现思路
为了克服已有的焚烧炉过程COD无法在线测量、COD严重超标的不足，本专利技术提供一种，其具有在线测量C0D、有效监测COD是否超标、控制COD排放达标、抗噪声和自学习能力强等特点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:误差反向传播的焚烧炉有害物排放达标控制系统，包括焚烧炉、智能仪表、DCS系统、数据接口以及上位机，所述的DCS系统包括控制站和数据库；所述现场智能仪表与DCS系统连接，所述DCS系统与上位机连接，所述的上位机包括:数据预处理模块，用于将从DCS数据库输入的模型训练样本进行预处理，对训练样本中心化，即减去样本的平均值，然后对其进行标准化:计算均值U 其中，TXi为第i个训练样本，是从DCS数据库中采集的生产正常时的关键变量、化学耗氧量(COD)和相应的使COD排放达标时的操作变量的数据，N为训练样本数，反为训练样本的均值，X为标准化后的训练样本。Ox表示训练样本的标准差，Q2x表示训练样本的方差。模糊方程模块，对从数据预处理模块传过来的标准化后的训练样本X，进行模糊化。设模糊方程系统中有c*个模糊群，模糊群k、j的中心分别为vk、则标准化后的第i个训练样本Xi对于模糊群k的隶属度y ik为:【权利要求】1.一种误差反向传播的焚烧炉有害物排放达标控制系统，包括焚烧炉、智能仪表、DCS系统、数据接口以及上位机，所述的DCS系统包括控制站和数据库；所述现场智能仪表与DCS系统连接，所述DCS系统与上位机连接，其特征在于:所述的上位机包括: 数据预处理模块，用于将从DCS数据库输入的模型训练样本进行预处理，对训练样本中心化，即减去样本的平均值，然后对其进行标准化:计算均值: 2.一种用如权利要求1所述的误差反向传播的焚烧炉有害物排放达标控制系统实现的控制方法，其特征在于:所述方法具体实现步骤如下: I )、对农药生产废液焚烧炉有害物排放过程对象，根据工艺分析和操作分析，确定所用的关键变量，从DCS数据库中采集生产正常时所述变量的数据作为训练样本TX的输入矩阵，采集对应的COD和使COD排放达标的操作变量数据作为输出矩阵Y ； 2)、将从DCS数据库输入的模型训练样本进行预处理，对训练样本中心化，即减去样本的平均值，然后对其进行标准化，使得其均值为0，方差为I。该处理采用以下算式过程来完成: 【文档编号】G05B13/04GK103488088SQ201310436939【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日 【专利技术者】刘兴高, 许森琪, 张明明 申请人:浙江大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种误差反向传播的焚烧炉有害物排放达标控制系统，包括焚烧炉、智能仪表、DCS系统、数据接口以及上位机，所述的DCS系统包括控制站和数据库；所述现场智能仪表与DCS系统连接，所述DCS系统与上位机连接，其特征在于：所述的上位机包括：数据预处理模块，用于将从DCS数据库输入的模型训练样本进行预处理，对训练样本中心化，即减去样本的平均值，然后对其进行标准化：计算均值：TX‾=1NΣi=1NTXi---(1)计算方差：σx2=1N-1Σi=1N(TXi-TX‾)---(2)标准化：X=TX-TX‾σx---(3)其中，TXi为第i个训练样本，是从DCS数据库中采集的生产正常时的关键变量、化学耗氧量（COD）和相应的使COD排放达标时的操作变量的数据，N为训练样本数，为训练样本的均值，X为标准化后的训练样本。σx表示训练样本的标准差，σ2x表示训练样本的方差。模糊方程模块，对从数据预处理模块传过来的标准化后的训练样本X，进行模糊化。设模糊方程系统中有c*个模糊群，模糊群k、j的中心分别为vk、vj，则标准化后的第i个训练样本Xi对于模糊群k的隶属度μik为：μik=(Σj=1c*(||Xi-vk||||Xi-vj||)2m-1)-1---(4)式中，m为模糊分类过程中需要的分块矩阵指数，通常取作2，||·||为范数表达式。使用以上隶属度值或者它的变形以获得新的输入矩阵，对于模糊群k，其输入矩阵变形为：Φik(Xi,μik)=1func(μik)Xi---(5)其中func(μik)为隶属度值μik的变形函数，一般取exp(μik)等，Φik(Xi,μik)表示第i个输入变量Xi及其模糊群k的隶属度μik所对应的新的输入矩阵。误差反向传播神经网络作为模糊方程系统的局部方程，设第k个误差反向传播神经网络模糊方程输出层的预测输出为输入为net，与此层相邻的隐含层中任一神经元l的输出为 sl，则有：net=Σlwlk×sl---(6)y^ik=f(net)---(7)式中，wlk是隐层神经元l与输出层神经元之间的连接权，f(·)为神经元的输出函数，通常取为Sigmoid函数，表示为：f(net)=1/(1+e-(net+h)/θ0)---(8)式中，h为输出层神经元的阈值，θ0为陡度参数，用以调节Sigmoid函数的陡度；最后，由反模糊方法中的重心法得到最后的模糊方程系统的输出：y^i=Σk=1c*μiky^ikΣk=1c*μik---(9)即为对应于标准化后的第i个训练样本Xi的COD预报值和使COD排放达标的操作变量值。所述的上位机还包括：判别模型更新模块，用于按设定的采样时间间隔，采集现场智能仪表信号，将得到的实测COD与函数预报值比较，如果相对误差大于10%或实测COD数据不达标，则将DCS数据库中生产正常时的达标的新数据加入训练样本数据，更新模型。结果显示模块，用于将COD预报值和使COD排放达标的操作变量值传给DCS系统，在DCS的控制站显示，并通过DCS系统和现场总线传递到现场操作站进行显示；同时，DCS系统将所得到的使COD排放达标的操作变量值作为新的操作变量设定值，自动执行COD排放达标操作。信号采集模块：用于依照设定的每次采样的时间间隔，从数据库中采集数据。所述的关键变量包括进入焚烧炉的废液流量、进入焚烧炉的空气流量和进入焚烧炉的燃料流量；所述的操作变量包括进入焚烧炉的空气流量和进入焚烧炉的燃料流量。FDA00003849106700014.jpg,FDA00003849106700017.jpg,FDA00003849106700018.jpg,FDA00003849106700025.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴高，许森琪，张明明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：