申请/专利权人：青岛海湾中水有限公司

申请日：2024-04-22

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN118092364B

主分类号：G05B19/418

分类号：G05B19/418

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2024.06.14#实质审查的生效;2024.05.28#公开

摘要：本发明涉及生物数据处理技术领域，尤其涉及一种基于A2O生物池工艺的数学模型辅助控制方法。所述方法包括以下步骤：获取A2O生物池工艺数据；对A2O生物池工艺数据进行数据预处理，生成标准A2O生物池工艺数据；对标准A2OP生物池工艺数据进行动态数据分析，生成A2O生物池动态变化数据；通过传感器获取生物池工业环境感知数据；将A2O生物池动态变化数据输入至预设的A2O生物池工艺的数学模型中进行模拟计算，得到A2O生物池初始输出参数。本发明通过对数学模型中的异常数据和传感器相关联进行局部重采样替换异常数据，同时构建不同紧急传输通道，提高了数学模型的实时性、操作简易性和紧急响应性。

主权项：1.一种基于A2O生物池工艺的数学模型辅助控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：获取A2O生物池工艺数据；对A2O生物池工艺数据进行数据预处理，生成标准A2O生物池工艺数据；对标准A2OP生物池工艺数据进行动态数据分析，生成A2O生物池动态变化数据；步骤S1包括以下步骤：步骤S11：获取A2O生物池工艺数据；步骤S12：对A2O生物池工艺数据进行数据预处理，生成标准A2O生物池工艺数据，其中数据预处理包括数据去噪、数据缺失值处理、数据离群点处理和数据规约；其中数据缺失值处理包括：对A2O生物池工艺数据进行缺失值检测，得到A2O生物池工艺数据缺失值；对A2O生物池工艺数据缺失值和预设的缺失阈值进行对比，当A2O生物池工艺数据缺失值大于或等于预设的缺失阈值时，则删除相应的A2O生物池工艺数据并返回步骤S11进行数据重获取；当A2O生物池工艺数据缺失值小于预设的缺失阈值时，则对相应的A2O生物池工艺数据进行缺失值填充；数据离群点处理包括：利用箱线图对A2O生物池工艺数据进行数据分位点判断，生成数据离群分位点；对数据离群分位点进行平均值计算，并根据计算后的得到的数据离群分位点的平均值对数据离群分位点进行参数替代；步骤S13：对标准A2O生物池工艺数据进行数据时序分析，生成标准A2O生物池工艺时序分析数据；步骤S14：对标准A2O生物池工业时序分析数据进行动态数据筛选，得到A2O生物池动态变化数据，其中A2O生物池动态变化数据包括一级动态关联数据和二级动态关联数据；步骤S14包括以下步骤：步骤S141：对标准A2O生物池工业时序分析数据进行时序变化关联数据检索，生成A2O生物池工业时序变化关联数据；步骤S142：对A2O生物池工业时序变化关联数据进行关联频率分析，生成A2O生物池工业时序变化关联频率数据；步骤S143：将A2O生物池工业时序变化关联频率数据和预设的关联频率阈值进行对比，当A2O生物池工业时序变化关联频率数据大于预设的关联频率阈值时，则将对应的A2O生物池工业时序变化关联频率数据划分为一级生物池工业时序变化关联数据；当A2O生物池工业时序变化关联频率数据小于预设的关联频率阈值时，则将对应的A2O生物池工业时序变化关联频率数据划分为二级生物池工业时序变化关联数据；步骤S144：对一级生物池工业时序变化关联数据和二级生物池工业时序变化关联数据进行变化幅度计算，得到一级生物池工业时序数据变化幅度和二级生物池工业时序数据变化幅度；步骤S145：根据一级生物池工业时序数据变化幅度对一级生物池工业时序变化关联数据进行动态关联数据筛选，生成一级动态关联数据；根据二级生物池工业时序数据变化幅度对二级生物池工业时序变化关联数据进行动态关联数据筛选，生成二级动态关联数据；步骤S2：通过传感器获取生物池工业环境感知数据；将A2O生物池动态变化数据输入至预设的A2O生物池工艺的数学模型中进行模拟计算，得到A2O生物池初始输出参数；利用生物池工业环境数据对A2O生物池初始输出参数进行环境异常调整，生成A2O生物池输出修正参数；步骤S2包括以下步骤：步骤S21：通过部署传感器获取生物池工艺环境数据，其中传感器部署包括溶解氧传感器部署、氨氮传感器部署、PH传感器部署和温度传感器部署；步骤S22：构建A2O生物池工艺的数学模型，并将A2O生物池动态变化数据输入至A2O生物池工艺的数学模型中进行模拟计算，得到A2O生物池初始输出参数集；步骤S23：对A2O生物池初始输出参数集进行异常检测，得到生物池异常输出数据；根据生物池工艺环境数据对生物池异常输出数据进行异常参数校正，生成生物池异常参数调整值；步骤S23包括以下步骤：步骤S231：对A2O生物池初始输出参数集进行数据环境影响特征分析，生成数据环境影响特征因子；步骤S232：基于数据环境影响特征因子利用K均值聚类算法对A2O生物池初始输出参数集进行聚类数确定，得到环境特征聚类数；步骤S233：将环境特征聚类数作为聚类中心，并对A2O生物池初始输出参数集和聚类中心进行数据点距离计算，生成数据点-聚类中心距离数据；步骤S234：根据数据点-聚类中心距离数据进行聚类簇划分，生成聚类簇划分数据；对聚类簇划分数据进行簇中数据点均值计算，得到簇中数据点均值；利用簇中数据点均值对聚类中心进行迭代，从而生成迭代聚类中心；步骤S235：对A2O生物池初始输出参数集和其所属簇的聚类中心进行异常距离判别，生成生物池异常输出数据集；步骤S236：通过一级动态关联数据和二级动态关联数据对生物池异常输出数据集进行异常数据点集标记，得到一级动态关联异常数据点集和二级动态关联异常数据点集；步骤S237：基于生物池工艺环境数据对一级动态关联异常数据点集和二级动态关联异常数据点集进行异常参数校正，生成生物池异常参数调整值；步骤S237包括以下步骤：步骤S2371：对一级动态关联异常数据点集和二级动态关联异常数据点集进行异常数据环境影响因子分析，生成异常数据环境影响因子；步骤S2372：根据生物池工艺环境数据对异常数据环境影响因子进行异常数据所属环境部署传感器筛选，得到异常数据所关联的传感器；步骤S2373：对异常数据所关联的传感器进行数据重采样，得到重采样数据；根据重采样数据对一级动态关联异常数据点集进行替换，并返回步骤S23进行再次异常检测，得到第二次生物池异常输出数据集；步骤S2374：将第二次生物池异常输出数据集和生物池异常输出数据集进行动态关联异常数据点集判别，当第二次生物池异常输出数据集中的一级动态关联异常数据点集和二级动态关联异常数据点集的数量都减少时，则生成生物池异常参数调整值；步骤S2375：当第二次生物池异常输出数据集中的一级动态关联异常数据点集数量减少而二级动态关联异常数据点集的数量没有减少时，则根据重采样数据对一级动态关联异常数据点集和二级动态关联异常数据点集进行替换并重新返回步骤S23；步骤S24：根据生物池异常输出调整值对A2O生物池初始输出参数集进行环境异常识别调整，生成A2O生物池输出修正参数；步骤S3：对A2O生物池输出修正参数进行控制指令编码，生成A2O生物池工艺调节控制指令；根据基于PID控制器对A2O生物池工艺调节控制指令进行控制传输通道构建，生成紧急控制传输通道和普通控制传输通道；步骤S4：对A2O生物池工艺调节控制指令进行指令紧急度评估，得到指令紧急度评估数据；利用紧急控制传输通道和普通控制传输通道基于指令紧急度评估数据对A2O生物池工艺调节控制指令进行A2O生物池工艺响应调节，以生成生物池工艺响应调节最优数据；步骤S4包括以下步骤：步骤S41：对A2O生物池工艺调节控制指令进行指令紧急度评估，得到指令紧急度评估数据；步骤S42：根据指令紧急度评估数据对A2O生物池工艺调节控制指令进行通道传输判断，当指令紧急度评估数据大于预设的标准紧急度评估阈值时，则将A2O生物池工艺调节控制指令利用紧急控制传输通道进行快速反馈，生成紧急生物池工艺调整机制；步骤S43：当指令紧急度评估数据小于或等于预设的标准紧急度评估阈值时，则将A2O生物池工艺调节控制指令利用紧急控制传输通道进行普通反馈，生成普通生物池工艺调整机制；步骤S44：通过紧急生物池工艺调整机制和普通生物池工艺调整机制进行A2O生物池工艺响应调节，以生成生物池工艺响应调节最优数据。

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百度查询： 青岛海湾中水有限公司 一种基于A2O生物池工艺的数学模型辅助控制方法

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