本发明涉及微波加热领域,特别涉及存储介质、微波闪速热解工艺优化方法、装置和设备。
背景技术:
1、生物质快速热解属于热化学领域,通常工艺只需要单一反应单元即可,因此具有工艺简单、成本低廉的优点,故成为了获取生物油产品的主要方式。
2、生物质热解制备生物油的方式包括:经过前期大量试验探索原料性质和工艺条件参数,在无氧或低氧环境下对生物质进行微波闪速热解,而后将热解生成的挥发分气体中可凝结组分快速冷却,从而获得生物油组分。
3、影响生物油产品量的因素很多但错综复杂,目前尚未有明确的结论或论证体系,仅有少量数学模型或基于实验的规律性探索。
4、发明人经过研究发现,现有技术中生物质微波闪速热解制备生物油的生产工艺优化方案,至少存在以下缺陷:
5、通过经验和大量试验校准的方法进行原料和工艺参数的筛选的生产工艺方式,不但效率低下,且优化效果较差,存在泛用性较低和品控不稳定的缺陷。
6、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了提高对于生物质微波闪速热解制备生物油的生产工艺的优化效率和优化效果。
2、本发明提供了一种微波闪速热解工艺优化方法,包括生物油产量预测模型的生成步骤:
3、s11、获取包括有生物质微波闪速热解设备多个参数项的历史数据;所述参数项包括:原料数据类参数项、工艺数据类参数项以及生物油产量类参数项;
4、s12、根据所述历史数据的时间对应关系,生成用于机器学习的建模数据;所述建模数据按照预设划分比例分为训练集和测试集;
5、s13、基于随机森林回归模型,根据所述建模数据生成用于预测生物油产量预测值的生物油产量预测模型,包括:
6、根据所述训练集按预设训练方法建立若干棵决策树,以建立随机森林回归模型;
7、根据所述测试集计算所述随机森林回归模型的决定系数并通过根据预设调参方法对所述随机森林回归模型调参生成所述生物油产量预测模型。
8、优选的,在本发明中,还包括:
9、s14、以原料数据类参数项和工艺数据类参数项为输入,周期性的根据所述生物油产量预测模型生成生物油产量预测值;
10、s15、当所述生物油产量预测值小于预设产量阈值时,将所述原料数据类参数项和所述工艺数据类参数项中的可控参数项进行遍历,以获得所述生物油产量预测值的最大值为目标,通过所述生物油产量预测模型生成各所述可控参数的适配值;所述可控参数的适配值用于优化所述生物质微波闪速热解设备的生产工艺。
11、在本发明的另一面,还提供了一种微波闪速热解工艺优化装置,包括生物油产量预测模型的模型生成单元;所述模型生成单元包括:
12、历史数据获取模块,用于获取包括有生物质微波闪速热解设备多个参数项的历史数据;所述参数项包括:原料数据类参数项、工艺数据类参数项以及生物油产量类参数项;
13、建模数据生成模块,用于根据各所述历史数据的时间对应关系,生成用于机器学习的建模数据;所述建模数据按照预设划分比例分为训练集和测试集;
14、预测模型生成模块,用于基于随机森林回归模型,根据所述建模数据生成用于预测生物油产量预测值的生物油产量预测模型,包括:
15、根据所述训练集按预设训练方法建立若干棵决策树,以建立随机森林回归模型;
16、根据所述测试集计算所述随机森林回归模型的决定系数并通过根据预设调参方法对所述随机森林回归模型调参生成所述生物油产量预测模型。
17、优选的,在本发明中,还包括:
18、结果预测单元,用于周期性的根据所述生物油产量预测模型生成生物油产量预测值;
19、工艺优化单元,用于当所述生物油产量预测值小于预设产量阈值时,将所述原料数据类参数项和所述工艺数据类参数项中的可控参数项进行遍历,以获得所述生物油产量预测值的最大值为目标,通过所述生物油产量预测模型生成各所述可控参数的适配值;所述可控参数的适配值用于优化所述生物质微波闪速热解设备的生产工艺。
20、在本发明实施例的另一面,还提供了一种微波闪速热解工艺优化设备,所述微波闪速热解工艺优化设备包括存储在介质上的计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,当所述程序指令被计算机执行时,使所述计算机执行以上各个方面所述的方法,并实现相同的技术效果。
21、在本发明实施例的另一面,还提供了一种存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现如上任一项所述微波闪速热解工艺优化方法的各个步骤。
22、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
23、本发明基于生物质微波闪速热解制备生物油这一具体的应用场景,建立了基于随机森林回归模型的预测算法;由于随机森林回归模型是基于以往的实验数据,充分考虑多种影响因素的耦合关系;因此本发明生成的生物油产量预测模型能够根据生物质微波闪速热解设备的当前工况快速的对生物油产量进行准确的预测,这样就能够为生物质微波闪速热解设备的工艺优化和设备维护等生产工作提供有效的数据支持。
24、进一步的,在本发明中,还以获得生物油产量预测值的最大值为目标,生成各可控参数的适配值;进而能够获得用于优化生物质微波闪速热解设备的生产工艺的控制策略;由此可知,相比现有技术中的实验室进行数据分析或是人为经验判断,本发明不但具有较强的泛用性和鲁棒性,还能够有效的避免大量重复性劳动的投入,进而提高了微波加热微波闪速热解工艺优化的效率和效果。
25、进一步的,本发明中的在进行模型训练过程中,进行二叉树划分的预剪枝时还考虑了参数的权重因素,通过先行对高权重参数进行最优切分点的计算,来减少不必要的计算量,进而有效地优化计算过程的响应时间。
26、上述说明仅为本发明技术方案的概述,为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施,同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂,以下列举一个或多个优选实施例,并配合附图详细说明如下。
1.一种微波闪速热解工艺优化方法,其特征在于,包括生物油产量预测模型的生成步骤:
2.根据权利要求1所述的微波闪速热解工艺优化方法,其特征在于,还包括:
3.根据权利要求1或2所述的微波闪速热解工艺优化方法,其特征在于,所述根据所述训练集按预设训练方法建立若干棵决策树,以建立随机森林回归模型,包括:
4.根据权利要求1所述的微波闪速热解工艺优化方法,其特征在于,所述根据所述测试集计算所述随机森林回归模型的决定系数,包括:
5.根据权利要求4所述的微波闪速热解工艺优化方法,其特征在于,包括:当所述决定系数r2小于预设值时,通过根据预设调参方法对所述随机森林回归模型调参生成所述生物油产量预测模型,包括:
6.根据权利要求4所述的微波闪速热解工艺优化方法,其特征在于,还包括:
7.根据权利要求4所述的微波闪速热解工艺优化方法,其特征在于,还包括:
8.根据权利要求3所述的微波闪速热解工艺优化方法,其特征在于,通过遍历计算第j层的最优切分变量和最优切分点,包括:遍历param_i-1中的所有参数的所有取值,并采用均方误差计算其损失函数,包括:
9.根据权利要求8所述的微波闪速热解工艺优化方法,其特征在于,在确定每一层的最优划分变量和最优切分点后,还包括:
10.一种微波闪速热解工艺优化装置,其特征在于,包括生物油产量预测模型的模型生成单元;所述模型生成单元包括:
11.根据权利要求10所述的微波闪速热解工艺优化装置,其特征在于,还包括:
12.一种微波闪速热解工艺优化设备,其特征在于,包括:
13.一种存储介质,其特征在于,包括软件程序,所述软件程序适于由处理器执行如权利要求1-9中任一所述微波闪速热解工艺优化方法的步骤。