基于环境参数设计废水蒸发池低排放系统的方法与流程

本发明涉及水工领域的一种排放系统设计，尤其涉及一种基于环境参数设计废水蒸发池低排放系统的方法。

背景技术：

1、随着近年环保政策的发力，水资源的保护越来越受到各方面的重视，废水零排放逐渐受到各方青睐。零排放，是指无限地减少污染物和能源排放直至到零的活动，就其内容而言，一是要控制生产过程中不得已产生的能源和资源排放，将其减少到零；另一含义是将那些不得已排放出的能源、资源充分利用，最终消灭不可再生资源和能源的存在，废水零排放是指工业水经过重复使用后，将这部分含盐量和污染物高浓缩成废水全部(99％以上)回收再利用，无任何废液排出工厂，水中的盐类和污染物经过浓缩结晶以固体形式排出厂送垃圾处理厂填埋或将其回收作为有用的化工原料。

2、其中蒸发池在废水零排放处理系统中是非常经济的做法，建造蒸发池时需要考虑蒸发池面积大小，布置地点、环境、预设最高液位以及曝气口布置及孔深等都是需要考虑的问题，目前大部分的蒸发池都有着占地面积大，造价高的缺陷，如何缩小蒸发池面积和造价成为了困扰市场的一个主要问题。

技术实现思路

1、鉴于目前蒸发池存在的占地面积大，造价高的问题，本发明提供一种基于环境参数设计废水蒸发池低排放系统的方法，能够通过大数据挖掘，对特定环境参数数据进行基于建立foa参数优化的模糊隶属度属性最小二乘法的目标信息参数匹配，实现间隔、曝气口布置及孔深、风机压力与曝气量数据归集，完成废水蒸发池低排放系统设计，通过增大废水蒸发池的曝气量，减少了蒸发池占地面积和工程造价，结合温度、湿度等参数选择适宜时间进行曝气，实现了降本增效的智能化控制。

2、为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

3、一种基于环境参数设计废水蒸发池低排放系统的方法，所述基于环境参数设计废水蒸发池低排放系统的方法包括以下步骤：

4、基于目标信息参数映射任务属性参数，获得典型样本库；

5、基于典型样本库进行样本特征提取与派生，生成任务属性参数扩展样本库；

6、建立模糊集合与模糊隶属度属性最小二乘支持向量机模型；

7、使用模糊集合与模糊隶属度属性最小二乘支持向量机模型进行目标信息参数匹配，获取样本库索引号n；

8、根据样本库索引号n在扩展样本库中匹配对应规则n样本库，输入目标信息参数匹配方案样本，萃取输出最佳任务属性参数。

9、依照本发明的一个方面，所述目标信息参数包括废水蒸发池位置、环境与液位，所述任务属性参数包括废水蒸发池的间隔、曝气口布置及孔深、风机压力与曝气量。

10、依照本发明的一个方面，所述基于目标信息参数映射任务属性参数，获得典型样本库的方法为：基于废水蒸发池位置、环境与液位的时间序列目标信息参数映射间隔、曝气口布置及孔深、风机压力与曝气量任务属性参数，获得典型样本库多规则原始数据特性信息样本。

11、依照本发明的一个方面，所述基于典型样本库进行样本特征提取与派生，生成任务属性参数扩展样本库的方法为：基于有限数据的典型样本库，通过样本特征提取与派生网络，生成符合典型样本库规则的全局目标信息参数与任务属性参数扩展样本库。

12、依照本发明的一个方面，所述建立模糊集合与模糊隶属度属性最小二乘支持向量机模型的方法包括：创建样本的模糊集合；建立模糊集合与模糊隶属度属性最小二乘支持向量机(fls-svm)模型；

13、所述创建样本的模糊集合包括：以函数集合e＝{(xi,yi)|i＝1,2,3,…,l}为训练样本集，x∈r′，y∈r分别为样本集合输入及输出变量，其中l代表训练样本集参数个数，将所有输入特征向量集构建为输入样本集合，即论域的形成，通过样本集合输入量xi对模糊向量特征子集p的隶属度δi贡献度对论域进行修正，修正度与贡献度反相关；

14、为样本集合输入量从低维至高维空间映射的函数表示，其样本集合输入量与高维映射点之间的欧氏距离为:

15、

16、则元素xi和其他元素间的距离平均值为:

17、

18、那么样本点xi的模糊隶属函数δi为:

19、

20、所述建立模糊集合与模糊隶属度属性最小二乘支持向量机模型包括：将输入样本集中的样本集合输入量xi与对应隶属度函数δi的积，计算训练输出样本集x':

21、x′＝(xiδi)′t＝1

22、fls-svm决策函数为：

23、

24、其中，ω代表权值向量，是非线性输入特征向量从空间映射至多维空间线性回归的特征表示，x∈r′。b为偏置函数。经验风险r′emp为以下二次项表达式:

25、

26、则构造的结构风险函数r'是:

27、

28、则问题的优化目标可以表示为:

29、

30、

31、拉格朗日乘子法的对偶变换由输入特征参数在空间域的函数内积变换技巧函数表示

32、

33、由kkt条件得出:

34、

35、整理原式可得:

36、

37、经过中心函数的构建和矩阵转换，得到矩阵方程为:

38、

39、其中建立模糊集合与模糊隶属度属性最小二乘支持向量机模型的决策方程为

40、

41、依照本发明的一个方面，所述使用模糊集合与模糊隶属度属性最小二乘支持向量机模型进行目标信息参数匹配，获取样本库索引号n的方法为：基于特定目标信息参数激励，经过foa参数优化模糊隶属度属性最小二乘支持向量机进行分类识别后，确定特定目标信息参数激励所属的任务属性参数类别，根据该任务属性参数类别给出呼应样本库索引号n。

42、依照本发明的一个方面，所述根据样本库索引号n在扩展样本库中匹配对应规则n样本库，输入目标信息参数匹配方案样本，萃取输出最佳任务属性参数的方法为：根据样本库索引号n在派生扩展样本库中匹配对应规则n样本库，在规则n样本库检索与特定输入目标信息参数欧氏距离最小且匹配度合适的符合废水蒸发池低排放系统设计的间隔、曝气口布置及孔深、风机压力与曝气量方案样本，萃取并输出其中最佳间隔、曝气口布置及孔深、风机压力与曝气量属性参数。

43、依照本发明的一个方面，所述建立模糊集合与模糊隶属度属性最小二乘支持向量机模型还包括：在自定义参数搜索空间，根据果蝇嗅觉算法进行全局变步长搜索，并针对环境液位参数等参数集组合以视觉变步长搜索将间隔、曝气口布置及孔深等预处理数据导入svm利用模糊集合与模糊隶属度属性对其进行验证与分类，以交叉验证实现最优svm模型确定。

44、依照本发明的一个方面，所述废水蒸发池低排放系统由风机动力系统、输送系统以及蒸发池区块曝气系统组成，其中风机动力系统由进口过滤器、进口消音器、罗茨风机、出口消音器、膨胀节、安全阀、流量计及止回阀组成，输送系统由不同口径的upvc管规则配置首尾锚固衔接，蒸发池区块曝气系统由计量传感系统、开孔曝气upvc管、upvc三通以及堵头等组成，所述计量传感系统包括液位计、温度计、湿度计，所述曝气upvc管以向上开孔2×φ20mm设计。

45、一种基于环境参数设计废水蒸发池低排放系统的决策方法，包括以下步骤：

46、基于环境参数设计废水蒸发池低排放系统的方法，获得扩展样本库以及模糊集合与模糊隶属度属性最小二乘支持向量机模型；

47、使用模糊集合与模糊隶属度属性最小二乘支持向量机模型进行目标信息参数匹配，获取样本库索引号n；

48、根据样本库索引号n在扩展样本库中匹配对应规则n样本库，输入目标信息参数匹配方案样本，萃取输出最佳任务属性参数。

49、本发明实施的优点：本发明提供一种基于环境参数设计废水蒸发池低排放系统的方法，包括以下步骤：基于目标信息参数映射任务属性参数，获得典型样本库；基于典型样本库进行样本特征提取与派生，生成任务属性参数扩展样本库；建立模糊集合与模糊隶属度属性最小二乘支持向量机模型；使用模糊集合与模糊隶属度属性最小二乘支持向量机模型进行目标信息参数匹配，获取样本库索引号n；根据样本库索引号n在扩展样本库中匹配对应规则n样本库，输入目标信息参数匹配方案样本，萃取输出最佳任务属性参数。通过大数据挖掘和智能算法，完成废水蒸发池低排放系统设计，根据蒸发池周边设置的温度和湿度计检测，选择当地蒸发量最高的区段时间，开启罗茨风机，达到以最小的投入获得最优废水蒸发池低排放系统设计方案，通过增大废水蒸发池的曝气量，减少了蒸发池占地面积和工程造价，结合温度、湿度等参数选择适宜时间进行曝气，实现了降本增效的智能化控制。