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专利号: 202211245104X
申请人: 成都工业学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种生化反应的人工神经网络智能曝气装置的控制方法,其特征在于,所述人工神经网络智能曝气装置包括:控制器、曝气机、调节池、SBR生化池、MBR膜分离池、出水池、进水水质监测组件和出水水质监测组件;

所述调节池中设置提升泵,用于将汇入调节池的污水抽入SBR生化池;所述SBR生化池用于对污水进行生化反应,并将进行生化反应后的污水汇入MBR膜分离池;所述MBR膜分离池用于对进行生化反应后的污水进行泥水分离,得到过滤后的水;所述出水池用于盛装过滤后的水;所述进水水质监测组件插入调节池,用于采集进水数据,并发送至控制器;所述出水水质监测组件插入SBR生化池,用于采集曝气过程的水质数据,并发送至控制器;所述控制器用于根据进水数据和水质数据,对曝气机的曝气量进行控制;所述曝气机用于对SBR生化池输入氧气;

所述进水水质监测组件包括:流量计、COD检测仪、TP检测仪、TN检测仪、DO检测仪、温度检测仪和pH检测仪;

所述出水水质监测组件包括:COD检测仪、TP检测仪、TN检测仪、DO检测仪、污泥浓度检测仪、pH检测仪和ORP检测仪;

所述控制方法包括以下步骤:

S1、根据进水水质监测组件和出水水质监测组件采集的数据,对神经网络模型进行训练,得到初步训练的神经网络模型;

所述神经网络模型包括:输入层、隐含层和输出层;输入层与输出层的关系为:其中, 为输出层的输出, 为输入层的第 个输入量, 为输入量的数量,为 为第 个输入量对应的实际输出, 为第 个隐藏层神经元第 个输入量对应的径向基中心, 为第 个隐藏层神经元的径向基宽度; 为第 个隐藏层神经元第 个输入量的权重, 为隐藏层神经元的数量, 为第 个隐藏层神经元的权重, 为隐藏层神经元的数量;

所述第 个隐藏层神经元的权重更新公式为:

其中, 为第 次迭代的第 个隐藏层神经元的权重, 为第 次迭代的第 个隐藏层神经元的权重, 为第 次迭代的第 个隐藏层神经元的权重变化量;

所述权重变化量 的公式为:

其中, 为移动步长, 为第 次迭代的梯度均值估计量, 为第 次迭代的梯度统计离散度估计量, 为第 次迭代的衰减因子, 为第 次迭代的衰减因子, 为第 次迭代的梯度均值估计量, 为第 次迭代的梯度统计离散度估计量, 为第 次迭代的输出层的输出, 为常数;

S2、将初步训练的神经网络模型部署在控制器内;

S3、实时采集进水水质监测组件和出水水质监测组件的数据,并输入控制器内,调整初步训练的神经网络模型的网络参数;

S4、根据调整后的神经网络模型,计算得到曝气机的曝气量。

2.根据权利要求1所述的生化反应的人工神经网络智能曝气装置的控制方法,其特征在于,获取所述径向基中心包括以下步骤:A1、计算所有输入量之间的距离,得到样本距离集合;

A2、从样本距离集合选取多个不同的样本距离作为初始中心;

A3、计算多个输入量到每个初始中心的距离;

A4、判断是否存在距离小于距离阈值,若是,则将输入量加入对应的初始中心,得到多个相似集合,若否,则将该距离作为新的初始中心,并跳转至步骤A3,直到所有输入量均分配到相似集合;

A5、根据相似集合中所有输入量,得到径向基中心。

3.根据权利要求2所述的生化反应的人工神经网络智能曝气装置的控制方法,其特征在于,所述步骤A5中径向基中心的计算公式为:其中, 为一个相似集合中第 个隐藏层神经元第 个输入量对应的径向基中心,为相似集合中输入量的数量, 为输入层的第 个输入量。