[发明专利]一种在线检测明胶浓度的软测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测明胶浓度的方法，特别是涉及一种在线检测明胶浓度的软测量方法。

背景技术

明胶企业在生产明胶过程中，提胶工序是生产中较关键的中心工序，提胶工序进度的快慢可影响到整个明胶生产速度。而明胶浓度是提胶过程中最重要的工艺参数，它直接影响着明胶的生产质量，在明胶生产中具有很重要的指导意义。

 目前，明胶企业对明胶浓度的测定采用人工定时采样、离线测量的方法，但由于采样时间间隔较长，人工测定时间滞后较大，不能为自动控制提供检测数据，对指导生产不利。因此，实现对明胶浓度的在线实时检测，对明胶企业提高生产效率和产品质量至关重要。而软测量方法是目前实现明胶浓度测量的最有效、最经济、最快捷的检测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在线检测明胶浓度的软测量方法。该方法实现了明胶浓度的在线实时自动检测，为明胶生产过程实现自动控制提供了检测数据，能够及时指导明胶生产，有利于提高明胶生产质量和提高生产效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种在线检测明胶浓度的软测量方法，所述方法包括以下步骤：进行过程数据的采集，采样数据预处理，建立软测量模型，利用模型计算明胶溶液浓度；进行过程数据的采集为：现场采集不同工况下明胶溶液温度、时间和密度值作为软测量建模的辅助变量；采样数据预处理：包括异常数据的处理、随机误差的处理、归一化处理；建立软测量模型为：建立组合Elman神经网络模型拓扑结构，确定各单一神经网络模型结构和训练算法，进行组合神经网络权值的确定；利用模型计算明胶溶液浓度为：将所求得的各个单一神经网络模型的加权系数带入组合神经网络模型，当组合模型输入为明胶溶液密度、温度和所对应的采样时间时，利用该组合模型即可计算出相应数值，对该数值进行反归一化处理后，便得到明胶浓度值。

    所述的一种在线检测明胶浓度的软测量方法，所述进行过程数据的采集中，温度通过温度传感器读取，通过手持式分光仪检测明胶溶液的浓度值，并用密度计测出溶液的密度。

    所述的一种在线检测明胶浓度的软测量方法，所述异常数据的处理按照Bessel公式计算温度（T）的标准偏差：                                                 ；若某一温度样本数据的偏差（）满足：，则认为是异常数据，予以剔除。

    所述的一种在线检测明胶浓度的软测量方法，所述随机误差的处理将经过误差处理后剩余的温度、密度和粘度数据分别采用平均值滤波算法，去除采样数据中的随机误差。

所述的一种在线检测明胶浓度的软测量方法，所述归一化处理，将经过随机误差处理后的r个温度数据归一化到[0, 1]区间内为：

     ；   ；其中，为第个经过归一化处理后的温度数据，为r个温度采样数据的最小值，为r个采样数据的最大值。

所述的一种在线检测明胶浓度的软测量方法，所述建立组合Elman神经网络模型拓扑结构，将多个Elman神经网络模型组合在一起，构成组合神经网络模型。

所述的一种在线检测明胶浓度的软测量方法，所述确定各单一神经网络模型结构和训练算法，将归一化处理后的r个样本数据分成两组：一组作为各单一神经网络模型的共同初始训练数据集，分别对各单一Elman神经网络进行训练；另一组作为校验数据集，用于校验所建立的神经网络模型。

 所述的一种在线检测明胶浓度的软测量方法，其组合神经网络权值的确定，各权系数的确定采用最小化最大绝对误差作为求解组合神经网络的组合权重的标准。

进一步说明如下：

1.过程数据的采集

    现场采集不同工况下明胶溶液温度（T）、时间（t）和密度（）值作为软测量建模的辅助变量。其中，温度（T）可以通过温度传感器读取，并记录相对应的时间（t），同时，通过手持式分光仪检测明胶溶液的浓度值（c），并用密度计测出溶液的密度（）。将同一时刻记录的明胶溶液温度、时间、密度及浓度值作为一组样本数据（T， t，，c），每隔半小时左右，重复此操作，直到所采集到所需要的样本数为止。

2.采样数据预处理

    、异常数据的处理

对所采集到的各组温度值、密度值和粘度值分别计算其算数平均值为、和；并分别计算其偏差值、、（），按照Bessel公式计算温度（T）的标准偏差：