[发明专利]基于ANFIS与机理模型的污水BOD实时预测方法

说明书

本发明涉及一种基于ANFIS与机理模型的污水BOD实时预测方法，包括以下步骤：步骤S1：基于污水生化需氧量软测量模型，得到生化需氧量历史理论值ρ_BOD；步骤S2：基于现场采样和实验室培养，得到生化需氧量历史实际值；步骤S3：基于生化需氧量历史理论值和生化需氧量历史实际值，得到训练样本和预测样本；步骤S4：基于训练样本，构建ANFIS模型；步骤S5：利用优化算法优化ANFIS模型，基于预测样本得到生化需氧量模型预测值x(t)；步骤S6：基于生化需氧量模型预测值x(t)，得到生化需氧量预测值P(t)。与现有技术相比，可实时精准测量生化需氧量；仅利用生化需氧量的历史时序数据，大大降低数据采集的工作量；无需额外设备，简单易行，造价低。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其是涉及一种基于ANFIS与机理模型的污水BOD实时预测方法。

背景技术

污水处理是个复杂的生化反应过程，在污水生物处理过程中，生化需氧量(biochemical oxygen demand，BOD)是个重要的出水指标，也是重要的检测参数.传统BOD的测量主要采用化学方法通过现场采样、实验室培养，5d后才能得到测量值，无法进行实时在线检测，不能实现废水处理的闭环控制，而市场上现有的实时在线BOD测量仪表造价很高，且实用性差。

目前，缺少可实时精准测量BOD、且造价低的方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于ANFIS与机理模型的污水BOD实时预测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种实时污水生化需氧量预测方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：基于污水生化需氧量软测量模型，得到生化需氧量历史理论值ρ_BOD；

步骤S2：基于现场采样和实验室培养，得到生化需氧量历史实际值；

步骤S3：基于生化需氧量历史理论值和生化需氧量历史实际值，得到训练样本和预测样本；

步骤S4：基于训练样本，构建ANFIS模型；

步骤S5：利用优化算法优化ANFIS模型，基于预测样本得到生化需氧量模型预测值x(t)；

步骤S6：基于生化需氧量模型预测值x(t)，得到生化需氧量预测值P(t)。

所述的污水生化需氧量软测量模型为：

其中，输入变量为曝气流量Q_a、温度T和浊度X，为水中饱和氧溶解度，ρ_DO为水中实际氧溶解度，m₁-m₆为常系数。

所述的为：

其中，H为曝气池的深度，为101.325kPa大气压力时的水中饱和氧溶解度，Z是水中溶解氧的质量浓度。

所述的生化需氧量历史实际值为多个检测点的平均值。

所述的步骤S3包括：

步骤S31：对生化需氧量历史理论值和生化需氧量历史实际值进行差值归一化，得到样本原型；

步骤S32：将训练样本原型分解为多个矢量；

步骤S33：基于多个矢量，得到训练样本和预测样本。

所述的ANFIS模型的推理规则为：