(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111443428.X (22)申请日 2021.11.30 (71)申请人 武汉新烽光电股份有限公司 地址 430000 湖北省武汉市东湖新 技术开 发区光谷大道303号光谷芯中心三期 3-11幢1-5层1厂房单 元 (72)发明人 张家铨　武治国　潘凌　杨伟光　 平张伟　马威　刘冰洋　周久　 (74)专利代理 机构 武汉红观 专利代理事务所 (普通合伙) 42247 代理人 徐春燕 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) G06N 20/00(2019.01) (54)发明名称 一种有机生化反应菌种投放指导方法及系 统 (57)摘要 本发明公开一种有机生化反应菌种投放指 导方法及系统， 所述方法包括： 收集历史水质监 测数据并对部分数据进行数据清洗； 建立机理水 质建模率定模 型， 通过清洗后的历史水质监测数 据来调整机理水质建模率定模型的参数； 基于机 理水质建模率定模型建立专家库， 用于模拟不同 的水质情境、 水动力情境、 污水处理菌种投放量 与水质达标时间之间的对应关系； 通过多种AI模 型建立AI率定建模模型， 通过专家库中数据训练 所述AI率定建模模型； 在污 水处理现场边缘端 通 过训练好的AI率定建模模型进行污水处理菌种 投放量指导。 本发明建立了专家库并融合了多源 异构模型进行有机生化反应菌种投放指导， 可在 现场端实时指导污水处理菌种投放量， 更具有实 际指导作用。 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 CN 114239387 A 2022.03.25 CN 114239387 A 1.一种有机生 化反应菌种投放指导方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 收集历史水质监测数据并对部分数据进行 数据清洗； 建立机理水质建模率定模型， 通过清洗后的历史水质监测数据来调 整机理水质建模率 定模型的参数； 基于机理水质建模率定模型建立专家库， 用于模拟不同的水质情境、 水动力情境、 污水 处理菌种投放 量与水质达标时间之间的对应关系； 通过多种AI模型建立AI率定建模模型， 以专家库中的不同的水质情境、 水动力情境及 对应的水质达标时间为输入、 以对应的污水 处理菌种投放量为输出训练所述A I率定建模模 型； 在污水处 理现场边 缘端通过训练好的AI 率定建模 模型进行污水处 理菌种投放 量指导。 2.根据权利要求1所述的有机生化反应菌种投放指导方法， 其特征在于， 所述历史水质 监测数据包括多种水质指标 的历史监测时间序列数据和对应的历史污水处理菌种投放数 据、 对应的水动力历史监测时间序列数据、 对应的水质指标历史降解过程数据； 所述多种水 质指标包括但不限于COD、 溶解氧、 UV254和BOD； 所述水动力历史监测时间序列数据包括但 不限于水位、 流速和过流断面资料。 3.根据权利要求2所述的有机生化反应菌种投放指导方法， 其特征在于， 所述对部分进 行数据清洗具体包括： 通过数据 清洗工具对多种水质指标的历史监测时间序列数据和水动 力历史监测时间序列数据进行清洗， 所述数据清洗工具包括但不限于卡尔漫滤波、 滤波算 法、 模糊理论、 主成份分析。 4.根据权利要求2所述的有机生化反应菌种投放指导方法， 其特征在于， 所述通过清洗 后的历史水质监测数据来调整机理水质建模率定模型的参数 具体包括： 建立机理水质建模率定模型， 所述机理水质建模率定模型包括但不限于水质完全混合 模型、 CE‑QUAL‑W2、 EFDC、 WAS P、 DELFT3D或H EC‑RAS； 将清洗后的多种水质历史监测时间序列 数据、 对应的历史污水处理菌种投放数据和对 应的清洗后的水动力历史监测时间序列数据输入机理水质建模率定模型， 获取机理水质建 模率定模型输出的水质指标模拟降解过程数据； 通过水质指标历史降解过程数据及水质指标模拟降解过程进行率定验证循环， 调 整机 理水质建模率定模型的参数设定， 直到模型达 到预设的标准效率系数。 5.根据权利要求4所述的有机生化反应菌种投放指导方法， 其特征在于， 所述基于机理 水质建模率定模型建立专家库， 用于模拟不同的水质情境、 水动力情境、 污水 处理菌种投放 量与水质达标时间之间的对应关系具体包括： 分别设定不同水质情境下的多种水质指标的溶度、 不同污水处理菌种投放情境下的污 水处理菌种投放 量、 不同水动力情境下的情况参数； 将不同水质情境下的多种水质指标的溶度、 不同污水处理菌种投放情境下的污水处理 菌种投放量、 不同水动力情境下 的情况参数输入参数调整后的机理水质建模率定模型， 并 分别输出对应情境下的水质指标降解过程数据； 根据对应情境下的水质指标降解过程数据分析对应情境下的水质达标时间， 得到不同 的水质情境、 水动力情境、 污水处 理菌种投放 量与水质达标时间之间的对应关系。 6.根据权利要求1所述的有机生化反应菌种投放指导方法， 其特征在于， 所述通过多种权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114239387 A 2AI模型建立AI率定建模模型， 以专家库中的不同的水质情境、 水动力情境及对应的水质达 标时间为输入， 以对应的污水处 理菌种投放 量为输出， 训练所述AI 率定建模 模型具体包括： 获取多种AI模型组成AI率定建模模型， 所述多种AI模型包括但不限于支持 向量机、 K最 邻近法、 随机梯度下降、 多变量线性回归、 多层感知机、 决策树、 反向传播神经网络、 径向基 函数网络； 将专家库中的不同的水质情境、 水动力情境及对应的水质达标时间分别输入每个AI模 型， 将各个AI模型输出结果通过集平均法计算输出污水处理菌种投放模拟量， 根据污水处 理菌种投放模拟量及专家库中对应的污水 处理菌种投放量进 行率定验证循环 过程， 通过专 家库中对应的污水处 理菌种投放 量调整AI 率定建模 模型的参数设定 。 7.根据权利要求6所述的有机生化反应菌种投放指导方法， 其特征在于， 所述在污水处 理现场边 缘端， 通过训练好的AI 率定建模 模型进行污水处 理菌种投放 量指导具体包括： 将训练好的AI 率定建模 模型部署于各个污水处 理现场边 缘端， 作为 边缘计算AI模型； 在边缘端获取多种水质指标的实时监测时间序列数据和水动力实时监测时间序列数 据并进行 数据清洗； 设定期望水质达标时间； 将清洗后的多种水质指标的实时监测时间序列 数据、 水动力实时监测时间序列数据和 期望水质达标时间输入边 缘计算AI模型， 输出污水处 理菌种投放 量实时指导 值。 8.一种有机生 化反应菌种投放指导系统， 其特 征在于， 所述系统包括： 数据收集模块： 用于数据收集历史水质监测数据并对部分数据进行 数据清洗； 参数调节模块： 用于建立机理水质建模率定模型， 通过清洗后的历史水质监测数据来 调整机理水质建模率定模型的参数； 专家库建立模块： 用于基于机理水质建模率定模型建立专家库， 用于模拟不同的水质 情境、 水动力情境、 污水处 理菌种投放 量与水质达标时间之间的对应关系； 模型构建模块： 用于通过多种AI模型建立AI率定建模模型， 以专家库中的不同的水质 情境、 水动力情境及对应的水质达标时间为输入、 以对应的污水处理菌种投放量为输出训 练所述AI 率定建模 模型； 实时指导模块： 在污水处理现场 边缘端通过训练好的AI率定建模模型进行污水处理菌 种投放量指导。 9.一种电子设备， 其特征在于， 包括： 至少一个处理器、 至少一个存储器、 通信 接口和总 线； 其中， 所述处 理器、 存储器、 通信接口通过 所述总线完成相互间的通信； 所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令， 所述处理器调用所述程序指令， 以实现如权利要求1～7任一项所述的方法。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述计算机可读存储介质存储计算机指 令， 所述计算机指令使计算机实现如权利要求1～7任一项所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114239387 A 3