[发明专利]太阳能海水淡化问题的区间支持向量机模型及优化设计

说明书

技术领域

本专利属于海水淡化领域，具体涉及一种关于海水淡化产水率和成本的两目标支持向量机回归分析与区间多目标进化优化的内容，可用于解决具有区间不确定性的数据回归于区间多目标优化问题。

背景技术

随着人口的增长和经济发展，淡水和常规能源出现短缺，对于提高太阳能海水淡化率、降低淡水成本的研究，越来越引起国内外学者的关注。对于太阳能海水淡化问题的优化，首先要建立淡水产水率、产水成本与热空气温度等输入变量的回归模型。目前，已有的回归方式有多项式回归、径向基函数、神经网络，以及支持向量机等。在论文“中空纤维空气隙式膜蒸馏海水淡化过程的性能模拟与优化”中，利用响应曲面法，模拟标准海水对中空纤维空气隙式膜蒸馏海水淡化过程的影响因子，并对膜通量指标进行了优化，通过面向中心复合设计法实现了基于热料液进水温度、冷凝液进水温度和料液流量的实验优化设计，并建立了响应值与影响因子之间的二次多项式回归模型；在论文“Modelingandgeneticalgorithm-basedmulti-objectiveoptimizationoftheMED-TVCdesalinationsystem”中，针对多效蒸馏热压缩海水淡化系统，采用响应面和最小二乘法，构建全年总费用、增益输入比，以及淡水流量的代理模型，并应用遗传算法，优化上述三个目标。在论文“Variousapproachesinoptimizationofmultieffectsdistillationdesalinationsystemsusingahybridmeta-heuristicoptimizationtool”中，针对基于热蒸汽压缩机的多级蒸馏海水淡化系统，分别采用能量、火用分析和总收入，建立该系统的热力学和经济学模型，并利用由遗传算法和模拟退火形成的混合算法，优化上述模型。

优化海水淡化系统的有效途径是提高能源的利用效率、降低淡化成本，针对海水淡化中不同的目标，也会有不同的优化模型。在论文“反渗透海水淡化系统的优化设计”中，对反渗透海水淡化过程的设计进行了研究。首先针对过程的每个单元，给出了单元操作模型和相关的经济模型；然后，通过一定的变量将这些模型相互关联，并组成系统模型；最后，以年费用最小为目标函数、过程热力学、设备选型、设计要求等为约束，优化反渗透海水淡化系统；在论文“新型太阳能海水淡化装置工作原理及性能优化”中，为了提高装置的性能，以单位淡水产量所消耗的功耗最小为目标函数，建立了装置性能参数优化的数学模型，得到了最优的蒸发温度装置功耗随蒸发温度的变化规律。在论文“Multi-objectiveoptimizationofamembranedistillationsystemfordesalinationofseawater”中，Sharma和Rangaiah通过最大化产水率和最小化能源消耗，优化膜蒸馏海水淡化系统。在论文“Multi-objectivedesignofreverseosmosisplantsintergratedwithsolarrankinecyclesandthermalenergystorage”中，通过考虑给定供水需求条件下的成本和环境影响，建立集成系统的多目标混合整数非线性规划模型，并采用ε约束法，求解上述模型。

同时，在专利CN102163249A中，提出了利用交互式进化优化方法用于解决窗帘设计的GUI平台设计，在人机交互过程中，为用户提供多种个体评价、精确值评价和自动评价，在进化过程中，支持在不同进化代之间使用不同的编码方式和相应的进化算法，方便用户在不同的区域内搜索窗帘方案。

上述技术成果为海水淡化问题模型的建立、运行工况的优化提供了切实可行的方法，但是应当指出的是，现有的方法仍然存在如下的不足：(1)目前，海水淡化实验主要测量的变量有，热空气的温度，环境温度，干空气的流量，蒸发器出口温度与含湿量，冷凝器出口温度与含湿量，由于内部数学关系复杂，且输出的淡水产等具有一定的不确定性，针对这种多输入变量与不确定输出变量之间的关系，至今很少有建立海水淡化问题的不确定回归模型；(2)已有的方法都是建立海水淡化问题的确定单(多)目标优化模型，并采用确定优化方法进行求解，鉴于该问题具有一定的不确定性，且具有相互冲突的输出目标，有必要构建其不确定多目标优化模型，并采用不确定进化优化方法求解；(3)在海水淡化不确定回归和优化过程中，存在着一些参数的设置和结果的输出，对于不熟悉程序代码的人员，很难对其进行修改。因此，建立可视化的GUI平台，是必不可少的。

发明内容