[发明专利]一种高锰酸盐指数的水质软测量预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境监测领域，特别涉及高锰酸盐指数的水质软测量预测技术。

背景技术

众所周知，我国水资源十分稀缺，人均占有量仅占世界平均水平的1/4，同时严重的水环境的污染问题,如水污染、水体富营养化、城市黑臭水体、地下水污染等。使水资源问题愈加突出。在农村，我国将近96％的、约80～90亿t/a的农村污水没有治理，严重农村环境污染和河海流域污染，在城市，黑臭水体已然成为一种城市病，所有城市几乎无一幸免。国内大部分河流均受到不同程度的污染。缓解水资源紧张、加大污水净化、减轻水环境污染刻不容缓。

随着水环境保护及污染治理的紧迫，水质监测提供的水质信息尤为重要，水质监测是水环境保护及污染治理的重要基础，其重要性关乎掌握水资源质量状况、以及对用水、污水处理、排污等有效监控。一方面，受污染水体的水质情况都需要通过高锰酸盐指数、氨氮、总氮(TN)、总磷(TP)等关键水质指标的监测提供准确及时的水质动态信息，另一方面，及时有效的污水处理参数监测，对污水处理系统有重大意义，污水的排放必须符合国家污水排放标准中的相关规定，这就要求我们必须检测处理出水中TN、TP、高锰酸盐指数、氨氮等关键参数。因此加强水环境保护及污染治理需要水质监测工作超前发展。

高锰酸盐指数、氨氮、TN、TP等关键水质指标的监测，对于水质处理的控制、过程的优化及诊断起着重要的作用，然而这类水质指标难以测量或不易在线测量，目前主要有人工实验室检测及检测水质的自动分析仪表(水质在线检测仪)。

水质在线自动分析仪，如高锰酸盐指数在线监测仪、TN在线检测仪、高锰酸盐在线检测仪等，在我国发展比较晚，国内产品的测量精确度和可靠性与国外存在一定的差距，存在品种单一、测量精准度低，测量周期长等缺陷，没有完全达到满足测量需求，污水生物处理过程的水质参数无法准确地进行测量。但使用国外的产品存在检修维护困难、价格昂贵等问题，限制了其在水环境保护及污染治理领域的应用。

目前监测解决思路有以下两种：

(1)改进直接测量仪表：按照传统的检测技术发展思路，以硬件形式研制新型的过程测量仪表。但由于污水处理系统是一个复杂的生物化学处理系统，是典型的非线性、多变量、不稳定、大时滞系统，干扰因素众多且不确定，直接研发、改进在线监测仪表，难度大，且监测成本(一次性投入及试剂费用)较高，难以降低。

(2)间接测量：采用间接测量的思路，利用容易获取并且与被测变量相关的测量信息，通过计算估计被测变量。软测量即是这一思想的集中体现，将软测量应用于水环境保护及污染治理中，可实现投资少、实时监测的目的。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种高锰酸盐指数的水质软测量预测方法，在保证高锰酸盐指数的水质软测量预测准确度的同时，降低高锰酸盐指数的水质软测量预测成本。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种高锰酸盐指数的水质软测量预测方法，包括：

数据的获取及分析：获取待测水环境中多个水质监测指标的数据值，每个水处理监测指标被获取到的数据值有多个，多个所述水质监测指标中至少有一个为高锰酸盐指数；

模型的建立：从除所述高锰酸盐指数之外的各水质监测指标中选取若干个水质监测指标，将所选的水质监测指标的数据值形成数据样本集，将所述数据样本集划分为训练集及测试集，利用支持向量机算法对所述训练集进行训练，获得高锰酸盐指数软测量模型；

模型测试：利用所述测试集，通过多次仿真实验的测试，对所述高锰酸盐指数软测量模型进行测试，获得测试结果；

重复执行所述模型的建立和所述模型测试，直至获得的测试结果符合预设条件，将符合所述预设条件的高锰酸盐指数软测量模型作为最终的软测量模型。

本发明实施方式相对于现有技术而言，主要区别及其效果在于：在高锰酸盐指数的软测量预测中，运用多次建模并测试的方法，从众多水质监测指标中，选取到与待测水环境更为合适的指标，使得最终获得的模型可以更为准确稳定地预测出待测水环境中高锰酸盐指数的值。解决了现有技术中，利用同一组水处理监测指标建模，所获得的模型不能准确符合待测水环境的高锰酸盐指数预测，拓展本发明实施方式的应用场景。另外，进一步限定获取到的数据被分为训练集和测试集，两者的数据值可以为不同的数据值，使得测试时，可以利用集外测试，使高锰酸盐指数软测量模型的效果说服力大大提高。