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基于自注意力机制的污水处理厂精确加药模型预测控制

裴力锋 陈伟杰 徐敬生 吕路

裴力锋, 陈伟杰, 徐敬生, 吕路. 基于自注意力机制的污水处理厂精确加药模型预测控制[J]. 环境工程, 2023, 41(11): 84-92,140. doi: 10.13205/j.hjgc.202311015
引用本文: 裴力锋, 陈伟杰, 徐敬生, 吕路. 基于自注意力机制的污水处理厂精确加药模型预测控制[J]. 环境工程, 2023, 41(11): 84-92,140. doi: 10.13205/j.hjgc.202311015
PEI Lifeng, CHEN Weijie, XU Jingsheng, LÜ Lu. MODEL PREDICTIVE CONTROL FOR ACCURATE DOSING IN WASTEWATER TREATMENT PLANTS BASED ON SELF-ATTENTION MECHANISM[J]. ENVIRONMENTAL ENGINEERING , 2023, 41(11): 84-92,140. doi: 10.13205/j.hjgc.202311015
Citation: PEI Lifeng, CHEN Weijie, XU Jingsheng, LÜ Lu. MODEL PREDICTIVE CONTROL FOR ACCURATE DOSING IN WASTEWATER TREATMENT PLANTS BASED ON SELF-ATTENTION MECHANISM[J]. ENVIRONMENTAL ENGINEERING , 2023, 41(11): 84-92,140. doi: 10.13205/j.hjgc.202311015

基于自注意力机制的污水处理厂精确加药模型预测控制

doi: 10.13205/j.hjgc.202311015
基金项目: 

国家水体污染控制与治理科技重大专项(2017ZX07204)

详细信息
    作者简介:

    裴力锋(1997-),男,硕士研究生,主要研究方向为污水处理厂智慧化。lifengpei@smail.nju.edu.cn

    通讯作者:

    吕路(1975-),男,教授,主要研究方向为大数据与工业污染减排过程控制。esellu@nju.edu.cn

MODEL PREDICTIVE CONTROL FOR ACCURATE DOSING IN WASTEWATER TREATMENT PLANTS BASED ON SELF-ATTENTION MECHANISM

  • 摘要: 污水处理过程精确控制是解决污水处理厂运行成本高和出水水质不达标问题的有效途径,但由于污水处理过程具有非线性、时变性和时滞性等特点,常规的控制方法难以满足需求。提出了一种模型预测控制方法,以实现污水处理厂药剂的精确投加。所构建的模型基于自注意力机制提取输入序列的有效信息,对参数之间复杂的非线性关系进行建模,从而提高预测准确度。使用江苏省某污水处理厂的反硝化滤池数据进行模型训练和测试,并建立与卷积神经网络(CNN)、长短期记忆网络(LSTM)的对比实验。结果表明,对于出水TN、COD和NH4+-N的预测,自注意力模型的平均误差率(MER)、均方误差(MSE)指标均为最好,实现了较为准确的预测。采用粒子群优化算法计算加药量,并将预测控制模型应用于该污水处理厂。2022年1,2月的模型应用结果表明,出水TN的达标率达到95%以上,优化后的加药量比污水处理厂的月平均加药量分别减少28.72%和21.78%。
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  • 收稿日期:  2022-12-08
  • 网络出版日期:  2023-12-25

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