← Powrót do Soft Sensor
Uzdatnianie wody Pilotaż Infrastruktura komunalna

Soft-sensor jakości ścieków oczyszczonych w oczyszczalni przydomowej

Soft-sensory z uczeniem maszynowym przewidują ChZT i zawiesinę ogólną oczyszczalni przydomowej na podstawie czujników jakości inline: regresja wektorów nośnych osiągnęła R² = 0,96 dla ChZT, a regresja cubist R² = 0,99 dla zawiesiny.

soft-sensorCODTSSwastewatermachine-learning

Rozwiązanie Soft Sensor

Podejście

Soft-sensory o wielu wejściach i jednym wyjściu łączą parametry mierzone przez sprawdzone czujniki inline, aby przewidywać parametry jakości, które w przeciwnym razie wymagają poboru prób i analiz laboratoryjnych. Porównano cztery algorytmy: cząstkowe najmniejsze kwadraty (PLS), regresję wektorów nośnych (SVR), regresję cubist i sieć neuronową regresji kwantylowej (QRNN).

Zmienne wejściowe

  • Mętność
  • Barwa
  • pH
  • Amon (NH₄⁺)
  • Azotany (NO₃⁻)
  • Przewodność elektryczna

Zmienne wyjściowe

  • Chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT)
  • Zawiesina ogólna
  • E. coli

Typ modelu

  • Regresja wektorów nośnych
  • Regresja cubist
  • PLS i QRNN (porównane)

Kluczowe wskaźniki

ChZT — SVR R² = 0,96, MAPE 14,5 %
Publikacja [shyu2023]
Zawiesina — regresja cubist R² = 0,99, MAPE 24,8 %
Publikacja [shyu2023]
E. coli — najlepszy model (cubist) R² = 0,22, MAPE 71,4 % — jeszcze niewystarczające
Publikacja [shyu2023]

Wyniki

  • Na danych jakości z przetestowanej w terenie oczyszczalni przydomowej eksploatowanej prawie dwa lata (56 punktów danych) SVR przewidziała ChZT z R² = 0,96, a regresja cubist zawiesinę z R² = 0,99. E. coli nie udało się dostatecznie przewidzieć (najlepsze R² = 0,22). Autorzy wnioskują, że mimo małego zbioru danych soft-sensory z uczeniem maszynowym mogą dawać użyteczne oszacowania w czasie rzeczywistym parametrów mierzonych offline.

    Publikacja [shyu2023]

Dlaczego to ważne

  • ChZT, zawiesina i E. coli wymagają poboru prób i analiz laboratoryjnych, więc nie dają wglądu w czasie rzeczywistym w pracę oczyszczalni ani w usterki.
  • Analizatory ChZT czasu rzeczywistego istnieją, ale ze względu na koszt i odczynniki nie opłacają się w oczyszczalniach przydomowych; soft-sensor na sprawdzonych czujnikach inline to tańsza droga do ciągłego monitoringu.

Masz wyzwanie w sterowaniu? Porozmawiajmy.

📅 Zarezerwuj 30-min rozmowę techniczną

Źródła

[shyu2023] Artykuł w czasopiśmie 2023
Development of a Soft Sensor Using Machine Learning Algorithms for Predicting the Water Quality of an Onsite Wastewater Treatment System

Shyu, H.-Y., Castro, C. J., Bair, R. A., Lu, Q., Yeh, D. H. — otwarty dostęp.

Przegląd

Soft-sensor przewiduje parametry jakości mierzone w laboratorium (ChZT, zawiesinę) na podstawie parametrów, które czujniki inline mierzą w sposób ciągły, i daje eksploatacji oszacowanie w czasie rzeczywistym między próbkami.

Kiedy stosować ten wzorzec

  • Jakość ścieków oczyszczonych jest kontrolowana analizami laboratoryjnymi, a opóźnienie ogranicza decyzje eksploatacyjne.
  • Analizatory online ChZT lub zawiesiny są dla obiektu za drogie albo odczynniki i serwis są uciążliwe.
  • Niezawodne czujniki inline (mętność, pH, przewodność, biogeny) już są lub można je tanio dodać.

Co pokazuje cytowane badanie — i jego ograniczenia

Dla różnych wyjść wygrały różne algorytmy (SVR dla ChZT, regresja cubist dla zawiesiny), więc modele warto porównywać dla każdego wyjścia osobno. Zbiór danych był mały (56 punktów), a E. coli nie udało się dostatecznie przewidzieć. Soft-sensor do stałej eksploatacji potrzebuje więcej danych, planu ponownej kalibracji i nadzoru nad samymi czujnikami wejściowymi.

Czy ten artykuł był pomocny?

Udostępnij: LinkedIn

Kontakt

Wyślij wiadomość

Odpowiadamy w ciągu 24 godzin.  ·  NDA na żądanie · Bez spamu · Zgodność z RODO

Twoje dane są przetwarzane przez FormSubmit.co i używane wyłącznie do odpowiedzi na Twoje zapytanie. Brak marketingu bez zgody.

Kontakt bezpośredni

Dr. Rafał Noga

Spotkanie

Zarezerwuj 30-minutową rozmowę techniczną bezpośrednio przez Calendly.

Zarezerwuj 30-min rozmowę techniczną

Bądź na bieżąco

Otrzymuj informacje o przemysłowej AI, APC i optymalizacji procesów na swoją skrzynkę.