万金泉教授团队

　　近日，华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室万金泉教授团队研发的造纸水质指标智能软测量系统在国内最大新闻纸生产基地广州造纸集团有限公司顺利开机运行，对每天5000吨的造纸工业废水进行24小时实时监测，这是国内外首个水质软测量技术工程化应用，开辟了环境工程水质监测技术的新时代。

　　水质指标快速、准确测定是保障造纸工业废水污染治理效果的重点和难点。现有水质检测仪表时滞性强、检测成本高，影响废水处理运行控制精度。针对上述问题，万金泉教授团队经多年研究，在国内外首次提出基于数据驱动的水质智能软测量系统，通过可瞬间获取的pH、T、DO、ORP等水质参数，利用人工神经网络模型实现关键水质指标（COD、氨氮、总氮等）的智能预测，并通过OPC方式建立软测量模型与实时监测软件之间的数据通信连接，完成水质监测及预警功能。该技术实现了水质监测的数字化智慧运行，具有成本低、无时滞性等优点，彻底改变了传统水质监测手段对化学反应的依赖。

 图1 运行中的造纸水质指标智能软测量硬件

　　万金泉教授团队与广州造纸集团有限公司合作，在该企业废水处理SBR生化池建立了水质指标软测量系统。该系统的核心是使用python编程语言用遗传算法优化的BP神经网络所建立的软测量预测模型。在该预测模型中，利用pH、T、DO、MLSS、EC、ORP六种可在线监测的水质参数作为预测模型输入变量，出水COD、氨氮与总氮作为模型的输出。设定输入量的有效范围，剔除测量异常值，利用主元分析法完成输入变量降维处理，通过遗传算法对BP神经网络初始权值与阈值进行优化后，利用BP算法进行梯度搜索，对数据样本因子与目标值建立联系，提取相应特征值与映射关系，完成模型的学习与训练过程。

图2 造纸工业水质指标智能软测量监测界面    

　　目前，该智能软测量系统经过现场在线训练校正后，运行稳定，SBR生化池出水COD、氨氮、总氮的预测值与真实值相对误差均小于5%，预测精确度达95%以上，实现了SBR生化池出水水质24h实时在线监测与预警功能，为造纸企业环保设施的智能化数字化转型升级打下良好的基础。