高维稀疏数据驱动的城市固废焚烧过程二噁英排放智能检测

"本书由2022年度国家科技出版基金资助出版。 全书彩图配以二维码形式展示。"

本书面向国家污染防治的重大需求，结合从实际复杂工业过程所提炼的针对产品质量、环保指标等难测参数检测的一类稀疏高维数据智能建模问题，以北京某城市固废焚烧(MSWI)过程为研究对象，对其所排放污染物(二噁英)浓度的智能检测技术进行系统、深入的论述，包括基于特征约简、集成学习、虚拟样本生成和群智能优化的建模技术。研究面向MSWI二噁英排放建模的人工智能算法，为实现该过程运行优化和城市污染排放控制提供有力支撑，对促进生态环境可持续发展具有积极的作用。
本书是首部涉及城市固废焚烧过程污染物排放浓度智能建模的专著，可供高校教师、研究生、高年级本科生和从事MSWI的工程技术人员学习、参考。

"汤健，教授，北京工业大学。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金和北京市自然科学基金面上项目共4项，发表SCI论文30余篇，出版英文专著1部、中文专著2部，申请或授权发明专利50余项。 乔俊飞，北京工业大学副校长，主要从事复杂系统智能特征建模、自组织控制和多目标化领域的研究工作。"

第1章绪论1
1.1研究背景和意义1
1.2工业过程高维数据软测量技术研究现状5
1.2.1模型输入维数约简7
1.2.2神经网络集成建模理论8
1.2.3选择性集成建模11
1.2.4模型泛化性能评价与超参数优化13
1.2.5建模数据期望概率分布14
1.3工业过程稀疏数据完备技术研究现状15
1.3.1小样本数据集概述15
1.3.2虚拟样本生成简介16
1.3.3虚拟样本的定义和内涵17
1.3.4回归建模VSG的分类18
1.3.5回归建模VSG的要点19
1.3.6回归建模VSG的难点22
1.4城市固废焚烧过程二噁英排放浓度检测现状22
1.4.1离线直接检测法23
1.4.2指示物/关联物在线间接检测法26
1.4.3软测量检测法29
1.5DXN检测存在的问题32
1.5.1检测技术的发展阶段与关联性32
1.5.2不同DXN检测法的优势与互补性36
1.5.3不同DXN检测法的局限性37
1.6主要内容38
参考文献41
第2章面向二噁英排放检测的MSWI过程特性分析59
2.1引言59
2.2基于炉排炉的MSWI过程工艺描述59
2.2.1固废储运系统61
2.2.2固废燃烧系统61
2.2.3余热交换系统64
2.2.4蒸汽发电系统64
2.2.5烟气处理系统65
2.2.6烟气排放系统65
2.3MSWI过程的DXN生成机理与排放控制66
2.3.1DXN的起源与结构66
2.3.2DXN的生成机理67
2.3.3DXN的排放控制措施70
2.4影响DXN排放浓度的因素71
2.4.1DXN的生成、吸附和排放过程71
2.4.2DXN排放影响因素分析73
2.5DXN排放浓度软测量的难点74
参考文献75
第3章基于SEN核学习算法的MSWI过程二噁英排放软测量77
3.1引言77
3.2建模策略78
3.3算法实现79
3.3.1基于先验知识预处理79
3.3.2候选子子模型构建79
3.3.3候选SEN子模型构建81
3.3.4SEN模型构建82
3.4实验验证83
3.4.1基准数据集83
3.4.2国外文献的DXN数据集87
参考文献91
第4章基于特征约简与SEN的MSWI过程二噁英排放软测量93
4.1引言93
4.2建模策略94
4.3算法实现95
4.3.1数据采集与预处理95
4.3.2基于变量投影重要性的输入特征选择96
4.3.3基于训练样本构造策略的SEN软测量模型97
4.4实验验证102
4.4.1国外文献DXN数据集102
4.4.2国内工业DXN数据集106
参考文献110
第5章基于潜在特征SEN建模的MSWI过程二噁英排放软测量112
5.1引言112
5.2建模策略113
5.3算法实现117
5.3.1广义子系统划分117
5.3.2潜在特征提取与初选118
5.3.3潜在特征度量与再选119
5.3.4自适应SEN建模120
5.4应用研究123
5.4.1基准数据集123
5.4.2工业数据集134
5.4.3分析与讨论147
参考文献152
第6章基于多层特征选择的MSWI过程二噁英排放软测量154
6.1引言154
6.2建模策略155
6.3算法实现158
6.3.1基于单特征相关性的第1层特征选择158
6.3.2基于多特征冗余性的第2层特征选择161
6.3.3基于模型性能的第3层特征选择与模型构建163
6.4应用研究164
6.4.1数据描述164
6.4.2建模结果165
6.4.3方法比较173
参考文献175
第7章改进VSG及其在MSWI过程二噁英排放软测量中的应用177
7.1引言177
7.2预备知识178
……