本發(fā)明涉及生物質(zhì)含氮雜環(huán)含量的調(diào)控相關(guān)，尤其是涉及生物質(zhì)水熱液化含氮雜環(huán)化合物的調(diào)控方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、由于化石資源緊缺，加之化石資源引起的氣候問題與環(huán)境問題日益突出，為滿足“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，化石資源的替代勢在必行。醫(yī)藥、溶劑等領(lǐng)域的高值含氮雜環(huán)化學(xué)品(以下簡稱n-h)一般由化石資源加工而來，利用生物質(zhì)原料替代化石資源生產(chǎn)高值n-h意義重大。

2、受生物質(zhì)原料的組成和水熱反應(yīng)參數(shù)等因素影響，液化產(chǎn)物中的n-h的類型及含量差異巨大。傳統(tǒng)的實(shí)驗研究主要是對制備出來的含氮雜環(huán)產(chǎn)品的性質(zhì)進(jìn)行測量，主要探究反應(yīng)條件對含氮雜環(huán)的影響。目前，主要通過嘗試?yán)蒙镔|(zhì)元素組成與水熱液化條件預(yù)測含氮雜環(huán)含量，但元素組成檢測方法對生物質(zhì)組成的描述進(jìn)行系統(tǒng)分析的工作量大而且誤差高，這導(dǎo)致生物質(zhì)水熱液化反應(yīng)的反應(yīng)底物因信息不足而預(yù)測效果差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題。為此，本發(fā)明提出一種生物質(zhì)水熱液化含氮雜環(huán)化合物的調(diào)控方法與系統(tǒng)，能夠提高含氮雜環(huán)含量的預(yù)測準(zhǔn)確率和調(diào)控效果。

2、本發(fā)明的第一方面，提供了一種生物質(zhì)水熱液化含氮雜環(huán)化合物的調(diào)控方法，包括如下步驟：

3、獲取第一數(shù)據(jù)集和第二數(shù)據(jù)集，其中，所述第一數(shù)據(jù)集包括已測的第一生物質(zhì)的元素組成、水熱液化條件和含氮雜環(huán)含量，所述第二數(shù)據(jù)集包括待調(diào)控的第二生物質(zhì)的元素組成；

4、基于所述第一數(shù)據(jù)集和預(yù)先構(gòu)建的初始機(jī)器學(xué)習(xí)模型，得到訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)模型及其輸出的最高含氮雜環(huán)含量、最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值；

5、基于所述第二數(shù)據(jù)集、所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值對所述第二生物質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，得到調(diào)控后的所述第二生物質(zhì)的含氮雜環(huán)含量。

6、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制方法，至少具有如下有益效果：

7、本方法通過獲取第一數(shù)據(jù)集和第二數(shù)據(jù)集，其中，第一數(shù)據(jù)集包括已測的第一生物質(zhì)的元素組成、水熱液化條件和含氮雜環(huán)含量，第二數(shù)據(jù)集包括待調(diào)控的第二生物質(zhì)的元素組成；基于第一數(shù)據(jù)集和預(yù)先構(gòu)建的初始機(jī)器學(xué)習(xí)模型，得到訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)模型及其輸出的最高含氮雜環(huán)含量、最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值；基于第二數(shù)據(jù)集、最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值對第二生物質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，得到調(diào)控后的第二生物質(zhì)的含氮雜環(huán)含量，提高了含氮雜環(huán)含量的預(yù)測準(zhǔn)確率和調(diào)控效果。

8、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述基于所述第一數(shù)據(jù)集和預(yù)先構(gòu)建的初始機(jī)器學(xué)習(xí)模型，得到訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)模型及其輸出的最高含氮雜環(huán)含量、最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值，包括：

9、基于所述第一生物質(zhì)的元素組成和生物質(zhì)主要組成分子結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行元素組成衍生描述符計算，得到第一生物質(zhì)元素組成衍生描述符；

10、將所述第一生物質(zhì)元素組成衍生描述符、所述水熱液化條件和所述含氮雜環(huán)含量輸入所述初始機(jī)器學(xué)習(xí)模型，得到所述訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)模型及其輸出的最高含氮雜環(huán)含量、所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值，其中，所述特征包括所述第一生物質(zhì)元素組成衍生描述符和所述水熱液化條件，所述水熱液化條件包括溫度、時間和含固率。

11、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述將所述第一生物質(zhì)元素組成衍生描述符、所述水熱液化條件和所述含氮雜環(huán)含量輸入所述初始機(jī)器學(xué)習(xí)模型，得到所述訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)模型及其輸出的最高含氮雜環(huán)含量、所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值，包括：

12、將所述第一生物質(zhì)元素組成衍生描述符、所述水熱液化條件和所述含氮雜環(huán)含量輸入所述初始機(jī)器學(xué)習(xí)模型，通過隨機(jī)森林算法計算所述初始機(jī)器學(xué)習(xí)模型的損失值；

13、基于所述損失值對所述初始機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行反向優(yōu)化，得到所述訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)模型及其輸出的最高含氮雜環(huán)含量、所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值。

14、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述將所述第一生物質(zhì)元素組成衍生描述符、所述水熱液化條件和所述含氮雜環(huán)含量輸入所述初始機(jī)器學(xué)習(xí)模型，通過隨機(jī)森林算法計算所述初始機(jī)器學(xué)習(xí)模型的損失值的計算公式為：

15、

16、其中，l為損失值，yi為第一數(shù)據(jù)集中第i個樣本的真實(shí)值，為第一數(shù)據(jù)集中第i個樣本的預(yù)測值，n為第一數(shù)據(jù)集的總樣本數(shù)。

17、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述基于所述第二數(shù)據(jù)集、所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值對所述第二生物質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，得到調(diào)控后的所述第二生物質(zhì)的含氮雜環(huán)含量，包括：

18、根據(jù)所述第二生物質(zhì)的元素組成和生物質(zhì)主要組成分子結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行元素組成衍生描述符計算，得到第二生物質(zhì)元素組成衍生描述符；

19、根據(jù)所述第二生物質(zhì)元素組成衍生描述符、所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值對所述第二生物質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，得到調(diào)控后的所述第二生物質(zhì)的含氮雜環(huán)含量。

20、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述根據(jù)所述第二生物質(zhì)元素組成衍生描述符、所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值對所述第二生物質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，得到調(diào)控后的所述第二生物質(zhì)的含氮雜環(huán)含量，包括：

21、根據(jù)所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值和預(yù)設(shè)衍生描述符比例對所述第二生物質(zhì)元素組成衍生描述符進(jìn)行篩選，得到第二生物質(zhì)篩選后衍生描述符；

22、根據(jù)所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和所述第二生物質(zhì)篩選后衍生描述符對所述第二生物質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，得到調(diào)控后的所述第二生物質(zhì)的含氮雜環(huán)含量。

23、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述根據(jù)所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和所述第二生物質(zhì)篩選后衍生描述符對所述第二生物質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，得到調(diào)控后的所述第二生物質(zhì)的含氮雜環(huán)含量，包括：

24、基于所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和所述第二生物質(zhì)篩選后衍生描述符，通過過氧化氫耦合低溫烘焙預(yù)處理技術(shù)對所述第二生物質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，得到調(diào)控后的所述第二生物質(zhì)的含氮雜環(huán)含量。

25、本發(fā)明的第二方面，提供一種生物質(zhì)水熱液化含氮雜環(huán)化合物的調(diào)控系統(tǒng)，生物質(zhì)水熱液化含氮雜環(huán)化合物的調(diào)控系統(tǒng)包括：

26、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取第一數(shù)據(jù)集和第二數(shù)據(jù)集，其中，所述第一數(shù)據(jù)集包括已測的第一生物質(zhì)的元素組成、水熱液化條件和含氮雜環(huán)含量，所述第二數(shù)據(jù)集包括待調(diào)控的第二生物質(zhì)的元素組成；

27、模型訓(xùn)練模塊，用于基于所述第一數(shù)據(jù)集和預(yù)先構(gòu)建的初始機(jī)器學(xué)習(xí)模型，得到訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)模型及其輸出的最高含氮雜環(huán)含量、最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值；

28、調(diào)控模塊，用于基于所述第二數(shù)據(jù)集、所述最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值對所述第二生物質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，得到調(diào)控后的所述第二生物質(zhì)的含氮雜環(huán)含量。

29、本系統(tǒng)通過獲取第一數(shù)據(jù)集和第二數(shù)據(jù)集，其中，第一數(shù)據(jù)集包括已測的第一生物質(zhì)的元素組成、水熱液化條件和含氮雜環(huán)含量，第二數(shù)據(jù)集包括待調(diào)控的第二生物質(zhì)的元素組成；基于第一數(shù)據(jù)集和預(yù)先構(gòu)建的初始機(jī)器學(xué)習(xí)模型，得到訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)模型及其輸出的最高含氮雜環(huán)含量、最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值；基于第二數(shù)據(jù)集、最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征值和最高含氮雜環(huán)含量對應(yīng)的特征權(quán)重值對第二生物質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，得到調(diào)控后的第二生物質(zhì)的含氮雜環(huán)含量，提高了含氮雜環(huán)含量的預(yù)測準(zhǔn)確率和調(diào)控效果。

30、本發(fā)明的第三方面，提供了一種生物質(zhì)含氮雜環(huán)含量的調(diào)控電子設(shè)備，包括至少一個控制處理器和用于與至少一個控制處理器通信連接的存儲器；存儲器存儲有可被至少一個控制處理器執(zhí)行的指令，指令被至少一個控制處理器執(zhí)行，以使至少一個控制處理器能夠執(zhí)行上述的生物質(zhì)水熱液化含氮雜環(huán)化合物的調(diào)控方法。

31、本發(fā)明的第四方面，提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機(jī)可執(zhí)行指令，計算機(jī)可執(zhí)行指令用于使計算機(jī)執(zhí)行上述的生物質(zhì)水熱液化含氮雜環(huán)化合物的調(diào)控方法。

32、需要注意的是，本發(fā)明的第二方面至第四方面與現(xiàn)有技術(shù)之間的有益效果與上述的一種生物質(zhì)水熱液化含氮雜環(huán)化合物的調(diào)控系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)之間的有益效果相同，此處不再細(xì)述。

33、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。