本發(fā)明涉及廢水處理，具體涉及一種醫(yī)院放射性廢水衰變池智能控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展，醫(yī)院放射性廢水的排放問題逐漸引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。放射性廢水通常來源于醫(yī)院放射性治療、診斷等醫(yī)療活動(dòng)中的使用廢水，其中含有多種類型的放射性物質(zhì)。若處理不當(dāng)，這些廢水不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，還可能對(duì)公共健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，對(duì)醫(yī)院放射性廢水的處理過程進(jìn)行高效、穩(wěn)定的管理至關(guān)重要。傳統(tǒng)的放射性廢水處理通常依賴人工操作和經(jīng)驗(yàn)，難以實(shí)現(xiàn)精確的實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)整，容易導(dǎo)致處理過程中的不穩(wěn)定性和低效性，無(wú)法確保環(huán)境的安全性和廢水處理的高效性。

2、現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足：

3、現(xiàn)有技術(shù)在廢水流量、放射性物質(zhì)濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)控方面存在一定局限，難以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、精確的廢水處理過程。例如，廢水流量的波動(dòng)和放射性物質(zhì)濃度的變化未能得到有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，導(dǎo)致衰變池內(nèi)的處理效果無(wú)法優(yōu)化。此外，傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)于廢水衰減趨勢(shì)的預(yù)測(cè)也存在誤差，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)衰變池可能出現(xiàn)的異常狀態(tài)，從而導(dǎo)致廢水處理不充分、環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)增大。因此，現(xiàn)有技術(shù)亟需在智能監(jiān)控、數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)和自動(dòng)調(diào)控方面進(jìn)行創(chuàng)新，提升醫(yī)院放射性廢水處理的安全性與效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種醫(yī)院放射性廢水衰變池智能控制系統(tǒng)及控制方法，以解決上述背景中問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種醫(yī)院放射性廢水衰變池智能控制方法，包括以下步驟：

4、s1：實(shí)時(shí)采集醫(yī)院放射性廢水衰變池中的廢水流量和放射性物質(zhì)濃度數(shù)據(jù)，包括貝塔射線、伽瑪射線及阿爾法射線的放射性強(qiáng)度；

5、s2：對(duì)采集到的廢水流量數(shù)據(jù)和放射性物質(zhì)濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算廢水中放射性物質(zhì)的衰減程度，識(shí)別廢水的衰變狀態(tài)，判斷是否進(jìn)入嚴(yán)重衰減狀態(tài)或輕微衰減狀態(tài)；

6、s3：若廢水衰變狀態(tài)為嚴(yán)重衰減，則通過對(duì)比衰變池內(nèi)不同區(qū)域的放射性物質(zhì)濃度，計(jì)算衰變池內(nèi)各區(qū)域的濃度差異，并根據(jù)差異情況生成預(yù)警信號(hào)；

7、s4：若廢水衰變狀態(tài)為輕微衰減，則通過歷史數(shù)據(jù)分析和衰變池內(nèi)廢水流量和放射性物質(zhì)濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)的廢水衰減程度，得到未來衰變趨勢(shì)；

8、s5：根據(jù)預(yù)測(cè)的衰變趨勢(shì)，自動(dòng)調(diào)整衰變池內(nèi)的控制參數(shù)，包括溫度、流量，優(yōu)化廢水中的放射性物質(zhì)衰減過程。

9、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述識(shí)別廢水的衰變狀態(tài)，具體包括：

10、獲取監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的廢水流量數(shù)據(jù)，根據(jù)廢水流量的波動(dòng)程度，計(jì)算廢水流量阻隔指數(shù)，用于評(píng)估廢水流量對(duì)廢水的衰變池處理效率的影響程度；

11、獲取監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的放射性物質(zhì)濃度數(shù)據(jù)，計(jì)算衰變池內(nèi)的放射性物質(zhì)濃度變化程度，計(jì)算放射性物質(zhì)濃度異常指數(shù)，用于評(píng)估放射性物質(zhì)濃度對(duì)廢水的衰變池處理效率的影響程度；

12、將廢水流量阻隔指數(shù)與放射性物質(zhì)濃度異常指數(shù)進(jìn)行歸一化計(jì)算處理，得到廢水的衰減指數(shù)，用于識(shí)別廢水的衰變狀態(tài)。

13、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述廢水流量阻隔指數(shù)的獲取過程為：

14、從監(jiān)測(cè)周期內(nèi)獲取廢水流量時(shí)間序列數(shù)據(jù)，從監(jiān)測(cè)周期內(nèi)獲取廢水流量時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行多級(jí)分解，分解為不同尺度的低頻分量和高頻分量；

15、對(duì)每一級(jí)分解的高頻分量，計(jì)算每一級(jí)的波動(dòng)能量，計(jì)算表達(dá)式為：；其中，表示第級(jí)分量，表示第個(gè)系數(shù)，表示第級(jí)分量的波動(dòng)能量，表示第級(jí)高頻分量中的第個(gè)系數(shù)，表示監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的總數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)；

16、將各級(jí)波動(dòng)能量進(jìn)行歸一化，得到各級(jí)波動(dòng)的波動(dòng)能量的歸一化值，根據(jù)最高一級(jí)高頻分量的歸一化能量與最低一級(jí)高頻分量的歸一化能量進(jìn)行比值計(jì)算，得到廢水流量阻隔指數(shù)。

17、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述放射性物質(zhì)濃度異常指數(shù)的獲取過程為：

18、獲取監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的放射性物質(zhì)濃度數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)按時(shí)間點(diǎn)和空間坐標(biāo)劃分為三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，表示為一個(gè)張量；對(duì)濃度數(shù)據(jù)張量進(jìn)行低秩張量分解，將其分解為低秩張量和稀疏張量，其中，低秩張量表示濃度數(shù)據(jù)的正常模式；稀疏張量表示濃度數(shù)據(jù)的異常分量，捕捉濃度變化中的異常部分；

19、從稀疏張量提取各時(shí)間點(diǎn)的異常濃度貢獻(xiàn)，通過對(duì)張量中所有空間坐標(biāo)的異常值絕對(duì)和進(jìn)行匯總，得到時(shí)間點(diǎn)的異常濃度貢獻(xiàn)；

20、通過計(jì)算所有時(shí)間點(diǎn)的異常貢獻(xiàn)的均值，計(jì)算得到監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的平均濃度變化程度，將濃度變化程度與濃度數(shù)據(jù)的總體均值進(jìn)行比值計(jì)算，得到放射性物質(zhì)濃度異常指數(shù)。

21、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述判斷是否進(jìn)入嚴(yán)重衰減狀態(tài)或輕微衰減狀態(tài)，具體包括：

22、判斷廢水的衰減指數(shù)是否大于或等于預(yù)設(shè)閾值，若是，則記為嚴(yán)重衰減狀態(tài)，若否，則記為輕微衰減狀態(tài)。

23、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述生成預(yù)警信號(hào)，具體包括：

24、獲取衰變池內(nèi)多個(gè)相同面積區(qū)域在監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的放射性物質(zhì)濃度數(shù)據(jù)；對(duì)于任意兩區(qū)域計(jì)算其濃度序列之間的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離；

25、通過計(jì)算衰變池內(nèi)不同區(qū)域的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離的均值與方差的比值，得到衰變池的濃度差異系數(shù)；

26、根據(jù)計(jì)算得到的濃度差異系數(shù)與預(yù)設(shè)閾值的比較，若濃度差異系數(shù)大于或等于預(yù)設(shè)閾值，則觸發(fā)預(yù)警信號(hào)。

27、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)的廢水衰減程度，得到未來衰變趨勢(shì)，具體包括：

28、獲取衰變池內(nèi)廢水的廢水流量阻隔指數(shù)與放射性物質(zhì)濃度異常指數(shù)，將廢水流量阻隔指數(shù)與放射性物質(zhì)濃度異常指數(shù)構(gòu)建成綜合特征向量，作為機(jī)器學(xué)習(xí)模型的輸入，通過歷史數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練，根據(jù)訓(xùn)練好的模型，輸出衰減指數(shù)，用于判斷未來監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的衰減程度，所述機(jī)器學(xué)習(xí)模型為支持向量機(jī)。

29、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述機(jī)器學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建過程為：

30、將廢水流量阻隔指數(shù)和放射性物質(zhì)濃度異常指數(shù)結(jié)合，形成一個(gè)綜合特征向量，使用歷史數(shù)據(jù)對(duì)支持向量機(jī)模型進(jìn)行訓(xùn)練，輸入特征為每個(gè)監(jiān)測(cè)周期的綜合特征向量，對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)衰變池的衰減狀態(tài)，標(biāo)簽值為0或1，其中0表示輕微衰減狀態(tài)，1表示嚴(yán)重衰減狀態(tài)，訓(xùn)練過程如下：

31、從歷史數(shù)據(jù)中提取每個(gè)周期的廢水流量阻隔指數(shù)和放射性物質(zhì)濃度異常指數(shù)，構(gòu)建訓(xùn)練集，訓(xùn)練集中的每個(gè)樣本由綜合特征向量和標(biāo)簽組成；

32、使用歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練支持向量機(jī)模型，通過最大化類別間的間隔來分類衰變池的狀態(tài)，支持向量機(jī)模型將在訓(xùn)練過程中自動(dòng)調(diào)整超參數(shù)，以最小化分類誤差，使用支持向量機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)損失函數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練，對(duì)模型進(jìn)行交叉驗(yàn)證，并通過調(diào)整超參數(shù)提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

33、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述根據(jù)預(yù)測(cè)的衰變趨勢(shì)，自動(dòng)調(diào)整衰變池內(nèi)的控制參數(shù)，包括溫度、流量，優(yōu)化廢水中的放射性物質(zhì)衰減過程，具體包括：

34、溫度調(diào)控：若預(yù)測(cè)衰變池處于輕微衰減狀態(tài)，系統(tǒng)提高衰變池內(nèi)的溫度，加速放射性物質(zhì)的衰減反應(yīng)；若處于嚴(yán)重衰減狀態(tài)，則通過降低溫度控制反應(yīng)速度；

35、流量調(diào)控：根據(jù)廢水流量的波動(dòng)和衰變池當(dāng)前的處理狀態(tài)，調(diào)整流量以確保廢水在池內(nèi)停留的時(shí)間加長(zhǎng)，使放射性物質(zhì)得到充分衰減，對(duì)于流量波動(dòng)，增加流量的穩(wěn)定性以確保衰變效率。

36、一種醫(yī)院放射性廢水衰變池智能控制系統(tǒng)，包括：

37、數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊通過實(shí)時(shí)采集醫(yī)院放射性廢水衰變池中的廢水流量和放射性物質(zhì)濃度數(shù)據(jù)，包括貝塔射線、伽瑪射線及阿爾法射線的放射性強(qiáng)度；

38、衰變狀態(tài)識(shí)別模塊，所述衰變狀態(tài)識(shí)別模塊對(duì)采集到的廢水流量數(shù)據(jù)和放射性物質(zhì)濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算廢水中放射性物質(zhì)的衰減程度，識(shí)別廢水的衰變狀態(tài)，判斷是否進(jìn)入嚴(yán)重衰減狀態(tài)或輕微衰減狀態(tài)；

39、預(yù)警模塊，所述預(yù)警模塊若廢水衰變狀態(tài)為嚴(yán)重衰減，則通過對(duì)比衰變池內(nèi)不同區(qū)域的放射性物質(zhì)濃度，計(jì)算衰變池內(nèi)各區(qū)域的濃度差異，并根據(jù)差異情況生成預(yù)警信號(hào)；

40、衰變預(yù)測(cè)模塊，所述衰變預(yù)測(cè)模塊若廢水衰變狀態(tài)為輕微衰減，則通過歷史數(shù)據(jù)分析和衰變池內(nèi)廢水流量和放射性物質(zhì)濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)的廢水衰減程度，得到未來衰變趨勢(shì)；

41、衰變控制調(diào)整模塊，所述衰變控制調(diào)整模塊根據(jù)預(yù)測(cè)的衰變趨勢(shì)，自動(dòng)調(diào)整衰變池內(nèi)的控制參數(shù)，包括溫度、流量，優(yōu)化廢水中的放射性物質(zhì)衰減過程。

42、本發(fā)明的有益效果：

43、（1）本發(fā)明通過實(shí)時(shí)采集廢水流量和放射性物質(zhì)濃度數(shù)據(jù)，并結(jié)合先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，如低秩張量分解和動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)衰變池內(nèi)廢水衰變過程的精確評(píng)估與動(dòng)態(tài)監(jiān)控。具體來說，低秩張量分解技術(shù)可以高效地從高維濃度數(shù)據(jù)中提取正常模式與異常模式，從而識(shí)別出放射性物質(zhì)濃度的異常波動(dòng)，及時(shí)反映廢水的衰變程度。動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法則通過比對(duì)衰變池內(nèi)不同區(qū)域的濃度變化，捕捉細(xì)微的時(shí)間序列差異，確保對(duì)廢水衰變過程的高精度診斷。此外，本發(fā)明采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能控制方法，依據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)結(jié)果，自動(dòng)調(diào)整衰變池的控制參數(shù)，如溫度與流量，以優(yōu)化廢水中的放射性物質(zhì)衰減過程。通過這種創(chuàng)新性的智能化調(diào)控，能夠顯著提高廢水衰變處理過程的穩(wěn)定性和效率，保障醫(yī)院放射性廢水處理的安全性、環(huán)保性和高效性，避免處理失效或環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。

44、（2）本發(fā)明通過實(shí)時(shí)采集和分析廢水流量及放射性物質(zhì)濃度數(shù)據(jù)，結(jié)合先進(jìn)的預(yù)測(cè)算法和智能化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)醫(yī)院放射性廢水衰變池的精確監(jiān)控與優(yōu)化管理。系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整衰變池中的關(guān)鍵控制參數(shù)，如溫度和流量，以確保廢水中放射性物質(zhì)衰減過程達(dá)到最優(yōu)效果。當(dāng)衰變池的運(yùn)行狀態(tài)接近嚴(yán)重衰減，系統(tǒng)通過提前預(yù)測(cè)和持續(xù)監(jiān)測(cè)，能在出現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)時(shí)迅速發(fā)出預(yù)警信號(hào)并自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制。這不僅避免了因衰變池處理失效而可能帶來的放射性污染擴(kuò)散，還有效保障了環(huán)境和公共安全。結(jié)合本發(fā)明的創(chuàng)新方案，系統(tǒng)的智能調(diào)控能力和自動(dòng)化應(yīng)急響應(yīng)大大提高了廢水處理的安全性、可靠性及運(yùn)行效率，確保了醫(yī)院放射性廢水處理過程在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性與可控性。