Функції бажаності Харінгтона для оцінки якісних параметрів біосировини для зброджування

Abstract

Стабільність та економічна ефективність біогазових установок критично залежать від якості біосировини, що використовується для анаеробного зброджування. Однак традиційні лабораторні методи аналізу, які можуть тривати від кількох днів до тижнів, є занадто повільними для оперативного контролю технологічного процесу. Така затримка створює значні ризики зниження продуктивності, дестабілізації процесу та навіть повної зупинки реактора, що призводить до економічних збитків. Це формує гостру промислову потребу в інструментах для експрес-оцінки якості сировини, здатних надавати обґрунтовані рекомендації в режимі реального часу. Ключовою методологічною інновацією даної роботи є стратегічне перетворення складного завдання кількісного прогнозування виходу біогазу, яке є викликом для невеликих наборів даних, у практично значущу та більш стійку задачу якісної класифікації. Цього вдалося досягти шляхом застосування функції бажаності Харінгтона, яка формалізує експертні знання щодо технологічних вимог в універсальну безрозмірну шкалу якості. Для вирішення цього завдання було навчено класифікатор на основі алгоритму випадкового лісу з використанням обмеженого набору параметрів, а саме вологість, узагальнена оцінка, температура. Для об'єктивної оцінки надійності моделі було використано стратифіковану перехресну валідацію, а важливість ознак визначалася за допомогою статистично обґрунтованого методу перестановок. Модель продемонструвала високу ефективність (зважена F1-міра 0.82), а аналіз показав, що узагальнена візуальна оцінка та вологість є домінантними і статистично значущими предикторами якості сировини. Розроблена система є доказом концепції для створення "паспорта якості" сировини, що дозволить операторам приймати обґрунтовані рішення для підвищення стабільності та рентабельності біогазових установок