基于自动密化技术的建模方法研究

2017-04-18叶彦斐张向荣梅彬郑源陈蓉

科技视界 2017年2期

叶彦斐　张向荣　梅彬　郑源　陈蓉

【摘要】针对人工逐个检查、添加虚拟样本导致的时间和成本的消耗问题，本文提出一种自动添加虚拟光谱点的方法，可快速产生建模所需要的虚拟样品。该方法基于油品近红外光谱数据库，结合光谱过滤算法对添加的光谱点进行过滤，获得符合建模需求的虚拟样本。

【关键词】光谱数据库；密化技术；虚拟样本；光谱模型

0 引言

拓扑学建模是化学计量学的一个重要分支，在油品性质预测中有着广泛的应用。拓扑学建模是以油品光谱数据库为基础，基于数据库中油品的光谱特征，对邻近油品进行模式识别，进而实现油品性质预测的技术。

为了获得准确的油品性质预测结果，需建立含有大量样本的油品光谱数据库。在建立油品光谱数据库时，所有样本的光谱及对应的性质数据均可完全采用传统的分析测试实验获得，但这种方法成本高，时间长。由近红外光谱的朗伯—比耳定律可知，近红外光谱具有加和特性，因此，在建立油品调合规则后，可通过建立虚拟样品，作为對传统分析实验数据的补充，这种方法尤其适合于混合油品的建模。

目前在向光谱库添加虚拟样品时，主要是通过人为指定比例，产生大量的虚拟样品后，再人工逐个检查虚拟样品是否有必要添加，耗时费力。

针对上述问题，提出一种自动添加虚拟光谱点的方法，可快速产生建模所需要的虚拟样品，解决了人工指定比例添加过程中，由于逐个检查虚拟样本是否有必要添加导致的时间和成本的消耗问题。该方法基于油品近红外光谱数据库，结合光谱过滤算法对添加的光谱点进行过滤，获得符合建模需求的虚拟样本。

1 自动密化方法流程

如图1所示，油品性质建模的自动密化过程为：首先，对于光谱库中的多个光谱点按指定的比例范围混合计算产生大量虚拟光谱点，光谱点记录形式包括样本名称、样本光谱数据和样本属性数据。然后，采用光谱过滤算法对产生的虚拟光谱点进行过滤，得到过滤后的光谱代表点。最后，采用线性或非线性调合规则来计算虚拟光谱性质实现光谱库样本点密化。

2 实施算例

3）根据比例间隔E的范围，选择E=25，获得不同光谱的多个混合比例（25%，75%）、（50%，50%）、（75%，25%）、（25%，25%，50%）、（25%，50%，25%）、（50%，25%，25%）。

4）根据参与混合密化光谱点光谱数据，按指定的混合比例计算产生12个虚拟样本点。

5）采用光谱过滤算法对12个虚拟光谱点进行过滤，步骤如下：

（1）运算并构建12行12列光谱距离数矩阵

（2）构建12行12列矩阵R。判断任两个光谱的光谱距离数Di，j是否小于光谱距离数指标Ds（经验值，此处取值为50），若Di，j

3 结语

本文提出一种自动添加虚拟光谱点的方法，可快速产生建模所需要的虚拟样品，解决了人工指定比例添加过程中，由于逐个检查虚拟样本是否有必要添加导致的时间和成本的消耗问题。该方法基于油品近红外光谱数据库，结合光谱过滤算法对添加的光谱点进行过滤，获得符合建模需求的虚拟样本。

【参考文献】

[1]褚小立，田松柏，许育鹏，等.近红外光谱用于原油快速评价的研究[J].石油炼制与化工，2012，43（1）：72-77.

[2]宗营，张晓玉，徐龙亭，等.近红外光谱在油品快速分析中的应用[J].化学时刊，2010，24（7）：44-48.

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