楊 婕，魏 凱

（臨沂市平邑縣環(huán)境監(jiān)控中心，山東 臨沂 273300）

引言

環(huán)境保護是推動社會整體可持續(xù)發(fā)展的重要途徑和措施，近年來，隨著數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)者將研究重點集中到促進環(huán)保技術(shù)與數(shù)字信息技術(shù)的融合中，提出設(shè)計構(gòu)建“智慧環(huán)保系統(tǒng)”的理念?；诖?，本文在充分考慮算法這一內(nèi)容在各個行業(yè)和領(lǐng)域中應(yīng)用情況的前提下，將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用到智慧環(huán)保系統(tǒng)中，著重基于脫硫監(jiān)測這一具體類型來驗證數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用效果，對研究優(yōu)化設(shè)計智慧環(huán)保系統(tǒng)具有積極的意義。

1 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與智慧環(huán)保系統(tǒng)的聯(lián)系

1.1 數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)構(gòu)構(gòu)成

圖1 數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)構(gòu)

智慧環(huán)保系統(tǒng)是開展環(huán)保監(jiān)測工作的重要前提，環(huán)保系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中儲存的海量信息可以成為數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用的有利條件。

1.2 數(shù)據(jù)挖掘的基本流程

數(shù)據(jù)挖掘的基本流程見圖2。現(xiàn)階段在應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)時，通常將其劃分為三個主要階段：數(shù)據(jù)選擇和預(yù)處理是第一階段，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和挖掘是第二階段，數(shù)據(jù)分析是第三階段。在選擇和預(yù)處理數(shù)據(jù)時，需要基于客戶的需求，從邏輯數(shù)據(jù)庫中選取與任務(wù)目標(biāo)相關(guān)的數(shù)據(jù)，經(jīng)由集成和再加工的方法，檢查數(shù)據(jù)的完整性并清除重復(fù)數(shù)據(jù)，填補丟失的數(shù)據(jù)信息；在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和挖掘階段，需要考慮系統(tǒng)程序格式，在對數(shù)據(jù)信息進行轉(zhuǎn)換后，從被抽象的信息中找出符合任務(wù)目標(biāo)的信息；數(shù)據(jù)分析階段主要是將被同化的知識進行表達和解釋，在將保留的知識傳遞給客戶之后，為客戶的決策及相關(guān)工作提供支持[2]。

圖2 數(shù)據(jù)挖掘的基本流程

通過對數(shù)據(jù)庫中海量信息的挖掘分析，并基于分析結(jié)果為環(huán)境治理工作選擇合適的環(huán)境治理方法提供依據(jù)。

1.3 關(guān)聯(lián)性規(guī)則在環(huán)保系統(tǒng)模型中的應(yīng)用

關(guān)聯(lián)性算法規(guī)則是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)海量數(shù)據(jù)分析處理的重要保障。為了確保數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在智慧環(huán)保系統(tǒng)中的應(yīng)用效果，需要理清關(guān)聯(lián)算法應(yīng)用中涉及到的各個子項集合之間相互關(guān)系[3]。在數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的實際應(yīng)用中，關(guān)聯(lián)規(guī)則算法主要在獲取數(shù)據(jù)后發(fā)揮作用，通過發(fā)現(xiàn)獲取數(shù)據(jù)擁有的共同點，構(gòu)建一個能夠?qū)⑾嚓P(guān)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來的過程。在具體應(yīng)用關(guān)聯(lián)規(guī)則算法的過程中，以X?Y代表基本的公式算法，其中，X代表關(guān)聯(lián)規(guī)則的前項項集，Y代表關(guān)聯(lián)規(guī)則的后項項集。利用這一公式，可以明確從數(shù)據(jù)庫中獲取的信息在X屬性值和Y屬性值的真假。而在實際的關(guān)聯(lián)規(guī)則中，由于存在支持度和置信度兩個反應(yīng)知識興趣度的度量，在假設(shè)數(shù)據(jù)項集X?I，B代表事務(wù)集D中包含X的事務(wù)數(shù)目，而A代表事務(wù)集D中包含Y的事務(wù)數(shù)目，則可以用以下公式來表示數(shù)據(jù)集X的支持度定義：

當(dāng)數(shù)據(jù)集中同時包含X和Y的事務(wù)數(shù)與所有事務(wù)數(shù)之比能夠代表關(guān)聯(lián)規(guī)則X?Y的支持度，則可以將其記為：

這樣就可以表示關(guān)聯(lián)規(guī)則X?Y的支持度代表關(guān)聯(lián)規(guī)則的重要性。而如果關(guān)聯(lián)規(guī)則X?Y的置信度代表同時包含X和Y的事務(wù)數(shù)與包含X的事務(wù)數(shù)之比，則可以將其記為：

這樣可以表示關(guān)聯(lián)規(guī)則X?Y的支持度代表關(guān)聯(lián)規(guī)則的可信程度。

基于以上原理，在實際應(yīng)用關(guān)聯(lián)規(guī)則算法時，需要事先從數(shù)據(jù)庫中找出事務(wù)數(shù)據(jù)項集中的所有頻繁數(shù)據(jù)，然后基于產(chǎn)生的頻繁項目集得到強關(guān)聯(lián)規(guī)則。將關(guān)聯(lián)規(guī)則算法應(yīng)用到智慧環(huán)保系統(tǒng)當(dāng)中，能夠為處理環(huán)保系統(tǒng)中的海量檢測數(shù)據(jù)提供一個更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫵绦?，對于提升?shù)據(jù)處理分析效率和質(zhì)量具有重要作用。

2 脫硫監(jiān)測智慧環(huán)保系統(tǒng)的設(shè)計要求

在智慧環(huán)保系統(tǒng)中，脫硫監(jiān)測與大氣環(huán)境質(zhì)量之間有著密切的聯(lián)系?，F(xiàn)階段的脫硫監(jiān)測更多應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境。例如，以火力發(fā)電方式為主的發(fā)電廠會受到煤炭資源的影響，在生產(chǎn)中排放二氧化硫等對大氣環(huán)境破壞較為嚴(yán)重的污染物質(zhì)。基于這一要求，脫硫檢測系統(tǒng)需要結(jié)合脫硫設(shè)備的應(yīng)用情況，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、分布式數(shù)據(jù)處理等技術(shù)，以在線監(jiān)測污染物排放情況和污染凈化治理設(shè)備運行情況的方式，通過數(shù)據(jù)采集和處理實現(xiàn)對環(huán)境污染的綜合管理，從而為后續(xù)規(guī)范污染物排放和環(huán)境治理工作提供更為科學(xué)可靠的參考依據(jù)。在此過程中，考慮到需要進行脫硫監(jiān)測的數(shù)據(jù)范圍較大，且不同數(shù)據(jù)間的關(guān)系較為復(fù)雜，具有較為明顯的實時性特點，所以在設(shè)計脫硫檢測智慧環(huán)保系統(tǒng)時，需要注重在保證檢測數(shù)據(jù)結(jié)果可靠性的同時，提升脫硫監(jiān)測的效率，確保獲取的數(shù)據(jù)能夠滿足環(huán)境監(jiān)測和治理的要求。

隆化縣農(nóng)村金融服務(wù)主體較少，機構(gòu)網(wǎng)點分布密度較低，數(shù)量不足?！罢y企戶?！蹦Ｊ较罗r(nóng)村信用社發(fā)放小額貸款的比重較大，但農(nóng)信社網(wǎng)點少，業(yè)務(wù)人員不足，ATM 機、POS機等設(shè)備數(shù)量稀少，金融服務(wù)落后。滯后的金融服務(wù)和金融覆蓋空白區(qū)使金融精準(zhǔn)扶貧的能力受到制約。并且隆化縣農(nóng)戶信用體系建設(shè)滯后，農(nóng)村金融在信貸資金、農(nóng)業(yè)保險等領(lǐng)域的創(chuàng)新非常有限，現(xiàn)有金融產(chǎn)品與企業(yè)貸款需求不匹配，影響扶貧的精準(zhǔn)性。隨著保險在“政銀企戶?！蹦Ｊ街械牡匚煌癸@，相關(guān)的農(nóng)業(yè)、產(chǎn)業(yè)保險對于保障貧困戶利益起到重要的兜底作用，但農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的險種不健全、創(chuàng)新性不強，客觀上阻礙了保險保障作用的進一步發(fā)揮。

3 在脫硫監(jiān)測智慧環(huán)保系統(tǒng)中應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的情況分析

環(huán)境監(jiān)測作為環(huán)境保護的重要組成部分，能夠為環(huán)境治理工作的開展提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，在判斷監(jiān)測區(qū)域范圍環(huán)境污染程度和受到污染的主要因素后，可以及時采取適合的措施，對提升環(huán)境保護的效率和效果具有重要作用。將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用到脫硫檢測的智慧環(huán)保系統(tǒng)設(shè)計中，需要結(jié)合監(jiān)測區(qū)域的實際情況進行分析?；诖?，本文選擇發(fā)電廠這一需要脫硫監(jiān)測的環(huán)境作為研究對象，著重探討利用關(guān)聯(lián)規(guī)則算法的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在脫硫監(jiān)測智慧環(huán)保系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。

3.1 脫硫監(jiān)測數(shù)據(jù)的選取與預(yù)處理

以發(fā)電廠的企業(yè)區(qū)域為主要研究對象，在選擇脫硫監(jiān)測數(shù)據(jù)時，首先需要在充分考慮電廠脫硫設(shè)施工序的前提下，對每個脫硫設(shè)施設(shè)置一個監(jiān)測點。結(jié)合電廠應(yīng)用的脫硫處理方法不同，明確脫硫監(jiān)測應(yīng)考慮的具體指標(biāo)。例如，應(yīng)用石灰石石膏濕法進行脫硫處理，需要進行監(jiān)測的數(shù)據(jù)主要包括工廠煙囪監(jiān)測參數(shù)、煙氣脫硫設(shè)施監(jiān)測參數(shù)等。其中，脫硫設(shè)施的監(jiān)測應(yīng)體現(xiàn)脫硫設(shè)施出入口溫度，鍋爐側(cè)的主蒸汽壓力大小、二氧化硫濃度、pH值等指標(biāo)。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，能夠分析工廠實際運行中存在的工況不穩(wěn)定、異常及非正常工作下得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)變化的規(guī)律。基于這一目標(biāo)，在對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預(yù)處理時，主要選擇應(yīng)用脫硫技術(shù)前的脫硫監(jiān)測數(shù)據(jù)與應(yīng)用脫硫技術(shù)后得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)、應(yīng)用脫硫技術(shù)后不同時間的監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果進行對比，從中找出監(jiān)測數(shù)據(jù)存在較大波動的情況，并對其產(chǎn)生波動變化的原因進行分析。

3.2 基于關(guān)聯(lián)性規(guī)則構(gòu)建脫硫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型

在完成數(shù)據(jù)的選取和預(yù)處理后，應(yīng)明確要進行屬性分析的脫硫監(jiān)測數(shù)據(jù)，本文主要選擇電廠脫硫設(shè)施中的機組負(fù)荷A1、設(shè)備出口煙氣二氧化碳濃度A2、設(shè)備旁路擋板出口壓力A3、設(shè)備煙氣進口氧氣濃度A4、設(shè)備煙氣出口溫度A5、脫硫塔出口處煙氣量A6、設(shè)備煙氣出口的氧氣濃度A7、設(shè)備升壓風(fēng)機前溫度A8、設(shè)備旁路擋板進口壓力A9、設(shè)備進口煙氣二氧化硫濃度A10、增壓風(fēng)機的電流A11、燃煤量A12、吸收塔pH值A(chǔ)13、漿液循環(huán)泵的電流A14作為研究對象。

在基于關(guān)聯(lián)性規(guī)則算法構(gòu)建脫硫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型時，考慮到每個參數(shù)屬性的單個計算數(shù)據(jù)之間缺少一定的關(guān)聯(lián)，首先要通過構(gòu)建參數(shù)波動模型的方式，應(yīng)用a priori算法來分析以上參數(shù)間的相關(guān)性，得到脫硫效率曲線，如圖3所示。

圖3 脫硫效率曲線

為方便研究，本文主要列舉部分參數(shù)的相關(guān)性：

在對以上數(shù)據(jù)的屬性參數(shù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，以差值計算的方法得出電廠脫硫監(jiān)測設(shè)備在滿足4個條件的情況下才能夠代表其處于正常工作狀態(tài)，即：

以上條件就是電廠脫硫監(jiān)測設(shè)施的參數(shù)波動模型。結(jié)合電廠生產(chǎn)經(jīng)營的實際情況，在建立參數(shù)波動模型過程中，相關(guān)屬性參數(shù)都是由脫硫設(shè)施運行產(chǎn)生的。在得到一個脫硫設(shè)施的參數(shù)波動模型后，可以通過電廠的其他監(jiān)測點位的脫硫設(shè)施參數(shù)波動情況對模型條件進行驗證，以此來確保得到的參數(shù)波動模型符合實際的脫硫檢測需求。

在完成參數(shù)波動模型的構(gòu)建后，就需要構(gòu)建參數(shù)預(yù)測模型。在基于關(guān)聯(lián)規(guī)則算法的前提下，可以在應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的情況直接利用關(guān)聯(lián)規(guī)則的屬性對脫硫監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)屬性進行選擇。

在選擇數(shù)據(jù)的過程中，主要可以應(yīng)用CFS評價算法和Best First的搜索算法。基于此，在選擇數(shù)據(jù)屬性的過程中，需要盡可能減少數(shù)據(jù)集中相關(guān)性不大的參數(shù)屬性，從而降低實際進行數(shù)據(jù)挖掘的成本，以更簡化的數(shù)據(jù)模型來滿足數(shù)據(jù)監(jiān)測和挖掘分析的要求。在此前提下，可以設(shè)置xi的線形性組合方式，并利用其建立y的模型，在對響應(yīng)輸出屬性y與一組預(yù)測輸入屬性的關(guān)聯(lián)進行分析后，就可以得到與脫硫效率相關(guān)的屬性參數(shù)值，然后應(yīng)用多元線性回歸方程對其進行計算。設(shè)預(yù)測的脫硫效率值為Z，則可以應(yīng)用以下公式計算預(yù)測的脫硫效率值：

得到的這一計算公式即電廠脫硫監(jiān)測數(shù)據(jù)參數(shù)的預(yù)測模型。將實際測得的監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)測模型中得到的數(shù)據(jù)進行對比，可以通過是否位于誤差范圍內(nèi)來驗證脫硫設(shè)施是否處于正常的運行狀態(tài)。在得到預(yù)測參數(shù)模型之后，以某電廠的脫硫設(shè)施監(jiān)測情況為例，可以得到如圖4的數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果對比散列圖。

圖4 脫硫數(shù)據(jù)預(yù)測結(jié)果與實際監(jiān)測結(jié)果的對比散列圖

結(jié)合電廠脫硫監(jiān)測數(shù)據(jù)及圖3中的對比結(jié)果，發(fā)現(xiàn)預(yù)測數(shù)據(jù)結(jié)果與實際監(jiān)測結(jié)果相差最大值為4%，由此可以發(fā)現(xiàn)，盡管應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建模型，仍會導(dǎo)致實際監(jiān)測結(jié)果與預(yù)測存在出入，但在考慮電廠實際生產(chǎn)環(huán)境變化的情況下，應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠?qū)⒈O(jiān)測數(shù)據(jù)的誤差控制在5%以內(nèi)，對于提升數(shù)據(jù)挖掘分析結(jié)果的準(zhǔn)確性具有重要的意義。

3.3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢

將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于脫硫監(jiān)測智慧環(huán)保系統(tǒng)中，能夠充分發(fā)揮數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)全面感知、智能化、較強的可靠性和傳遞性，支持智能處理等方面的特點，直接基于數(shù)據(jù)挖掘來獲取相應(yīng)的環(huán)保監(jiān)測信息，并使其在環(huán)保事業(yè)發(fā)展中發(fā)揮更大作用。結(jié)合本文對數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用的分析，發(fā)現(xiàn)雖然數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢，但作為近年來興起不久的技術(shù)，其在發(fā)展中仍會受到噪聲數(shù)據(jù)或缺損數(shù)據(jù)的影響。由于當(dāng)前需要進行挖掘處理的環(huán)保數(shù)據(jù)信息內(nèi)容較為豐富，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式也較為復(fù)雜，所以在應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)時，應(yīng)充分考慮更高的算法效率，在融合知識領(lǐng)域的前提下，補充優(yōu)化數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不足和局限性。例如，在應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)時，可以將可視化技術(shù)與算法內(nèi)容結(jié)合起來，簡化構(gòu)建數(shù)據(jù)模型的流程，為提升關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法的應(yīng)用效率創(chuàng)造良好的條件。在研發(fā)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的過程中，也需要注重保障數(shù)據(jù)信息的安全，確保數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用效果?？紤]到智慧環(huán)保系統(tǒng)中含有的數(shù)據(jù)信息較為廣泛，對于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的研發(fā)還需要將其與實際應(yīng)用領(lǐng)域需求相結(jié)合，注重提升數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用的針對性效果。

4 結(jié)論

綜上所述，將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用到脫硫檢測智慧環(huán)保系統(tǒng)設(shè)計中，能夠充分發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的作用，提升環(huán)保決策的科學(xué)性、有效性及環(huán)保工作的效果?；跀?shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用原理，在設(shè)計脫硫監(jiān)測智慧環(huán)保系統(tǒng)時，應(yīng)注重選取真實有效的脫硫監(jiān)測數(shù)據(jù)，在充分結(jié)合關(guān)聯(lián)性規(guī)則的前提下構(gòu)建脫硫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的模型?？紤]到當(dāng)前脫硫監(jiān)測是以工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境為主，在實際進行脫硫監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)考慮企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的實際情況，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與關(guān)聯(lián)規(guī)則算法的作用，利用參數(shù)波動和參數(shù)預(yù)測模型滿足對脫硫環(huán)境效果進行監(jiān)測的要求。