间歇生产过程特与连续工业相比，其过程特性更加复杂，数据统计特征亦更为丰富。本文基于统计的过程监测建模方法从生产过程的正常历史数据出发，既考虑稳定模态过程监测，又针对稳定模态间的过渡模态的本身特点，建立过渡模态监测模型。同时还从实际出发，全面考虑多元统计方法在多模态过程应用时需要解决的几个重点问题，譬如：阶段划分、阶段识别、特征提取等，提出了一些针对间歇过程具体数据特征的监控算法，以此来提高过程监控能力与产品质量，保证生产安全。
常鹏，1981出生，副教授。主要从事间歇过程统计建模及监测等方面的研究。目前，作为主要参与人，参与国家自然科学基金项目1项、高等学校博士学科点专项科研基金1项。近三年，发表学术论文8篇，被SCI、EI收录5篇；获得国家发明专利1项。
卢艳：于2024年在北方工业大学电气与控制工程学院获得自动化工学学士学位。目前在北京工业大学攻读控制工程专业硕士学位。当前的研究兴趣包括基于数据驱动的城市污水处理过程状态监测和水质指标软测量建模研究。
许颖，于2021年毕业于湖南工业大学，获得自动化专业工学学士学位。于2024年在北京工业大学信息技术学院北京计算智能与智能系统重点实验室取得控制工程硕士学位，攻读硕士学位期间，研究兴趣包括基于数据的复杂过程监测、故障检测及软传感器建模。
郑鲲，北京工业大学信息科学技术学院副教授，硕士研究生导师。中国电子学会电子测量与仪器分会高级会员，国际期刊JAI编委。曾入选北京市人才强教中青年骨干教师培养计划，多次被评为北京工业大学优秀教师，获得多项教学成果奖。主要研究方向为图像与视频处理、机器学习、情感计算、智慧教育。先后主持多项省部级以上课题。以第一作者或通信作者在人工智能领域发表多篇论文，以第一发明人获得多项国家发明专利。
第1 章 绪 论……………………………………………………………… 1
1. 1 研究背景及意义…………………………………………………… 1
1. 2 国内外研究现状…………………………………………………… 5
1. 3 污水处理过程数据特性分析……………………………………… 13
1. 4 当前污水处理过程监测方法介绍………………………………… 15
1. 5 本书研究内容与结构安排………………………………………… 16
第2 章 污水处理过程及仿真平台………………………………………… 20
2. 1 基于活性污泥法的污水处理过程………………………………… 20
2. 2 基于BSM1 的污水处理过程仿真过程…………………………… 23
第3 章 基于堆叠宽度学习的智能监测模型……………………………… 29
3. 1 引言………………………………………………………………… 29
3. 2 基础理论推导……………………………………………………… 30
3. 3 SBLS 模型构建…………………………………………………… 35
3. 4 实验结果分析……………………………………………………… 40
3. 5 本章小结…………………………………………………………… 55
第4 章 基于慢特征增强的堆叠宽度学习模型…………………………… 57
4. 1 引言………………………………………………………………… 57
4. 2 基础理论推导……………………………………………………… 58
4. 3 SFSBLS 模型构建……………………………………………… 60
4. 4 实验结果分析……………………………………………………… 63
4. 5 本章小结…………………………………………………………… 73
第5 章 基于慢特征增强的循环堆叠宽度学习模型……………………… 74
5. 1 引言………………………………………………………………… 74
5. 2 基础理论推导……………………………………………………… 74
5. 3 模型构建…………………………………………………………… 75
5. 4 实验结果分析……………………………………………………… 80
5. 5 本章小结…………………………………………………………… 88
第6 章 基于宽度慢特征神经网络的过程监测方法研究………………… 90
6. 1 引言………………………………………………………………… 90
6. 2 宽度慢特征神经网络方法………………………………………… 93
6. 3 实验验证与结果分析…………………………………………… 103
6. 4 本章小结………………………………………………………… 118
第7 章 基于宽度慢特征过完备神经网络的过程监测方法研究……… 120
7. 1 引言……………………………………………………………… 120
7. 2 宽度慢特征过完备神经网络方法……………………………… 122
7. 3 实验验证与结果分析…………………………………………… 135
7. 4 本章小结………………………………………………………… 153
第8 章 基于堆叠宽度慢特征过完备神经网络的过程监测方法研究… 155
8. 1 引言……………………………………………………………… 155
8. 2 堆叠宽度慢特征过完备宽神经网络方法……………………… 157
8. 3 实验验证与结果分析…………………………………………… 167
8. 4 本章小结………………………………………………………… 179
第9 章 城市污水处理过程智能监测系统设计………………………… 181
9. 1 引言……………………………………………………………… 181
9. 2 监测系统需求分析与开发计划………………………………… 182
9. 3 监测系统总体框架设计………………………………………… 184
9. 4 监测系统功能实现……………………………………………… 187
9. 5 本章小结………………………………………………………… 193
第10 章 总结与展望……………………………………………………… 194
10. 1 研究总结………………………………………………………… 194
10. 2 研究展望………………………………………………………… 196
参考文献…………………………………………………………………… 198
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