سنجش کیفیت آب صنعتی مصرفی یک کارخانه شیمیایی با استفاده از هوش مصنوعی (وایازش لجستیک، بیز ساده، ماشین بردار پشتیبان، جنگل تصادفی و درخت تصمیم)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران

10.22034/ijche.2023.408953.1334

چکیده

سنجش مستمر کیفیت آب کارخانه بسیار حائز اهمیت می‌باشد. روش‌های کنونی سنجش کیفیت آب از کارایی کافی برخوردار نیست. در این پژوهش جهت حل چالش‌های ذکرشده، کاهش خطای انسانی، آنالیز دقیق تر و افزایش سرعت تشخیص، روشی نوین با استفاده از مفاهیم هوش مصنوعی و یادگیری ماشین مطرح شده است. روش پیشنهادی پژوهش با استفاده از 472 نمونه داده‌های شیمیایی در نرم‌افزار MATLAB مورد آموزش و اعتبار سنجی قرار گرفته است. هر یک از نمونه داده‌ها دارای 6 ویژگی ورودی (pH، هدایت سنجی، سختی آب، کل مواد جامد محلول در آب، کلر آزاد، و قلیائیت) و یک ویژگی خروجی (هدف) می‌باشند. جهت ارزیابی میزان کارایی سنجش کیفیت آب، از معیارهای ماتریس اغتشاش، دقت، صحت و بازخوانی استفاده شده است. بیشترین دقت مربوط به روش جنگل تصادفی است. صحت روش های درخت تصمیم، بیز ساده و ماشین بردار پشتسبان با هم برابر است. بیشترین میزان بازخوانی مربوط به روش درخت تصمیم است. روش هوش مصنوعی درخت تصمیم پیشنهادی با دقتی معادل با 70 درصد، صحت معادل با 98 درصد و بازخوانی برابر با 96 درصد نسبت به روش‌های وایازش لجستیک، بیز ساده ، ماشین بردار پشتیبان و جنگل تصادفی، کارایی بیشتر و خطای کمتری را نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Measuring the quality of industrial water used in a chemical plant using artificial intelligence (Logistic Regression, Naive Bayesian, Support Vector Machine, Random forest, and Decision Tree)

نویسندگان [English]

  • Farid Sarmast Alizadeh
  • Nadia Esfandiari
Department of Chemical Engineering, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran
چکیده [English]

Continuous measurement of factory water quality is important. Current methods of measuring water quality are not efficient enough. In this research, a new method using the concepts of artificial intelligence and machine learning has been proposed to solve the mentioned challenges. The proposed research method has been trained and validated using 472 samples of chemical data in MATLAB software. Each data sample has 6 input attributes (pH, conductivity, water hardness, total water-soluble solids, free chlorine, and alkalinity) and one output attribute (target). The parameters of disturbance matrix, precision, accuracy, and readability have been used to evaluate the efficiency of water quality measurement. The highest accuracy is related to the random forest method. The decision tree, simple Bayes, and vector machine methods are the same. The most refreshing rate is related to the decision tree method. The artificial intelligence method of the proposed decision tree with an accuracy equal to 70%, accuracy equal to 98%, and recall equal to 96% compared to logistic regression methods, Naive Bayesian method, support vector machine, and random forest, shows more efficiency and less error.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Quality
  • Industrial water
  • Chemical plant
  • Artificial intelligence