大豆秸稈纖維素和半纖維素含量近紅外檢測模型研究與建立.pdf

1、我國的經(jīng)濟(jì)目前正處于快速發(fā)展的階段中，且近幾年我國對于能源的要求和需求也在不斷地提高。2015年，我國提出要合理有效地利用已發(fā)現(xiàn)和正在開發(fā)的新能源，并著重地要求實(shí)施改善能源體系利用結(jié)構(gòu)，充分使用可再生能源替代原有石化能源的指導(dǎo)方針。生物質(zhì)能源是可再生能源中重要的一部分，在將來有可能變成最具有工業(yè)價(jià)值的能源原料之一。如何結(jié)合我國現(xiàn)有情況，開發(fā)并合理地利用生物質(zhì)能源來緩解能源短缺問題，也就變得至關(guān)重要。
　　生物質(zhì)經(jīng)化學(xué)、物理以及生物

2、化學(xué)等手段轉(zhuǎn)化為可利用的生物燃料時(shí)，其轉(zhuǎn)化過程中所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益會直接受轉(zhuǎn)化產(chǎn)出率所影響。但由于受制于繁瑣的檢驗(yàn)工藝和傳統(tǒng)化學(xué)技術(shù)的限制，無法滿足實(shí)驗(yàn)或者生產(chǎn)人員對生物質(zhì)成分配比進(jìn)行快速檢測，因此很多生產(chǎn)過程都缺少明確配比的指導(dǎo)，對產(chǎn)出率也不是非常明確。
　　因此本文將以此為著手點(diǎn)，采用脫豆之后的大豆秸稈作為研究對象，利用近紅外光譜結(jié)合大豆秸稈中的纖維素和半纖維素含量進(jìn)行圖譜擬合，以求探索快速檢測實(shí)現(xiàn)的可能性。主要進(jìn)行了如下研究工

3、作:
　　(1)在黑龍江省內(nèi)各個(gè)地區(qū)，收集了不同品種的大豆秸稈173株，并對其所含有的纖維素和半纖維素含量進(jìn)行了定標(biāo)及其原始光譜的采集，通過對所采集的樣本使用正態(tài)直方分析統(tǒng)計(jì)，以保證所選的樣本都具有一定的代表性。
　　(2)采用導(dǎo)數(shù)和平滑預(yù)處理方法，對原始光譜做了簡單的去噪處理，使用了基于X-Y殘差和杠桿值的3D視圖分析法剔除樣本中的異常，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，校正模型的精度也有了大幅度的提升。
　　(3)針對纖維素和半纖維素

4、去噪后的光譜，進(jìn)行篩選最優(yōu)的特征波段，選用35和50間隔的間隔偏最小二乘(IPLS)、評估次數(shù)為50和100次的遺傳算法(GA)、21至51窗口大小的移動窗口最小二乘法(MWPLS)和隨機(jī)噪聲變量100至1000的無信息變量消除法（UVE）進(jìn)行選擇。并對所使用的波段特征選取方法的參數(shù)進(jìn)行多種嘗試，然后建立了各特征波段的校正模型。最后得出，各個(gè)選取方法之間驗(yàn)證結(jié)果相差很大，但相對于全譜的校正模型，結(jié)果提升都很明顯。
　　(4)建立半

5、纖維素和纖維素各自的預(yù)測模型，建立PLS回歸模型，同時(shí)也利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性擬合優(yōu)勢完成BP驗(yàn)證模型的建立，并且對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行比較。半纖維素和纖維素在兩種預(yù)測模型下也分別看到了優(yōu)劣，半纖維素預(yù)測的過程中，我們可以看到PLSR的預(yù)測能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)的強(qiáng)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而纖維素的預(yù)測，結(jié)果卻是截然相反。
　　綜上所述，本文研究的近紅外模型對大豆秸稈中纖維素和半纖維素的快速檢測，具有一定的可行性，也解決了過去檢測方法中遇到的一些實(shí)質(zhì)性問題，