摘 要：首先采用K-Means聚類算法對(duì)變量進(jìn)行降維，然后通過斯皮爾曼相關(guān)性檢驗(yàn)篩選出建立預(yù)測模型的關(guān)鍵性主要變量。因操作變量之間具有高度相互強(qiáng)耦聯(lián)的關(guān)系，故選擇通過建立聯(lián)立方程模型來模擬影響辛烷值損失各變量之間的多向因果關(guān)系，并對(duì)聯(lián)立方程進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn)。最后根據(jù)聯(lián)立方程可得影響辛烷值損失的關(guān)鍵變量，汽油精制過程中可通過改變關(guān)鍵變量來提高汽油產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘;損失預(yù)測模型;聯(lián)立方程

一、研究目的與意義

近年來汽車尾氣污染問題日益嚴(yán)重，越來越受到人們的重視，各國先后制定了相應(yīng)的汽車尾氣排放法規(guī)并且越來越嚴(yán)格。排放標(biāo)準(zhǔn)的加強(qiáng)，促進(jìn)了汽車排放控制技術(shù)的進(jìn)步和燃料油質(zhì)量的提高。

辛烷值是評(píng)價(jià)汽油品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)用于衡量汽油抗爆性能的好壞，如果燃料辛烷值偏低則發(fā)動(dòng)機(jī)容易發(fā)生爆震影響其正常工作。汽油的辛烷值與汽油的組分有關(guān)，如果汽油中高辛烷值的組分含量越多則汽油的辛烷值越高。

某石化企業(yè)的催化裂化汽油精制脫硫裝置運(yùn)行4年，積累了大量歷史數(shù)據(jù)，其汽油產(chǎn)品辛烷值損失平均為1.37個(gè)單位，而同類裝置的最小損失值只有0.6個(gè)單位。故本文以該石化企業(yè)數(shù)據(jù)為依托，通過建立辛烷值損失預(yù)測模型來提高汽油產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。

二、建立預(yù)測模型

根據(jù)數(shù)據(jù)可知，影響辛烷值損失量共涉及367個(gè)變量，其中包括7個(gè)原料性質(zhì)、2個(gè)待生吸附劑性質(zhì)、2個(gè)再生吸附劑性質(zhì)、2個(gè)產(chǎn)品性質(zhì)變量以及另外354個(gè)操作變量。

首先對(duì)變量進(jìn)行降維處理。利用K-Means聚類算法對(duì)變量聚類，進(jìn)行劃分降維，得出聚類中心;然后根據(jù)歐式距離計(jì)算公式選出距離聚類中心點(diǎn)最近的變量作為其代表性變量;最后對(duì)所得代表性變量做斯皮爾曼相關(guān)性檢驗(yàn)，在一定的顯著性水平下篩選出最具代表性的變量，繼而將其作為建立預(yù)測模型的關(guān)鍵性主要變量。

因操作變量（控制變量）之間具有高度非線性和相互強(qiáng)耦聯(lián)的關(guān)系，各變量之間并不是單一的因果關(guān)系，多數(shù)變量之間互為因果關(guān)系。故本文將建立聯(lián)立方程模型來模擬影響辛烷值損失各變量之間的多向因果關(guān)系，建立辛烷值損失預(yù)測模型，而達(dá)到更加準(zhǔn)確的驗(yàn)證假設(shè)。

其中，L為最終的辛烷值損失量;S0為原料硫含量;T為原料飽和烴含量;S1為汽油硫含量;R為汽油中辛烷值;X1，...X18為18個(gè)操作變量。

上述結(jié)構(gòu)式模型中，經(jīng)模型可識(shí)別性檢驗(yàn)后可得，第一、二、三個(gè)方程都是恰好可識(shí)別的，即模型系統(tǒng)是恰好可識(shí)別的。

由于模型系統(tǒng)是恰好可識(shí)別的，故本文使用恰好識(shí)別方程的估計(jì)方法進(jìn)行估計(jì)，即選擇三階段最小二乘法對(duì)聯(lián)立方程組進(jìn)行檢驗(yàn)估計(jì)。此方法的優(yōu)點(diǎn)在于不僅考慮內(nèi)生變量的潛在空間相關(guān)性，同時(shí)也顧及各單方程變量之間的相關(guān)性，從而使得出的結(jié)果更加可靠嚴(yán)謹(jǐn)。結(jié)合Matlab軟件對(duì)其進(jìn)行求估計(jì)可得三個(gè)方程判定系數(shù)（R-Square）都較為接近1，說明回歸方程擬合度良好。

三、模型結(jié)果及分析

綜合以上分析，可得影響辛烷值損失量各因素之間的因果關(guān)系：原料飽和烴量和操作變量直接影響汽油內(nèi)硫含量、汽油內(nèi)辛烷值以及辛烷值的損失量;原料中的硫含量會(huì)對(duì)汽油中硫含量及辛烷值產(chǎn)生影響;汽油內(nèi)硫含量又會(huì)直接影響辛烷值的損失量和汽油內(nèi)的辛烷值量，而汽油內(nèi)的辛烷值直接關(guān)系到最終辛烷值的損失量。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：劉嫣（1997年），女，漢，河北。碩士，信息管理與信息系統(tǒng)，天津工業(yè)大學(xué)，天津，300387。