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本发明公开了一种污水处理过程水质能耗预测及优化控制方法及系统，主要包括以下内容：采集污水数据，使用VMD滤波选择特定的本征模态函数进行滤波处理，去除特定频率范围内的干扰信号；建立Reformer和STGCN模型分别用于预测污水处理过程出水水质和能耗，并使用水循环算法得到最佳参数，提高模型的预测能力。建立多目标水循环算法，以出水水质和能耗为目标进行优化控制。与现有技术相比，本发明中使用Reformer和STGCN模型进行预测，结合两种预测模型的优点，并使用水循环算法优化，使预测结果更加准确。同时以出水水质和能耗为目标，采用多目标水循环算法可以有效地寻找到偏好解，更好的进行优化控制。