[發(fā)明專利]基于數(shù)據(jù)挖掘的最優(yōu)爐溫設(shè)定值優(yōu)化系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110049280.1
• 申請(qǐng)日: 2011-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN102169326A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊峰;張琳;王明;鄭劍輝;閔長(zhǎng)松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中冶南方（武漢）威仕工業(yè)爐有限公司
• 主分類號(hào): G05B13/02
• 分類號(hào): G05B13/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及步進(jìn)梁式加熱爐燃燒過程爐溫設(shè)定值優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于數(shù)據(jù)挖掘的最優(yōu)爐溫設(shè)定值優(yōu)化系統(tǒng)。

背景技術(shù)

對(duì)于多段供熱式連續(xù)加熱爐，為滿足軋制工藝需求和鋼坯加熱制度，采取各段爐溫差異控制，不同的鋼坯加熱制度要求有相應(yīng)的爐溫控制來滿足鋼坯加熱要求。往往由于受到加熱爐爐型結(jié)構(gòu)、燃燒方式、出鋼節(jié)奏、設(shè)備運(yùn)行狀況、操作人員技術(shù)水平等因素影響，爐溫控制無法做到剛好滿足鋼坯軋制需求，所以往往采取保險(xiǎn)的做法，在工藝允許的范圍內(nèi)，將爐溫按照溫度規(guī)定的上限來燒鋼，這樣不僅造成鋼坯加熱質(zhì)量得不到保證，更導(dǎo)致較嚴(yán)重的燃料浪費(fèi)和不必要的廢氣排放。

尤其對(duì)于特殊鋼企業(yè)加熱爐，加熱鋼坯種類多，規(guī)格變換頻繁，待軋保溫時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。所以，特鋼加熱爐的加熱制度相對(duì)較復(fù)雜。特鋼加熱爐同時(shí)在爐的鋼種可達(dá)十幾種以上，而各鋼種所對(duì)應(yīng)的加熱制度又不盡相同，所以如何尋找最優(yōu)的加熱爐爐溫控制制度，是決定加熱爐的加熱質(zhì)量和節(jié)能減排的主要手段。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于數(shù)據(jù)挖掘的最優(yōu)爐溫設(shè)定值優(yōu)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)方坯加熱爐優(yōu)化爐溫控制，尤其適用于特鋼企業(yè)的步進(jìn)梁式加熱爐，一方面可以直觀地反映加熱爐燃燒及工藝控制水平；另一方面可以為加熱爐控制調(diào)節(jié)提供優(yōu)化建議。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

-數(shù)據(jù)處理模塊，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和鋼坯實(shí)時(shí)跟蹤，獲取反映鋼坯在加熱過程中的數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)挖掘分析模塊所需的挖掘?qū)ο螅凰鰯?shù)據(jù)處理模塊進(jìn)一步包括：

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集子模塊，采用標(biāo)準(zhǔn)OPC接口，建立與過程自動(dòng)化級(jí)的連接，采用Windows下的多線程處理技術(shù)完成采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)；

鋼坯實(shí)時(shí)跟蹤子模塊，采用C/S架構(gòu)開發(fā)，鋼坯軋制數(shù)據(jù)通過TCP/IP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸和更新；

-數(shù)據(jù)挖掘分析模塊，通過數(shù)據(jù)挖掘處理和數(shù)據(jù)規(guī)則存儲(chǔ)和提取，對(duì)所述數(shù)據(jù)處理模塊獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘處理，將挖掘結(jié)果形成規(guī)則知識(shí)庫，從知識(shí)庫中獲取鋼坯各段最優(yōu)爐溫設(shè)定值；所述數(shù)據(jù)挖掘分析模塊進(jìn)一步包括：

數(shù)據(jù)挖掘處理子模塊，將數(shù)據(jù)處理模塊所獲取的鋼坯生產(chǎn)數(shù)據(jù)作為挖掘?qū)ο螅捎脭?shù)據(jù)挖掘分類技術(shù)進(jìn)行處理，挖掘結(jié)果傳遞給數(shù)據(jù)規(guī)則存儲(chǔ)、提取模塊；

數(shù)據(jù)規(guī)則存儲(chǔ)、提取模塊將挖掘結(jié)果以一定的規(guī)則存儲(chǔ)到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，形成鋼坯生產(chǎn)數(shù)據(jù)知識(shí)庫，最后從知識(shí)庫中提取獲得不同鋼坯對(duì)應(yīng)的最優(yōu)爐溫設(shè)定值。

所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集子模塊，通過OPC技術(shù)從基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)獲取加熱爐各段爐溫?cái)?shù)據(jù)，各段空煤氣流量數(shù)據(jù)，爐壓及相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集子模塊進(jìn)一步包括：

子模塊1：組態(tài)需要從現(xiàn)場(chǎng)采集的加熱爐過程數(shù)據(jù)信息；

子模塊2：開啟OPC服務(wù)，與現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)連接；

子模塊3：開啟實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集服務(wù)，從現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)讀取子模塊1中組態(tài)的數(shù)據(jù)；

子模塊4：開啟數(shù)據(jù)濾波和存儲(chǔ)服務(wù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑處理，消除噪聲數(shù)據(jù)；最后將處理好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。

所述鋼坯實(shí)時(shí)跟蹤子模塊，采用C/S開發(fā)模式，服務(wù)端通過TCP/IP協(xié)議從客戶端獲取鋼坯入爐數(shù)據(jù)。

所述鋼坯實(shí)時(shí)跟蹤子模塊進(jìn)一步包括：

子模塊1：開啟服務(wù)端程序后，兩個(gè)線程同時(shí)啟動(dòng)，線程1：監(jiān)控客戶端鋼坯入爐數(shù)據(jù)，線程2：監(jiān)控爐內(nèi)鋼坯前進(jìn)或后退信號(hào)；

子模塊2：服務(wù)端獲取客戶端鋼坯數(shù)據(jù)后，更改鋼坯在爐狀態(tài)，并存儲(chǔ)到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，所述客戶端鋼坯數(shù)據(jù)包括鋼種分類、鋼坯編號(hào)、軋制節(jié)奏、在爐時(shí)間。

所述數(shù)據(jù)挖掘處理子模塊，采用數(shù)據(jù)挖掘分類算法，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊所采集到的現(xiàn)場(chǎng)過程數(shù)據(jù)和鋼坯實(shí)時(shí)跟蹤模塊獲取的鋼坯燃燒數(shù)據(jù)作為挖掘?qū)ο螅ㄟ^OLE?DB?for?DM挖掘引擎對(duì)挖掘?qū)ο筮M(jìn)行分析。

所述數(shù)據(jù)挖掘處理子模塊進(jìn)一步包括：

子模塊1：?jiǎn)?dòng)數(shù)據(jù)挖掘引擎，建立與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫；

子模塊2：創(chuàng)建數(shù)據(jù)挖掘模型；

子模塊3：利用已有數(shù)據(jù)和挖掘算法進(jìn)行模型訓(xùn)練；

子模塊4：結(jié)果預(yù)測(cè)。

所述數(shù)據(jù)規(guī)則存儲(chǔ)、提取模塊子模塊，所使用的規(guī)則存儲(chǔ)和提取方法包括規(guī)則的定義、規(guī)則的存儲(chǔ)模型、規(guī)則提取。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

1)本發(fā)明在加熱爐控制系統(tǒng)中嵌入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析處理功能，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與基礎(chǔ)自動(dòng)化相結(jié)合的一次有益嘗試；