[發(fā)明專利]鋼鐵企業(yè)煤氣產(chǎn)生量與消耗量的動態(tài)預(yù)測方法及設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711210058.9
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107918368B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張琦;馬家琳;李輝;倪團(tuán)結(jié)
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京易捷勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

1.一種鋼鐵企業(yè)煤氣產(chǎn)生量與消耗量的動態(tài)預(yù)測方法，其特征在于，包括：

步驟A：獲取未來調(diào)度周期內(nèi)的生產(chǎn)工況下煤氣產(chǎn)耗歷史數(shù)據(jù)，以及對應(yīng)所述煤氣產(chǎn)耗歷史數(shù)據(jù)周期的生產(chǎn)計(jì)劃和檢修計(jì)劃；

步驟B：根據(jù)所述生產(chǎn)計(jì)劃和檢修計(jì)劃，確定所有設(shè)備生產(chǎn)工況；

步驟C：針對煤氣產(chǎn)耗歷史數(shù)據(jù)中的每一個(gè)設(shè)備的生產(chǎn)工況，獲取每一設(shè)備的工況點(diǎn)，并根據(jù)所有設(shè)備的工況點(diǎn)對煤氣量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分類；

依據(jù)分類后的各工況點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練LSSVM模型；并采用訓(xùn)練后的最優(yōu)預(yù)測模型對煤氣產(chǎn)耗歷史數(shù)據(jù)的部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，得到輸出的預(yù)測結(jié)果，所述輸出的預(yù)測結(jié)果包括：未來調(diào)度周期內(nèi)煤氣產(chǎn)生裝置的煤氣發(fā)生量和各生產(chǎn)用戶的煤氣消耗量；

所述步驟C包括：

C1、以集合V_i，j表示第i個(gè)設(shè)備第j個(gè)工況的煤氣量歷史數(shù)據(jù)集；

C2、根據(jù)集合V_i，j，通過小波分析方法和向量空間重構(gòu)方法構(gòu)造LSSVM模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；

C3、利用所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，并通過啟發(fā)式參數(shù)尋優(yōu)方式對所述LSSVM模型進(jìn)行訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練后的最優(yōu)預(yù)測模型；

C4、依據(jù)待預(yù)測的設(shè)備、及待預(yù)測設(shè)備的工況和所述煤氣產(chǎn)耗歷史數(shù)據(jù)，構(gòu)造待處理的預(yù)測數(shù)據(jù)集；

C5、采用最優(yōu)預(yù)測模型處理所述待處理的預(yù)測數(shù)據(jù)集，獲得輸出的預(yù)測結(jié)果；

步驟C2包括：

依據(jù)企業(yè)煤氣調(diào)度需求確定初始樣本采樣周期t、向量空間變換樣本維數(shù)m以及模型中其它參數(shù)；

獲取煤氣產(chǎn)生量和消耗量V₀，并基于小波分析方法，提取低頻信號D_i(n)；

對所述煤氣產(chǎn)耗歷史數(shù)據(jù)中各用戶的煤氣產(chǎn)耗歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，使數(shù)據(jù)線性映射到0-1之間；

對歸一化處理后的煤氣產(chǎn)耗歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行向量空間重構(gòu)，將線性排列的數(shù)據(jù)構(gòu)造為最優(yōu)預(yù)測模型所需要的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，構(gòu)造過程可表示為：

其中，輸入數(shù)據(jù)中i時(shí)刻的煤氣產(chǎn)耗歷史數(shù)據(jù)記為x_i，輸出數(shù)據(jù)中的i時(shí)刻預(yù)測結(jié)果記為Y_i，每一行中的一組x_i和一組Y_i分別為模型的一個(gè)輸入樣本和一個(gè)輸出樣本，訓(xùn)練數(shù)據(jù)集構(gòu)造方法記為

利用輸入輸出樣本x_t-m+1 x_t-m+2 … x_t|Y_t+1 Y_t+2 … Y_t+i對模型進(jìn)行訓(xùn)練，以及應(yīng)用啟發(fā)式參數(shù)尋優(yōu)，對LSSVM預(yù)測模型迭代求逆，由公式計(jì)算預(yù)測值

其中，I為單位矩陣，Ω為滿足的Mercer定理核函數(shù)；

根據(jù)預(yù)測值的判斷標(biāo)準(zhǔn)/約束條件，直至將所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中的所有樣本訓(xùn)練完，得到訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述待處理的預(yù)測數(shù)據(jù)集中各樣本的訓(xùn)練方式和所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中各樣本的訓(xùn)練方式是相同的。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

將預(yù)測結(jié)果上傳到企業(yè)的煤氣調(diào)度服務(wù)器上，煤氣調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)一側(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述C2中的根據(jù)預(yù)測值的判斷標(biāo)準(zhǔn)，獲得訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，包括：

在預(yù)測下一個(gè)樣本之前需要計(jì)算第j個(gè)預(yù)測值誤差平方：

其中，式中，為第j個(gè)預(yù)測值，Y_j為第j個(gè)預(yù)測樣本；

進(jìn)而得出訓(xùn)練的修正值β_j＝η_je_j；

將修正值加入下一時(shí)刻的樣本學(xué)習(xí)預(yù)測。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述C2中獲取訓(xùn)練數(shù)據(jù)集時(shí)，當(dāng)新的數(shù)據(jù)集(x_i，y_i)，i∈(t，t+N)進(jìn)入訓(xùn)練數(shù)據(jù)集時(shí)，排除之前N個(gè)數(shù)據(jù)，重新得到輸入樣本。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述輸出的預(yù)測結(jié)果是反歸一化之后的結(jié)果。