[發(fā)明專(zhuān)利]一種聚合反應(yīng)過(guò)程的質(zhì)量模式監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810258345.5
• 申請(qǐng)日: 2018-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108549903B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 欒小麗;高爽;鄭年年;馮恩波;陳珺;劉飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06K9/62
• 分類(lèi)號(hào): G06K9/62;G06Q10/06;G01D21/02
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專(zhuān)利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

本發(fā)明提供一種聚合反應(yīng)過(guò)程的質(zhì)量模式監(jiān)測(cè)方法，屬于流程工業(yè)生產(chǎn)加工領(lǐng)域。該方法首先對(duì)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并預(yù)處理，然后進(jìn)行變量選擇與變換，并利用變換后的綜合特征構(gòu)建質(zhì)量模式指標(biāo)；之后利用貝葉斯統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法對(duì)構(gòu)建的質(zhì)量模式指標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)，最終實(shí)現(xiàn)聚合過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)測(cè)。本發(fā)明利用快速智能判別和決策方法，將質(zhì)量模式監(jiān)測(cè)的概念引入到聚合反應(yīng)過(guò)程，從傳統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)化為質(zhì)量模式監(jiān)測(cè)，更能刻畫(huà)聚合過(guò)程的運(yùn)行工況，提高聚合反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確率，穩(wěn)定地控制聚合反應(yīng)裝置，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)質(zhì)量指標(biāo)監(jiān)測(cè)在建模復(fù)雜度及數(shù)據(jù)利用上的不足，將聚合過(guò)程運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)下，從而達(dá)到安全、節(jié)能、降耗的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚合反應(yīng)過(guò)程的質(zhì)量模式監(jiān)測(cè)方法，屬于流程工業(yè)生產(chǎn)加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚合反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜，聚合物的質(zhì)量(如熱穩(wěn)定性、斷裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等)與聚合物的物性(如平均分子量及其分布、平均粒徑及其分布、黏度、密度等)密切相關(guān)。為了使聚合反應(yīng)釜處于最佳運(yùn)行工況，提高聚合物的質(zhì)量，傳統(tǒng)手段是質(zhì)量指標(biāo)控制，即控制聚合物的物性參數(shù)或與聚合物物性參數(shù)相關(guān)的過(guò)程參數(shù)，如反應(yīng)物濃度、聚合速率、轉(zhuǎn)化率等。

但影響聚合物質(zhì)量指標(biāo)的過(guò)程參數(shù)具有遞進(jìn)性、多元性、相關(guān)性等特點(diǎn)，且聚合物的質(zhì)量指標(biāo)由于缺乏可靠的在線儀表或限于使用、維護(hù)成本等原因，通常難以在線測(cè)量，一般采用人工離線分析得到，由于不能及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，使得聚合反應(yīng)過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)控問(wèn)題具有一定的挑戰(zhàn)性。

基于過(guò)程質(zhì)量推斷模型的質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)是解決這一問(wèn)題的有效手段。無(wú)論是最初的機(jī)理質(zhì)量推斷模型，還是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)質(zhì)量模型，包括將機(jī)理建模、經(jīng)驗(yàn)建模等結(jié)合在一起的混合質(zhì)量模型，其框架下的質(zhì)量監(jiān)控效果均依賴(lài)于模型預(yù)測(cè)的精度。大數(shù)據(jù)背景下如何利用過(guò)程運(yùn)行的數(shù)據(jù)監(jiān)控聚合過(guò)程的產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)聚合過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)控研究提出了新的要求。

近年來(lái)，隨著數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷發(fā)展，涌現(xiàn)出了很多新的快速智能判別和決策方法，因此本發(fā)明利用過(guò)程運(yùn)行中的大量數(shù)據(jù)，提出一種聚合反應(yīng)過(guò)程的質(zhì)量模式監(jiān)測(cè)方法，利用近幾年涌現(xiàn)的新的快速智能判別和決策方法，將質(zhì)量模式監(jiān)測(cè)的概念引入到聚合反應(yīng)過(guò)程中，從傳統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)化為質(zhì)量模式監(jiān)測(cè)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)質(zhì)量指標(biāo)監(jiān)測(cè)在建模復(fù)雜度及數(shù)據(jù)利用上的不足。由于模式蘊(yùn)含了更多的過(guò)程信息，從而更能刻畫(huà)聚合過(guò)程的運(yùn)行工況，提高聚合反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確率，穩(wěn)定地控制聚合反應(yīng)裝置，將聚合過(guò)程運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)下，從而達(dá)到安全、節(jié)能、降耗的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種聚合反應(yīng)過(guò)程的質(zhì)量模式監(jiān)測(cè)方法。將質(zhì)量模式監(jiān)測(cè)的概念引入到聚合反應(yīng)過(guò)程中，將觀測(cè)空間數(shù)據(jù)的本質(zhì)特征投影到低維空間，得到質(zhì)量模式指標(biāo)；然后，利用快速智能判別和決策方法對(duì)模式指標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)，區(qū)分聚合生產(chǎn)過(guò)程的不同質(zhì)量模式。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：

一種聚合反應(yīng)過(guò)程的質(zhì)量模式監(jiān)測(cè)方法，分為三個(gè)部分，第一部分是初始數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理，第二部分是質(zhì)量模式指標(biāo)的構(gòu)建，第三部分是利用快速智能判別和決策方法對(duì)構(gòu)建的質(zhì)量模式指標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)；具體步驟如下：

步驟一：初始數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理

采集聚合反應(yīng)過(guò)程中的原始特征信息，通過(guò)剔除異常數(shù)據(jù)、填充缺失數(shù)據(jù)、糾正錯(cuò)誤數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)對(duì)齊的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理；采集聚合反應(yīng)過(guò)程中的原始特征信息包括反應(yīng)溫度、引發(fā)劑濃度、蒸汽流量、壓力、轉(zhuǎn)化率、聚合速率等相關(guān)過(guò)程參數(shù)變量；

步驟二：質(zhì)量模式指標(biāo)的構(gòu)建

(1)對(duì)步驟一中預(yù)處理之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行變量選擇，挑選出有效的、能反映系統(tǒng)行為和過(guò)程狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)，同時(shí)剔除無(wú)效特征，以初步降低系統(tǒng)過(guò)程信息的特征空間維數(shù)；所述的變量選擇，采用的方法可為窮舉法、隨機(jī)搜索法、啟發(fā)式搜索法或Lasso正則化方法等方法；