[發明專利]用于等離子體裂解煤制乙炔反應狀態評估的多源數據融合系統及方法

有效

• 申請號: 201810984653.6
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109063412B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 榮岡;章鑫鋒;馮毅萍;任其龍;陳新志;何潮洪;吳忠標;陳豐秋
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C20/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種用于等離子體裂解煤制乙炔反應狀態評估的多源數據融合方法，其特征在于，基于多源數據融合系統，包括以下步驟：

（1）實時采集等離子體裂解煤制乙炔反應過程的多源生產數據，并進行存儲；所述的多源生產數據包括實時的DCS數據、等離子反應器內的溫度光譜視頻和焦層圖、反應過程的計劃調度指令和生產操作記錄、等離子反應器出口氣的化驗分析數據；

（2）分別提取所述多源生產數據的關鍵特征，獲得帶有時間戳的結構化數據，并對結構化數據進行融合；包括：

（2-1）根據等離子體裂解煤制乙炔的反應運行機理，從所述的DCS數據中提取部分關鍵數據，獲得帶有時間戳的特征集合X1；

（2-2）通過比較算法，從溫度光譜視頻和焦層圖中獲得反應器內的焦層厚度和實時溫度，獲得帶有時間戳的特征集合X2；

（2-3）從計劃調度指令中提取日期時間、勵磁電流、電弧功率和煤的相關性質數據，從生產操作記錄中提取日期時間、清焦、開停車、閥門號、開度和故障狀態信號，獲得帶有時間戳的特征集合X3；

（2-4）從化驗分析數據中提取出口氣中的乙炔濃度和對應的取樣時間，獲得帶有時間戳的特征Y；

（2-5）通過時間戳對各個特征提取子模塊獲得的特征數據進行匹配，獲得完整的結構化數據；

（3）根據多源生產數據的融合結果得到等離子體裂解煤制乙炔反應狀態的評估等級；包括：

（3-1）根據所述的完整的結構化數據，構建訓練集；采用帶模型復雜度懲罰項的多元線性回歸模型進行過程建模，并采用訓練集對過程模型進行訓練；

（3-2）實時獲取多源生產數據并分別提取關鍵特征，利用所述的過程模型，獲得對應時間的等離子反應器出口氣中的乙炔濃度；

（3-3）根據出口氣乙炔濃度、溫度及壓力三個指標對等離子體裂解煤制乙炔反應狀態進行評估；

所述的多源數據融合系統包括：

數據采集模塊，實時采集等離子體裂解煤制乙炔反應過程的多源生產數據；

多源數據存儲模塊，存儲和管理所述多源生產數據；

多源數據融合模塊，分別提取所述多源生產數據的關鍵特征，獲得帶有時間戳的結構化數據，并對結構化數據進行融合；

狀態評估模塊，根據多源生產數據的融合結果得到等離子體裂解煤制乙炔反應狀態的評估等級。

2.根據權利要求1所述的用于等離子體裂解煤制乙炔反應狀態評估的多源數據融合方法，其特征在于，步驟（3-3）包括：

（ⅰ）將乙炔濃度、溫度及壓力的值域范圍進行分段，分別將乙炔濃度、溫度及壓力模糊成若干種定性指標；

（ⅱ）結合專家知識庫，用“IF-ELSE”形式的規則，將乙炔濃度、溫度及壓力的若干種定性指標進行結合，得出等離子體裂解煤制乙炔反應狀態的評估等級標準；

（ⅲ）根據實時的乙炔濃度、溫度及壓力，對照所述的評估等級標準，得出當前反應狀態的評估等級。

3.根據權利要求1所述的用于等離子體裂解煤制乙炔反應狀態評估的多源數據融合方法，其特征在于，還包括：對獲得的評估結果進行實時可視化顯示。

4.根據權利要求1所述的用于等離子體裂解煤制乙炔反應狀態評估的多源數據融合方法，其特征在于，所述的數據采集模塊包括：

DCS裝置，通過多傳感器實時采集反應過程的DCS數據；

拍攝裝置，拍攝等離子反應器內的溫度光譜視頻和焦層圖，獲得圖片/視頻數據；

生產日志，記錄有反應過程的計劃調度指令和生產操作記錄，獲得文字數據；

離線化驗分析裝置，定時分析等離子反應器出口氣中的乙炔濃度，獲得化驗分析數據。