[發明專利]基于工業數據和工藝機理的復合肥生產養分優化方法

在審

• 申請號: 202110416487.1
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113065288A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 潘明
• 申請（專利權）人: 工數科技（廣州）有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;C05G1/00;G06F111/04;G06F113/26
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 茍銘

本發明提供一種基于工業數據和工藝機理的復合肥生產養分優化方法，包括以下步驟：基于氨酸法工藝機理的歷史生產數據清洗，去除邏輯錯誤的數據樣本，將健康數據用于模型訓練；基于工藝機理分析的復合肥N養分控制模型訓練；基于工藝機理分析的復合肥P養分控制模型訓練；基于工藝機理分析的復合肥K養分控制模型訓練；建立基于高維近似模型的復合肥產品養分優化控制模型；復合肥產品養分控制非線性優化問題求解；建立的非線性數學規劃問題，利用數學編程技術，采用經典的連續凸逼近算法可對其進行高效地求解。本發明建立復合肥養分優化控制數學模型，尋找最優的復合肥養分控制生產條件，最終制定出生產成本最優的各生產參數聯調策略。

技術領域

本發明屬于復合肥生產技術領域，具體涉及一種基于工業數據和工藝機理的復合肥生產養分優化方法。

背景技術

氨酸法工藝是目前主流的復合肥生產方式。其核心工藝包括濃磷酸、濃硫酸、液氨的化學反應，以及氯化鉀、硫酸鉀、尿素、氯化銨、硫酸銨、磷酸一銨等原料的混合，通過精準控制原料進料配比來調節復合肥產品的N、P、K養分和總養分，以達到國標或出口產品標準的要求。

現有氨酸法復合肥養分控制方法采用物料穩態計算方法，由操作工人根據各原料養分事先設定原料進料比例，再采用三小時(或者更長時間)化驗復合肥產品養分的策略，再根據該化驗結果，對各原料進料比例進行微調，保證生產體系中復合肥養分穩定在一定水平，以達到較優的生產成本控制，即符合產品養分合格的條件下，超養分產品最少。

基于穩態計算各原料進料比例和根據三小時(或者更長時間)化驗數據調整生產的方法，在實際生產中常常遇到以下幾個問題：

(1)復合肥生產存在較大的返料操作，且一部分原料(比如廢料、磷酸一銨、氯化鉀等)的養分在生產過程中會發生變化。當工人無法及時獲取這些因素發生變化的信息時，根據穩態計算確定的原料進料比例，往往對產品的養分含量預測存在較大的誤差。特別在廢料進料養分變化較大的情況下，產品養分波動很大，難以控制。

(2)由于現有生產方法是在化驗數據檢測結果出來后，再對生產進行調整。化驗數據檢測具有很強的時間滯后性，導致工人操作不及時，永遠落后于實際生產條件變化。

(3)復合肥生產屬于動態連續過程，其受到多種不確定因素的影響。工廠操作人員只能從經驗出發調控原料配比等，因此產品的養分與操作人員的技術、經驗和專注程度等條件密切相關，直接導致產品養分的波動。且工人操作屬于多年積累經驗，并非該工藝所有生產參數的最佳動態組合，其生產效益存在較高的優化和提升空間。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種基于工業數據和工藝機理的復合肥生產養分優化方法，主要目的有：

(1)基于氨酸法工藝，采用化工機理分析方法，選取過程關鍵影響參數，提出工業數據復合肥生產養分模型訓練方法，實現產品養分化驗指標精準預測。

(2)基于訓練好的產品養分預測模型，以及實時生產參數，對復合肥生產原料進料進行聯調，保證生產過程中產品養分合格。

(3)建立復合肥生產優化控制模型，對各生產參數的聯調優化，實現產品總養分控制最優和生產成本最低的目標。

本發明首先采用化工機理分析方法，將海量工業歷史數據進行清洗，去除與工藝機理相矛盾的歷史數據。隨后，選取過程工業關鍵影響參數，提出高維數據訓練方法，建立與實際生產高度吻合的復合肥養分預測模型，實現產品養分精準控制。最后通過建立復合肥生產優化模型，提出最優控制算法指導生產，保證產品總養分最優，并擺脫對工人經驗的依賴。

具體的技術方案為：

基于工業數據和工藝機理的復合肥生產養分優化方法，包括以下步驟：

步驟S100：基于氨酸法工藝機理的歷史生產數據清洗，去除工藝邏輯錯誤的數據樣本，將健康數據用于模型訓練。