[发明专利]金湿法冶金全流程分层分块运行状态在线评价方法

摘要

本发明属于金湿法冶金运行状态评价领域，提供一种基于分层分块思想的过程运行状态在线评价方法。工艺包括一浸一洗、二浸二洗、锌粉置换三个子过程，将金湿法冶金全流程按照操作单元的不同建立分层、分块的评价模型，分为全流程层、子过程层和单元层。算法包括分层分块评价模型的建立、过程运行状态的在线评价、运行状态非优原因追溯步骤。本发明在线评价时通过计算在线数据与评价模型的相似度，实时评价金湿法冶金全流程的运行状态，避免人工评价的滞后问题，自动追溯非优原因，为实际生产过程提供有价值的指导建议，以便及时对过程运行状态进行适当调整，提高企业经济效益和生产效率。

主权项

1.金湿法冶金全流程分层分块运行状态在线评价方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：分层分块评价模型的建立1)建立单元层评价模型：对正常工况下的过程数据进行标准化处理，并将标准化后的过程数据矩阵记为其中为X^qp的第n个样本，n＝1,2,...,N，N为建模样本总数，q＝1,2,...,Q，表示全部Q个子过程中的第q个子过程，p＝1,2,...P_q为第q个子过程中的第p个单元，M_qp为第q个子过程中第p个单元包含的过程变量数；为综合经济指标数据，M_y为综合经济指标个数；对标准化后的各个单元数据分别建立T‑PLS评价模型，第q个子过程中第p个单元的评价模型为：其中，和分别为该单元中与Y相关的信息、与Y正交的信息以及原始残差中的主要变异信息；和分别为对应的负载矩阵；和F^qp分别为X^qp和Y的残差矩阵；对于单元层中的每个建模样本其得分向量表示为：对于新样本其相应的得分和残差向量计算如下：和是过程数据中与综合经济指标及过程运行状态直接相关的过程变异信息，能够反映综合经济指标的高低和过程运行状态的优劣，用于运行状态评价，而则为第q个子过程中第p个单元的评价模型参数；2)建立子过程层评价模型：针对每个子过程建立离线评价模型，利用式(1)中提取的表征各单元运行状态的潜变量信息，分别构建子过程层的过程信息，即建立各个子过程的T‑PLS评价模型，并将第q个子过程的评价模型记为：对于子过程层中的每个建模样本其得分向量为：对于新样本其得分向量为：其中，为第q个子过程的评价模型参数，用于子过程层运行状态评价；3)建立全流程评价模型：根据式(4)中提取出的表征各子过程运行状态的潜变量信息，构建全流程的过程信息，即基于T‑PLS建立全流程评价模型如下：全流程层中的每个建模样本的得分向量为：新样本的得分向量可计算如下：其中，G_y为全流程评价模型的参数，用于全流程运行状态的在线评价；步骤2：过程运行状态在线评价对于在线采集的新样本进行标准化处理，分别计算其单元层、子过程层和全流程层的得分向量，并计算新样本的得分向量与每层每块样本中心点的欧氏距离，即：其中，分别表示单元、子过程以及全流程建模样本得分向量的均值；由于均为零向量，因此式(10)～(12)进一步表示为：d＝||t_y，new||²                        (15)利用上述计算的欧氏距离d^qp,d^q,d,构造用于实时评价过程运行状态的评价指标，分别为：其中，γ^qp,γ^q,γ∈(0,1]分别为单元、子过程以及全流程的评价指标，β₁,β₂,β₃是可调参数，根据建模数据情况并结合专家经验确定；引入评价指标阈值θ∈(0.5,1)，当γ≥θ时，过程运行状态为优，当γ＜θ时，过程运行状态非优，此时转入评价子过程层的运行状态；若评价指标γ^q≥θ，则该子过程运行状态为优；若评价指标γ^q＜θ，则该子过程运行状态为非优，转入单元层的运行状态评价，若评价指标γ^qp≥θ则单元层的运行状态为优，若评价指标γ^qp＜θ则单元层的运行状态为非优；直至定位到导致运行状态非优的单元；步骤3：运行状态非优原因追溯基于变量贡献的非优原因识别方法：通过计算过程变量对评价指标的贡献，找出贡献大的过程变量，即为导致过程运行状态非优的原因变量。