[发明专利]一种基于统计分类的冶金煤气系统实时平衡调整方法

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域，涉及到高斯过程、模糊规则库和差分计算，是一种基于统计分类的冶金煤气系统实时平衡调整方法。本发明利用冶金企业现场已有的大量数据，首先应用高斯过程分类器将调整单元数据对应的时刻分离为调整时刻和非调整时刻，将调整时刻对应的发生单元数据、消耗单元数据以及被调整单元作为模糊规则库的样本，建立调整样本库；然后使用模糊C均值聚类算法将调整样本库中的各个样本转换成If-Then的模糊规则，建立完备的模糊规则库；当监测到煤气系统某一时刻即将运行不平衡，将该时刻的煤气发生单元数据和消耗单元数据使用模糊C均值聚类算法转换成If-Then的模糊规则，与所建立的模糊规则库进行比对，确定出该时刻的可调整单元；然后采用差分计算法获得煤气系统的调整总量；最后根据煤气系统调整单元的优先级和各调整单元的最大负荷能力，将调整总量分配给不同的调整单元，实现冶金煤气系统的实时平衡调整。

背景技术

能源是冶金企业生产过程中除人力资源以外的最重要资源，能源系统的运行情况是否稳定、经济、可靠将直接影响到产品的质量和企业的经济效益。因此，如何高效利用生产过程产生的副产煤气使企业低消耗，低放散，低成本，低污染运行成为冶金企业追求的目标(Jun Zhao，Quanli Liu，Wei Wang，Witold Pedrycz，and Liqun Cong，Hybrid Neural Prediction and Optimized Adjustment for Coke Oven Gas System in Steel Industry[J].IEEE trans.on neural networks and learning systems.，vol.23，no.3，pp.439-450，Mar.2012)。

冶金企业生产过程会产生大量的副产煤气，而此类副产品也是炼焦、加热炉、电厂、热处理等环节可利用的重要二次能源，其有效合理的利用将直接影响到冶金企业的能耗标准和产出成本。副产煤气包括焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气三种。由于钢铁生产的非规律性，煤气系统经常会发生产消不平衡的情况，生产与消耗的余量过多或过少极易造成柜位超出上限或下限，影响系统安全，因此必须对煤气进行有效地调整。一般情况下，当煤气柜的柜位发生异常时，根据煤气系统产消单元的变化趋势，增加或者减少管网中可调单元的煤气用量可以平衡煤气柜位，最重要的是在保证正常生产和煤气柜安全运行的前提下最大化煤气的利用率，减少副产煤气的放散量，降低生产成本。

目前在实际生产过程中，调度人员往往依靠人工经验来实现对整个煤气系统的平衡调整。参照现场的实际情况，调度人员一般根据当前时刻柜位的实际运行情况和系统中各单元的产消量变化来估计是否需要调整，并粗略的计算出调整总量，然后根据人工经验将调整总量分配给不同的调整单元，如果调整后煤气系统的运行状态达到预期的要求则停止调整，否则将不断调整，直到满足要求为止。该方法的不足之处在于调度人员需要完成巨大的工作量，虽然可以给出调整总量，但是不能直接准确的给出具体的调整方案，这种依靠人工经验的调整方式需要不断地调整，这会造成调整手段响应的滞后，无法及时有效的完成煤气系统的平衡调整，还可能导致企业的非正常生产，影响企业的生产效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是冶金煤气系统实时平衡调整问题。为解决上述问题，首先应用高斯过程分类器将调整时刻对应的调整单元数据和非调整时刻对应的调整单元数据进行分离，将调整时刻对应的发生单元数据、消耗单元数据以及被调整单元作为模糊规则库的样本，建立调整样本库，基于该调整样本库建立模糊规则库，用于确定调整单元；然后通过差分计算法获得煤气调整总量；最后根据现场的煤气系统调整单元的优先级和各调整单元的最大负荷能力，将调整总量分配给不同调整单元。利用该发明可以在较短时间内给出较好的调整方案供调度人员参考，实现冶金煤气系统的平衡调整。

本发明技术方案的整体实现流程如附图1所示，具体步骤如下：

1、现场数据的读取：从冶金煤气系统现场实时数据库中读取所需的煤气系统调整单元数据、被调整单元、发生单元数据、消耗单元数据、煤气柜位数据；

2、高斯过程二分类模型：采用高斯过程分类器将第1步中获得的调整单元数据对应的时刻分离为调整时刻与非调整时刻，并记录调整时刻对应的调整单元数据；