專利名稱：：用于優(yōu)化木質(zhì)纖維素顆粒物質(zhì)磨漿的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及木質(zhì)纖維素顆粒物質(zhì)磨漿過(guò)程(如用于木漿和造紙生產(chǎn)以及用于木質(zhì)纖維板制造)的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：在熱機(jī)械制漿過(guò)程(TMP)中，木片被用作木質(zhì)纖維素的原始物質(zhì)，并且它們的特性，如樹(shù)種、新鮮度、尺寸、密度以及水分含量是影響木漿品質(zhì)的重要因素，如Smook的"HandbookforPulp&PaperTechnologies",JointTextbookCommitteeofthePaperIndustry,54(1982)中所述；并且木片可以對(duì)能量消耗和過(guò)程穩(wěn)定性具有影響，如Garceau在"P5tesM6caniquesetChimico-M6caniques丄asectiontechnique",PAPTAC，(1989)Montreal,Canada,pp.101(1989)中所討論的。磨漿過(guò)程與木漿品質(zhì)之間的關(guān)系已經(jīng)在以下文獻(xiàn)中予以詳盡地討論Miles的"RefiningIntensityandPulpQualityinHigh-ConsistencyRefining",PaperijaPuu-PaperandTimber,72(5):508-514，(1990);Stationwala等人的"EffectofFeedRateonRefining",JournalofPulpandPaperScience:vol20no8(1994);以及Wood的"ChipQualityEffectsinMechanicalPulping-ASelectedReview"1996PulpingConferencepp.491-495。此夕卜，磨漿過(guò)程與木片特性之間的關(guān)系還在以下文獻(xiàn)中予以詳盡地討論Intsymp.Jensen等人的"EffectofChipQualityonPulpQualityandEnergyConsumptioninRMPManufacture",Intsymp.onfundamentalconceptsofrefining,AppletonWis.，sept.(1980);Breck等人的"ThermomechanicalPulping_aPreliminaryOptimization",Transactions,Sectiontechnique,ACPPP，1-3，pp89-95(1975);以及Eriksen等人的"ConsequencesofChipqualityforProcessandPulpQualityinTMPProduction",InternationalConference,MechanicalPulping,Oslo,June(1981)。根據(jù)一種已知的控制策略，在木片傳輸螺桿加料器上使用了一個(gè)反饋控制器來(lái)控制主電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，將主磨漿機(jī)的稀釋液流速與螺桿加料相關(guān)聯(lián)，以恒定比率模式操作?？商娲?，在主磨漿機(jī)的噴放管道處的木漿稠度測(cè)量的基礎(chǔ)上，可以使用該反饋控制器通過(guò)作用于稀釋液流速來(lái)控制電動(dòng)機(jī)負(fù)荷。在這兩種情況中，木片品質(zhì)的變化起到影響電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的一種外部干擾的作用。這些TMP造紙廠是電能消耗的大戶。盤式磨槳機(jī)(典型地用大的10至30麗的電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力)被用來(lái)將木片轉(zhuǎn)變?yōu)楦咂焚|(zhì)的造紙纖維。根據(jù)M.Jackson等人在"MechanicalPulpMill，，，EnergyCostReductioninthePulpandPaperIndustry,Browne,T.C.tech.ed.，Paprican(1999)中所報(bào)告的分析結(jié)果，一個(gè)500BDMT/D(絕干公噸/天)的單線TMP造紙廠在2400kWh/BDMT下(是一個(gè)典型的使用黑云杉木片生產(chǎn)新聞紙的TMP造紙廠)的能量消耗估算是在2160KWh/ADt(千瓦小時(shí)/風(fēng)干噸)，占了整個(gè)造紙廠能量消耗的90%。因?yàn)槿澜?0%的新聞紙生產(chǎn)使用TMP過(guò)程，所以能量消耗是該產(chǎn)業(yè)中的主要問(wèn)題。目前，在獲得所希望的木漿品質(zhì)上的比能耗(SEC)(即在磨漿過(guò)程中在烤箱干燥的基礎(chǔ)上每單位重量的木片所應(yīng)用的能量)的變化可以是相對(duì)較高的。通常，存在著一個(gè)希望的品質(zhì)值的范圍，例如由加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度(CSF)所規(guī)定的，對(duì)此所生產(chǎn)的木漿必須遵守以滿足客戶的要求。在這個(gè)范圍中，所獲得的CSF可以在某些時(shí)候接近上限或下限。當(dāng)該值接近所希望范圍的下限時(shí)，這意味著需要更多的能量來(lái)達(dá)到所希望的品質(zhì)。當(dāng)該值接近上限時(shí)，則達(dá)到了用于可接受品質(zhì)的木漿的最小能量消耗。為了減少成本以及保護(hù)資源的目的，人們希望對(duì)用來(lái)生產(chǎn)所希望品質(zhì)的木漿而消耗的能量得到有效地管理。磨漿機(jī)還被包括在纖維板的制造中，這些纖維板由不同的木質(zhì)纖維素顆粒物質(zhì)制成，這些顆粒物質(zhì)包括木片以及工廠廢棄物質(zhì)，例如木刨花、鋸屑或者經(jīng)處理的木薄片(例如，0SB薄片)。雖然纖維板制造與制漿和造紙過(guò)程各自的磨漿后的步驟不同，但它們的磨漿操作模式是類似的，并且減少成本和保護(hù)資源對(duì)于這兩個(gè)過(guò)程都是重要的問(wèn)題，因此也希望用于生產(chǎn)符合品質(zhì)的木漿能量消耗得到有效地管理。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第一廣義的方面，在此提供了用于優(yōu)化木質(zhì)纖維素顆粒物質(zhì)磨漿過(guò)程操作的一種方法，該磨漿過(guò)程使用一個(gè)控制單元以及至少一個(gè)磨漿機(jī)段，所述過(guò)程的特征為多個(gè)輸入操作參數(shù)，由所述單元參照一個(gè)對(duì)應(yīng)的控制目標(biāo)來(lái)控制的至少一個(gè)輸出參數(shù)，以及至少一個(gè)未受控制的輸出參數(shù)。該方法包括以下步驟i)提供一個(gè)預(yù)測(cè)模型，該預(yù)測(cè)模型包括用于該磨漿過(guò)程的一個(gè)模擬模型以及用于該模擬模型的一個(gè)適配器，該模擬模型基于涉及多種物質(zhì)特性的多種關(guān)系，這些物質(zhì)選特性表征了有待送入該過(guò)程的木質(zhì)纖維素物質(zhì)、磨漿過(guò)程的多個(gè)輸入操作參數(shù)、受控制的輸出參數(shù)以及未受控制的輸出參數(shù)，以此產(chǎn)生該未受控制的輸出參數(shù)的一個(gè)預(yù)測(cè)值；ii)將代表所述物質(zhì)特性的多個(gè)測(cè)量值的數(shù)據(jù)以及代表所述受控制的以及未受控制的輸出參數(shù)的多個(gè)測(cè)量值的數(shù)據(jù)送入該模擬模型適配器，以便據(jù)此對(duì)所述模擬模型的這些關(guān)系進(jìn)行適配；并且iii)根據(jù)該未受控制的輸出參數(shù)的預(yù)計(jì)值上的預(yù)定條件并且根據(jù)與這些物質(zhì)性能、磨漿過(guò)程輸入操作參數(shù)以及磨漿過(guò)程輸出參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的過(guò)程的約束，提供用于產(chǎn)生該控制目標(biāo)的最佳值的優(yōu)化器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第二廣義方面，在此提供了用于優(yōu)化木質(zhì)纖維素顆粒物質(zhì)磨漿過(guò)程操作的一種系統(tǒng)，該磨漿過(guò)程使用一個(gè)控制單元以及至少一個(gè)磨漿機(jī)段，所述過(guò)程的特征為多個(gè)輸入操作參數(shù)，由所述單元參照一個(gè)對(duì)應(yīng)的控制目標(biāo)來(lái)控制的至少一個(gè)輸出參數(shù)，以及至少一個(gè)未受控制的輸出參數(shù)。該系統(tǒng)包括用于測(cè)量表征有待送到該過(guò)程的木質(zhì)纖維素物質(zhì)的多種物質(zhì)特性的裝置，以此產(chǎn)生物質(zhì)特性數(shù)據(jù)；用于測(cè)量所述受控制的以及未受控制的輸出參數(shù)的裝置，以此產(chǎn)生輸出參數(shù)數(shù)據(jù)；以及實(shí)施一個(gè)預(yù)測(cè)模型的數(shù)據(jù)處理裝置，該預(yù)測(cè)模型包括用于所述物質(zhì)磨漿過(guò)程的一個(gè)模擬模型，該模擬模型基于多種關(guān)系，這些關(guān)系涉及所述多種物質(zhì)特性、所述磨漿過(guò)程輸入操作參數(shù)，所述受控制的輸出參數(shù)以及所述未受控制的輸出參數(shù)，以此產(chǎn)生所述未受控制的輸出參數(shù)的一個(gè)預(yù)測(cè)值，所述數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)一步實(shí)施了一個(gè)適配器，用于所述模擬模型接收所述物質(zhì)特性數(shù)據(jù)以及所述輸出參數(shù)數(shù)據(jù)，以便因此對(duì)所述模擬模型的這些關(guān)系進(jìn)行適配，所述數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)一步實(shí)施了優(yōu)化器，該優(yōu)化器用于根據(jù)所述未受控制的輸出參數(shù)在所述預(yù)計(jì)值上的一個(gè)預(yù)定條件并且根據(jù)與所述物質(zhì)特性、所述磨漿過(guò)程輸入操作參數(shù)以及所述磨漿過(guò)程輸出參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定過(guò)程約束，來(lái)產(chǎn)生所述控制目標(biāo)的最佳值。所提出的用于優(yōu)化木片磨漿的系統(tǒng)與方法的優(yōu)選實(shí)施方案將在以下通過(guò)附圖予以說(shuō)明，在附圖中圖1是曲線圖，它顯示出使用常規(guī)磨漿機(jī)控制策略所觀察到的、由CSF和SEC隨時(shí)間所表現(xiàn)的變化的一個(gè)實(shí)例；圖2顯示出在涉及兩維自由度的磨漿過(guò)程的情況下由多個(gè)約束所限定的可控制區(qū)域的一個(gè)實(shí)例；圖3是一個(gè)在線木片品質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)的示意框圖，該系統(tǒng)可用于提供木片特性數(shù)據(jù)；圖4是由包括在圖3的系統(tǒng)中的一個(gè)體積傳感器所提供的一種典型的體積圖示；圖5是在圖3的系統(tǒng)上提供的一種顆粒物質(zhì)尺寸測(cè)量子系統(tǒng)的一個(gè)透視圖6是通過(guò)圖5的顆粒物質(zhì)尺寸測(cè)量子系統(tǒng)所獲得的原始的3D圖像的一個(gè)實(shí)例；圖7是如在圖6中所示的圖像的一個(gè)常規(guī)的3D圖示；圖8描繪了在一個(gè)傳送帶表面上鋪開(kāi)的木片樣品的一個(gè)視圖，用于估算面積的實(shí)際分布；圖9是一個(gè)曲線圖，它顯示了從篩分到9.5mm(3/8英寸)和22mm(7/8英寸)的批次中獲得的鋪開(kāi)的木片面積的實(shí)際分布曲線；圖10是一個(gè)曲線圖，它顯示了從圖5的篩分到22mm(7/8英寸)批次中獲得的鋪開(kāi)的木片面積的實(shí)際分布曲線，以及從堆中檢查的相同木片的3D圖像的一種分割中估算出的分布曲線；圖11是一個(gè)曲線圖，它顯示了從圖5篩分到9.5mm(3/8英寸)批次中獲得的鋪開(kāi)的木片面積的實(shí)際分布曲線，以及從如在堆中檢查的相同木片的3D圖像的分割中估算出的分布曲線；圖12是一個(gè)曲線圖，它顯示了從篩分到9.5mm(3/8英寸)和22mm(7/8英寸)的批次中的木片混合物中獲得的鋪開(kāi)的木片面積的實(shí)際分布曲線，以及一組圖像分割之后的在堆中檢查的相同木片的分布面積曲線；圖13是在該分割步驟過(guò)程中通過(guò)應(yīng)用梯度處理的3D圖像的一個(gè)實(shí)例；圖14是通過(guò)對(duì)來(lái)自圖13的圖像進(jìn)行界限處理而獲得的一種逆轉(zhuǎn)的二進(jìn)制圖像的一個(gè)部分；圖15是通過(guò)膨脹和侵蝕的形態(tài)學(xué)操作從圖14的圖像部分獲得的一個(gè)圖像的一部分；圖16是根據(jù)圖15的圖像部分之內(nèi)的多個(gè)區(qū)域的周長(zhǎng)/面積比通過(guò)預(yù)選擇而獲得的一個(gè)圖像的一部分，以保留用于產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；圖17是通過(guò)對(duì)圖16的圖像部分進(jìn)行過(guò)濾而產(chǎn)生的一個(gè)圖像的一部分，用于定位障礙區(qū)；圖18是從該分割步驟得出的最后圖像，它被疊加到圖6的原始圖像上；圖19是實(shí)施2段TMP過(guò)程的一個(gè)典型的TMP木漿造紙廠的工藝流程圖20是在磨漿之前用來(lái)穩(wěn)定木片品質(zhì)的一個(gè)木片堆配料級(jí)；圖21a是使用磨漿過(guò)程的模擬模型的基本SEC優(yōu)化結(jié)構(gòu)示意性框圖；圖21b是一個(gè)示意框圖，它示出在開(kāi)環(huán)控制配置中用來(lái)操作一個(gè)實(shí)際磨漿過(guò)程的基礎(chǔ)性優(yōu)化模擬模型；圖21c是一個(gè)示意框圖，它示出用在一種預(yù)測(cè)方法中估算與品質(zhì)相關(guān)的木漿特性的基礎(chǔ)性模擬模型；圖22是一個(gè)示意框圖，它示出能夠?qū)EC最小化的木片磨漿優(yōu)化與控制系統(tǒng)。具體實(shí)施方案木質(zhì)纖維素原始物質(zhì)的特性變化可以導(dǎo)致由此生產(chǎn)的木漿品質(zhì)連同為了獲得它而使用的能量的大的偏差。在TMP過(guò)程中，木片特性的變化引起被送入磨漿機(jī)中的這些木片的質(zhì)量流速的變化。經(jīng)驗(yàn)已顯示，對(duì)于正常操作條件，影響制漿過(guò)程的干擾的30%可能是由這些變化引起的。參見(jiàn)圖1的曲線圖中所示出的實(shí)例，CSF表現(xiàn)出相對(duì)于CSF^^二135mL的士15mL的變化，而SEC表現(xiàn)出相對(duì)于SEC平均二2000kWh/t的±1500kWh/t的變化。如果SEC的變化可以被最小化，那么它將有可能生產(chǎn)出一種更高品質(zhì)的木漿，即用相同磨漿能量消耗的CSF^s二145mL接近其上限(150mL)，或者有可能生產(chǎn)出帶有相同的CSF^^值(135mL)的一種木漿而消耗較少能量。通常，在這些磨漿機(jī)級(jí)，能量消耗不是僅取決于木片品質(zhì)以及磨漿過(guò)程控制策略。能量消耗還取決于造紙廠的設(shè)計(jì)及其固有的過(guò)程約束。在給定的操作條件下，通常在就控制參數(shù)的變化減少而言的最佳性與過(guò)程可控制性之間要做出一種折衷。將一個(gè)受控制參數(shù)的變化最小化導(dǎo)致移動(dòng)該操作點(diǎn)的可能性，從而達(dá)到一種更優(yōu)化的操作。參見(jiàn)在圖2的曲線圖中示出的在涉及兩個(gè)自由度(可控制參數(shù))的磨漿過(guò)程的背景下可控制區(qū)域的實(shí)例，當(dāng)標(biāo)示為數(shù)字10區(qū)域之外時(shí)，被標(biāo)示為12的一個(gè)選定的操作點(diǎn)必須在可控制范圍內(nèi)盡最大可能接近由多條限制曲線14所代表的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程約束。該原理總體上必然引起可控制性的降低，因?yàn)橛蓞^(qū)域16代表的在外部干擾時(shí)為了穩(wěn)定系統(tǒng)而用于操縱的最后邊際區(qū)與由圍繞當(dāng)前操作點(diǎn)20的區(qū)域18所代表的用于操縱的當(dāng)前邊際區(qū)相比較相應(yīng)地減小了。因此，如果一個(gè)造紙廠具有用來(lái)測(cè)量和控制木片品質(zhì)變化的手段，則所需要的用于控制的邊際區(qū)即被減少，并且這些操作條件能夠以更大的安全性而安全地移動(dòng)到更接近這些過(guò)程約束，因此變得更加優(yōu)化。其結(jié)果是，這可能引起磨漿能量消耗的減少。迄今為止，在磨漿機(jī)控制策略設(shè)計(jì)時(shí)，木片品質(zhì)的變化仍被考慮作為外部干擾。所提出的方案考慮了木片特性與木漿品質(zhì)之間的這些關(guān)系。為了做到這一點(diǎn)，木片特性可以使用多種現(xiàn)存的木片測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行在線測(cè)量，如在美國(guó)專利號(hào)6，175，092Bl中以及在美國(guó)專利號(hào)7，292，949B2中說(shuō)明的木片管理系統(tǒng)(CMS)，連同以編號(hào)2006/0278353公開(kāi)的、屬于本受讓人的共同未決的美國(guó)專利申請(qǐng)中說(shuō)明的木片稱重系統(tǒng)(CWS)，所有的上述專利文獻(xiàn)的整個(gè)內(nèi)容均通過(guò)引用結(jié)合在此，所有的上述系統(tǒng)均可從本受讓人處獲得。參見(jiàn)圖3的示意框圖，它示出了總體上標(biāo)明為22的一個(gè)木片品質(zhì)在線測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)計(jì)算機(jī)單元23;由標(biāo)明為24的CMS測(cè)量不同木片的表征特性，這些特性包括亮度、表面水分含量、總體水分含量、樹(shù)皮檢測(cè)以及塑料檢測(cè)；而標(biāo)明為26的CWS提供了濕質(zhì)量、皮帶速度以及卸載螺桿位置數(shù)據(jù)。CMS24、CWS26以及木片體積傳感器28(例如，在以上引用的以編號(hào)2006/0278353公開(kāi)的美國(guó)申請(qǐng)中所說(shuō)明的)的輸出參數(shù)可以相結(jié)合以得到干質(zhì)量、堆積密度、基本密度以及木材樹(shù)種信息，如在框30中所指示的。在圖4中示出了由這種體積傳感器提供的一種典型的體積圖示。對(duì)這類測(cè)量系統(tǒng)的已知應(yīng)用的進(jìn)一步的討論可見(jiàn)編號(hào)為2004/0151361A1公開(kāi)的美國(guó)專利申請(qǐng)中以及以下文件中Ding等人的"EconomizingtheBleachingAgentConsumptionbyControllingWoodChipBrightness，，，ControlSystem2002，Proceedings,June3-5，Stockholm,Sweden,2002，pp.205-209;Ding等人的"EffectsofsomeWoodChipPropertiesonPulpQualities",89thA皿imlMeetingPAPTAC.Montrea1，2003，pp.37;B6dard等人的"Am6liorationdelagestiondelacourdiboisparlacaract6risationenlignedescopeaux，，，CongresFrancophoneduPapier，CMteauFrontenac，Qu6bec，Canada,14-16mai，2003，pp.11-15;Ding等人的"WoodChipPhysicalQualityDefinitionandMeasurement，，，Pulp&P即erCanada,2(2005)106，27-32;Ding等人的"Onlinewoodchipqualitymeasurement:Chipdensityandwoodspeciesvariation",MPC2005，June7-9，Oslo,Norway,2005，pp.298-301;以及Ding等人的"ImprovementandPredictionofKraftPulpYieldUsingaWoodChipQualityOnlineMeasurementSystem(CMSE)，，，ControlSystems2006，Proceedings,June6-8,2006，Tampere，F(xiàn)inland,ppl23_128?？扇芜x地，如在圖3中表示為29的一個(gè)顆粒物質(zhì)尺寸測(cè)量子系統(tǒng)(它使用了一個(gè)激光測(cè)距裝置)可以被提供用于產(chǎn)生木片尺寸信息?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖5至圖18來(lái)更加詳細(xì)地說(shuō)明顆粒物質(zhì)尺寸測(cè)量子系統(tǒng)29。應(yīng)該理解，可在市場(chǎng)上買到的任何其他合適的確定木片尺寸的裝置均可替代性地使用，例如，由B&DManufacturing(Chelmsford,Ontario,Canada)提供的WipChipTM，或者來(lái)自IggesundToolsInc.(Oldsmar，F(xiàn)L)的Scanchip,通過(guò)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪m配。所提出的顆粒物質(zhì)尺寸測(cè)量子系統(tǒng)29以及相關(guān)聯(lián)的測(cè)量方法使用了一種三維(3D)成像原理。參見(jiàn)圖5，根據(jù)所示實(shí)施方案的子系統(tǒng)29包括一個(gè)輪廓測(cè)量單元111，該單元使用一個(gè)面陣照相機(jī)113來(lái)捕獲由一個(gè)激光源17在顆粒物質(zhì)119(在照相機(jī)113的視野114下移動(dòng))上投射的一個(gè)線性光束115的圖像，物質(zhì)119在所示的實(shí)例中在箭頭123的方向上被傳輸?shù)揭慌_(tái)傳送機(jī)121上，該視野114相對(duì)于由激光束115所限定的平面形成一個(gè)預(yù)定角度。一個(gè)針尖點(diǎn)激光源的線性陣列可以取代該線性激光源，并且還可以使用顆粒物質(zhì)的靜止質(zhì)量表面的激光掃描。因?yàn)榧す饩€125的所有的點(diǎn)形成在位于同一平面中的物質(zhì)119的表面上，所以線125的每個(gè)點(diǎn)的高度是通過(guò)使用一個(gè)預(yù)先計(jì)算的查找表經(jīng)過(guò)三角測(cè)量計(jì)算得到的，從而在被檢查物質(zhì)的表面上獲得這些點(diǎn)參照標(biāo)明為116的3D參考系統(tǒng)的X和Y坐標(biāo)。該三角測(cè)量可以通過(guò)任何適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)校準(zhǔn)，如在加拿大公開(kāi)的專利申請(qǐng)?zhí)朇A2，508，595中說(shuō)明的一種方法?？商娲?，如在加拿大專利號(hào)CA2，237，640中所說(shuō)明的，當(dāng)相應(yīng)地適配三角測(cè)量方法時(shí)，帶有垂直于X-Y平面的視野的一種相機(jī)可以與成角度放置的一個(gè)激光源一起使用?？梢詫⑷菧y(cè)量程序整合到相機(jī)113的內(nèi)裝數(shù)據(jù)處理器中或者整合到提供在子系統(tǒng)29上的計(jì)算機(jī)122的數(shù)據(jù)處理器中，該計(jì)算機(jī)122執(zhí)行采集的原始圖像數(shù)據(jù)并且用以下說(shuō)明的方式來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理，這些圖像被顯示在監(jiān)視器124上。在Z軸中的第三維是通過(guò)由相機(jī)113由于物質(zhì)119的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的連續(xù)圖像給出的。因此，獲得了免除與被檢查顆粒物質(zhì)的色彩相關(guān)的信息的一個(gè)3D圖像，例如，在圖6中所示的原始圖像，其中圖像中的這些點(diǎn)的灰度級(jí)別不代表成像表面的色調(diào)，而是提供了一個(gè)高度指標(biāo)(色調(diào)9越清楚，則該點(diǎn)越高)。圖7示出了原始圖像(如圖6中所示)的一個(gè)常規(guī)的3D圖示。根據(jù)所提出的方案，在成堆物質(zhì)上通過(guò)3D圖像分割處理所測(cè)量的這些尺寸分布以及由單獨(dú)顆粒的分析所確定的實(shí)際分布之間存在著一對(duì)一的關(guān)系。這種關(guān)系從木片的一個(gè)樣品(幾百升)以實(shí)驗(yàn)方式得到確認(rèn)，這些木片被篩分以產(chǎn)生五(5)個(gè)批次的呈現(xiàn)出不同尺寸特征(如由統(tǒng)計(jì)面積分布所表達(dá))的木片。木片面積的實(shí)際分布是通過(guò)將這些木片在傳送機(jī)上分開(kāi)來(lái)測(cè)量的，其方式為它們可以如圖8所示的方式被隔離開(kāi)。每批木片取十(10)個(gè)圖像使之能夠獲得可靠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是與約兩千(2000)個(gè)木片的一個(gè)樣品相關(guān)聯(lián)。因?yàn)楹Y分是根據(jù)一個(gè)單一尺寸來(lái)分離木片，所以對(duì)于每個(gè)篩分的批次觀察到一個(gè)高斯(標(biāo)準(zhǔn))面積正態(tài)分布曲線，如在圖9的曲線圖上由曲線127和128(分別用于篩分到9.5mm(3/S英寸)和22mm(7/S英寸)的批次)所表現(xiàn)的?！獋€(gè)好的分割算法必須在確定性地檢測(cè)一個(gè)整個(gè)可見(jiàn)而沒(méi)有重疊的木片的能力與在同一圖像中分離最大數(shù)目的木片能力之間表現(xiàn)一種最佳的平衡，這樣，可以在足夠短的一段時(shí)間內(nèi)獲得所要求的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。許多3D圖像分割方法是技術(shù)出版物的主題，如由Pulli等人在《RangeImageSegmentationfor3_DObjectRecognition》UniversityofPennsylvania—DepartmentofComputerandInformationScience,TechnicalReportNo.MS_CIS_88_32，May1988中，以及由Gachter在《ResultsonRangeImageSegmentationforServiceRobots》TechnicalReport,EcolePolytechniqueF6d6raledeLausanne-LaboratoiredeSystemeAutonomes，Version2.1.1，sept.2005中所描述的那勝。圖10的曲線圖呈現(xiàn)了對(duì)于鋪開(kāi)的木片的實(shí)際分布的一條曲線128以及從被篩分到22mm(7/8英寸)的批次中的木片的3D圖像分割(使用一種基本分割方法，該方法通過(guò)一種用0++編碼并且由計(jì)算機(jī)22執(zhí)行的程序來(lái)執(zhí)行)中估算出的分布的曲線131。圖ll的曲線圖呈現(xiàn)了鋪開(kāi)的木片的實(shí)際分布的曲線127以及由被篩分到9.5mm(3/8英寸)的批次中的木片的3D圖像分割中估算出的分布的曲線133。從這些曲線圖中可以觀察到，通過(guò)分割獲得的估算同樣是一種高斯分布，但是平均值向最低值移動(dòng)并且其散布更廣(方差)。這種偏差一方面是可以由以下的事實(shí)解釋，即成堆的顆粒的朝向被發(fā)現(xiàn)是隨機(jī)的，因此總體上一方面減少了每個(gè)顆粒的估算面積，并且另一方面所使用的分割算法將具有過(guò)度分割的傾向，因此有利于產(chǎn)生低值。盡管存在這種偏差，至少對(duì)于一個(gè)高斯分布，顯然在成堆的木片上與在鋪開(kāi)的木片上所測(cè)量的分布之間存在著一種一對(duì)一的關(guān)系?！獋€(gè)特征為非高斯分布的木片樣品是通過(guò)將來(lái)自篩分到9.5mm(3/8英寸)和22mm(7/8英寸)的批次的木片進(jìn)行混合而產(chǎn)生的。圖12的曲線圖示出了通過(guò)一個(gè)鋪開(kāi)的木片的面積分布曲線135。該分布顯示了兩(2)個(gè)峰值136和136'，這兩個(gè)峰值被與一個(gè)不存在的16mm(5/8英寸)組的木片相關(guān)聯(lián)的局部最小值137所分隔。同一個(gè)曲線圖的曲線139和139'分別示出了成堆木片的十(10)個(gè)以及二十(20)個(gè)圖像集合分割之后估算出的面積分布。這里再一次，我們可以觀察到平均值的移動(dòng)以及多個(gè)峰值的散布，它們?cè)斐膳c兩個(gè)批次的木片相關(guān)聯(lián)的高斯分布的重疊。盡管如此，位于分布曲線139、139'的峰頂附近的屈折點(diǎn)141、141'的存在指出了這兩個(gè)批次是互含的，它們各自的平均值是可以估算的。所進(jìn)行的這些實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了使用3D圖像分析木片表面來(lái)估算成堆木片的面積分布的可靠性。這些估算用以產(chǎn)生可用于控制木漿生產(chǎn)過(guò)程的木片尺寸的數(shù)據(jù)被發(fā)現(xiàn)是足10夠準(zhǔn)確的。這個(gè)結(jié)論是有效的，條件是位于被檢查的木片堆頂部上的這些木片基本上對(duì)其作為一個(gè)整體是有代表性的，并且分割產(chǎn)生的偏差是盡可能恒定的。在顆粒的某些分離發(fā)生在運(yùn)輸線上的情況下，在測(cè)量子系統(tǒng)10的上游可以使用一種強(qiáng)迫均質(zhì)化的裝置。此外，為了在一定程度上通過(guò)完全相同的或等效的過(guò)程來(lái)產(chǎn)生這些顆粒，可以假設(shè)影響分割偏差的這些顆粒特征基本上是恒定的。盡管如此，在木片的情況下，因?yàn)橛锌赡艿氖撬鼈兊男问皆谝欢ǔ潭壬想S樹(shù)種、生產(chǎn)場(chǎng)所的溫度或者切割工具的磨損而變化，這些因素可能限制最后估算的準(zhǔn)確性。高斯分布的伸展以及朝向平均面積測(cè)量的低值的偏差是可以通過(guò)應(yīng)用在面積計(jì)算上的幾何校正來(lái)減少，如在以下所說(shuō)明的，通過(guò)一種3D回歸平面計(jì)算的這種校正考慮了每個(gè)分割的顆粒的朝向。在以下章節(jié)中，給出了圖像處理與分析步驟的一種更詳細(xì)的說(shuō)明。該分割步驟針對(duì)與不同顆粒的圖像相關(guān)聯(lián)的像素組的識(shí)別。在涉及木片的實(shí)例中，從一個(gè)3D圖像(例如圖6所示的)開(kāi)始，一個(gè)第二圖像是通過(guò)取出像素到像素計(jì)算的最大梯度的絕對(duì)值而產(chǎn)生的，考慮了八(8)個(gè)較近的毗鄰像素。這些值被限制為一個(gè)預(yù)定的最大值，以獲得一個(gè)梯度處理的圖像，例如在圖13中所呈現(xiàn)的。然后，執(zhí)行一個(gè)界限處理以產(chǎn)生一個(gè)逆轉(zhuǎn)的、二進(jìn)制圖像，例如圖14所示的圖像部分。接著進(jìn)行膨脹和侵蝕的形態(tài)學(xué)操作來(lái)消除噪聲，通過(guò)形成云來(lái)束縛分離的像素并且促進(jìn)輪廓封閉、從而提供如圖15中所示的一個(gè)圖像。從這些輪廓，進(jìn)行用于保持統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的對(duì)區(qū)域的一個(gè)預(yù)先選擇，如在圖16中所示的圖像所進(jìn)行的，這是通過(guò)消除一些區(qū)域，而這些區(qū)域的輪廓相對(duì)于面積而言(周長(zhǎng)/面積之比)是太長(zhǎng)了而不能屬于一個(gè)單一的木片。然后，根據(jù)如圖6所示的原始圖像的行與列通過(guò)應(yīng)用一個(gè)分步過(guò)濾器來(lái)搜索一個(gè)顆粒覆蓋了另一個(gè)的那些障礙區(qū)。因此，獲得了一個(gè)經(jīng)過(guò)處理的圖像(如圖17所示)，其中已經(jīng)檢測(cè)到一個(gè)障礙的那些列與行由不同級(jí)別的灰度(例如，列淺色，行深色)來(lái)標(biāo)明。然后，該程序計(jì)算出一個(gè)選擇函數(shù)，該函數(shù)取決于該區(qū)域內(nèi)的像素的總數(shù)以及障礙的比率。該函數(shù)使得能夠進(jìn)行與對(duì)應(yīng)于突出的顆粒的圖像區(qū)相關(guān)聯(lián)的多組像素的選擇，這是通過(guò)保持由輕微障礙(在面積百分比中)區(qū)分的這些大的顆粒同時(shí)消除具有主要隱藏部分的這些顆粒來(lái)進(jìn)行的。圖18是由分割步驟產(chǎn)生的一個(gè)最終圖像，它被疊加在圖6的原始圖像上并且用灰色示出了這些突出的顆粒。如以上所提到的，在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)匯編之前的最后的步驟包括計(jì)算幾何校正以考慮這些木片的表面朝向。方便地，在對(duì)應(yīng)于如圖6所示的原始圖像中的每個(gè)突出木片的點(diǎn)的基礎(chǔ)上計(jì)算出一個(gè)回歸平面。對(duì)于面積測(cè)量的校正是在如在圖5中示出的回歸平面的垂線與Y軸之間的角度的算術(shù)反余弦。同樣如以上所提到的，從檢查成堆顆粒得到的估算分布可能包括一種統(tǒng)計(jì)性的偏差。就該偏差函數(shù)是固定的情況來(lái)說(shuō)，對(duì)其補(bǔ)償有可能從估算的分布中推斷出實(shí)際的分布。通過(guò)確定NXN元素的一個(gè)正方形矩陣可以獲得一種經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，這種關(guān)系將從檢查成堆顆粒估算出的尺寸分布與構(gòu)成被檢查物質(zhì)的木片的實(shí)際尺寸分布聯(lián)系在一起，其中N是用于該分布的組的數(shù)目。通過(guò)考慮實(shí)際分布的每個(gè)組i根據(jù)一個(gè)幅值&對(duì)所估算的分布的組j的貢獻(xiàn)，獲得了以下關(guān)系^:;"〃力'G)其中Tj是用于組j的估算分布的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的值并且Di是實(shí)際分布的第i個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的值。對(duì)于整個(gè)分布，獲得了以下矩陣方程T=AD(2)其中T和D是包含被觀察分布的列向量而A是有待確定的矩陣。最后，獲得了D=A—'T(3)因此，矩陣A的求逆使得能夠獲得從對(duì)成堆顆粒的檢查估算出的分布與實(shí)際分布之間的關(guān)系。木片特性與磨漿SEC之間的這些關(guān)系已經(jīng)被識(shí)別出并用于在計(jì)算機(jī)上編程的一個(gè)模擬模型之中，以便從木片特性和磨漿機(jī)操作條件來(lái)預(yù)測(cè)木漿的品質(zhì)。然后這些模擬結(jié)果被用來(lái)限定使木片混合物的密度穩(wěn)定的一個(gè)策略，從而通過(guò)減少木片特性的變化來(lái)減少磨漿SEC，如隨后將更詳細(xì)地說(shuō)明。用來(lái)獲得針對(duì)一個(gè)給定木漿品質(zhì)的木片特性與SEC之間的關(guān)系的方法包括執(zhí)行木片品質(zhì)、制漿過(guò)程以及木漿品質(zhì)的評(píng)估。木片品質(zhì)的評(píng)估基本上包括確定與木片品質(zhì)相關(guān)的特性，它們包括木材樹(shù)種、對(duì)于每個(gè)樹(shù)種的基本密度和堆積密度、如由明亮度(亮度)表示的木片新鮮度、水分含量(表面、整體)以及尺寸的分布。在一個(gè)試驗(yàn)工廠進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，以便發(fā)現(xiàn)木片特性對(duì)于磨漿能量的影響。為了可應(yīng)于用一個(gè)現(xiàn)有的制漿廠過(guò)程，重新建立了在一個(gè)典型的造紙廠中使用的操作條件，即一個(gè)2段的CTMP(化學(xué)機(jī)械TMP)制漿過(guò)程，如在圖19中總體標(biāo)明為32，該制漿過(guò)程包括一個(gè)木片保持倉(cāng)34，隨后是一個(gè)木片預(yù)先處理級(jí)，該預(yù)先處理級(jí)利用一個(gè)木片箱36、洗滌器38以及帶有任選的循環(huán)管線42的塞式螺桿濾水器40。該過(guò)程進(jìn)一步包括一個(gè)第一磨漿段，用于通過(guò)管線49生產(chǎn)部分磨漿的木漿，該第一級(jí)利用了一個(gè)用磺化劑如亞硫酸鈉(Na2S03)加料的蒸發(fā)容器44、在47帶有稀釋液的一個(gè)主磨漿機(jī)46以及一個(gè)主旋流蒸汽分離器48。該過(guò)程還包括一個(gè)第二磨漿段，用于通過(guò)管線52生產(chǎn)完全勻制的木漿，該第二磨漿段利用在51帶有稀釋液的一個(gè)次磨漿機(jī)50、以及一個(gè)次旋流蒸汽分離器53?？梢赃x擇主和次磨漿機(jī)以便在大氣或加壓條件下操作，并且由旋流蒸汽分離器48和42產(chǎn)生的飽和蒸氣可以經(jīng)過(guò)管線54排空以便回收熱量。該過(guò)程進(jìn)一步利用了在58帶有稀釋液的一個(gè)消潛槽56，用于從勻制的木漿中去除潛態(tài)，并且離開(kāi)消潛槽56的勻制的木漿可以經(jīng)受品質(zhì)測(cè)試，該測(cè)試?yán)迷?0的一個(gè)合適的測(cè)量系統(tǒng)，如木漿品質(zhì)監(jiān)視器(PQM)，它可從MetsoAutomationCanadaLtd(St-Laurent，Quebec,Canada)獲得。該過(guò)程還可以包括一個(gè)木漿篩選級(jí)，該級(jí)在一個(gè)第一出口64處包括一個(gè)主篩屏62，被起接受的木漿可以離開(kāi)并且經(jīng)受進(jìn)一步的品質(zhì)測(cè)試，該測(cè)試?yán)迷?6的一個(gè)合適的測(cè)量系統(tǒng)，如同樣可以從MetsoAutomationCanadaLtd.獲得的PulpExpert。該篩選級(jí)可以進(jìn)一步包括一個(gè)次篩屏68，該次篩屏接收由主篩屏62所拒絕的木漿并且配備有任選的循環(huán)管線69。這些試驗(yàn)已經(jīng)探究了對(duì)于木片特性(密度、尺寸、等等)的不同的實(shí)驗(yàn)值，這些試驗(yàn)在一個(gè)實(shí)際的、連續(xù)的造紙廠生產(chǎn)背景下是不能嘗試的。根據(jù)某些加拿大造紙廠的經(jīng)驗(yàn)，在表1中可見(jiàn)的這些范圍中已經(jīng)建議了木材樹(shù)種的變化百分比。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>該典型的混合物是用在被考慮的造紙廠中的最有代表性的一種，它反映了這些標(biāo)準(zhǔn)的操作條件?；旌衔?和3被用來(lái)分別驗(yàn)證存在的最多的和最少的云杉對(duì)于能量消耗的影響?；旌衔?和5提供了典型的混合物的仍具代表性比例的信息，但這些混合物具有更多或更少量的冷杉。這些先導(dǎo)試驗(yàn)證明了樹(shù)種和密度的影響，考慮到了每個(gè)樹(shù)種的基本密度連同每種混合物的堆積密度是不同的。更具體地講，測(cè)量了木材樹(shù)種比例對(duì)于產(chǎn)生預(yù)定木漿品質(zhì)(CSF)的SEC的影響。先前的結(jié)果顯示水分含量在木漿品質(zhì)中也發(fā)揮一定作用，高比例的水分為所得到的紙賦予更好的耐受特性，如由Eriksen等人在"ConsequencesofChipqualityforProcessandPulpQualityinTMPProduction，，，InternationalConference，MechanicalPulping,Oslo,June(1981)中所討論的。然而，雖然木片新鮮度是TMP處理中的另一個(gè)重要參數(shù)，如在確定漂白劑消耗中起到一種突出的作用，但是它對(duì)于磨漿能量的影響迄今為止還未被考慮。根據(jù)提出的方案，木片新鮮度以及水分含量對(duì)于木漿品質(zhì)和SEC的影響是用實(shí)驗(yàn)確定的。為了做到這一點(diǎn)，木片從其自然狀態(tài)被干燥至兩個(gè)不同的水平。通過(guò)控制干燥速率使水分含量變化在36%至48%的范圍內(nèi)。如表3中所說(shuō)明是正常的造紙廠操作的典型混合物，它包含了木材樹(shù)種成分以及由亮度損失表示的老化測(cè)量數(shù)據(jù)。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>對(duì)于尺寸分布，它被證明用來(lái)獲得CSF500mL的木漿所需的SEC隨著木片尺寸成比例地減少，如由Marton等人在"EnergyConsumptioninThermomechanicalPulping",TAPPI，64-8，p.71(1981)中所報(bào)告的。然而，木片尺寸對(duì)用于被磨槳成小于500mL的CSF值的木漿的SEC沒(méi)有影響。因此，較小的木片有助于減少SEC，但長(zhǎng)度小于5mm的那些木片將產(chǎn)生具有較弱耐受特性的木漿。對(duì)于一個(gè)固定的SEC，通過(guò)在4與8mm之間的厚度將獲得一種優(yōu)異的木漿品質(zhì)(纖維長(zhǎng)度、粘附力)，如Hoekstra等人在"TheEffectsofChipSizeonMechanicalPulpPropertiesandEnergyConsumption，，，InternationalConference,MechanicalPulping,Washington,June,1983中所傳授的，或者通過(guò)在約16與22mm之間的長(zhǎng)度。當(dāng)厚度高于6mm或者當(dāng)長(zhǎng)度是約19mm時(shí)，對(duì)于固定的CSF所需要的SEC增加。為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)誤差的目的，最小的木片連同最大的木片類別進(jìn)行了兩次磨漿。在表4中給出如在先導(dǎo)試驗(yàn)中所使用的典型混合物的三(3)個(gè)批次的平均尺寸分布。為了這些試驗(yàn)的目的，每個(gè)尺寸類別的木片的相對(duì)含量分別被選擇為形成一種中間的、可接受的尺寸批次以及兩個(gè)不可接受的尺寸批次，分別包含小尺寸和大尺寸木片的過(guò)量成分。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>在特定木片特性與木漿品質(zhì)之間的相關(guān)性是通過(guò)多個(gè)先導(dǎo)試驗(yàn)來(lái)確定和測(cè)試的，并且在表明最合適的木片特性(例如，用于生產(chǎn)可接受的品質(zhì)的木漿同時(shí)使比能耗最小化的密度和尺寸分布)的具體或者趨勢(shì)性數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上被用于確定最佳操作策略。為了確認(rèn)造紙廠最佳控制策略的目的，與體積傳感器一起的CMS和CWS系統(tǒng)和確定木片尺寸的子系統(tǒng)被安裝在造紙廠中，以提供在線的測(cè)量信息，這些信息允許獲得在磨漿SEC與木片特性(即對(duì)于一個(gè)給定的木漿品質(zhì))中的需要之間的關(guān)系，以確立木片品質(zhì)對(duì)于磨漿能量的影響。這些測(cè)量系統(tǒng)允許觀察在這些試驗(yàn)(CSF、SEC、木片特性)時(shí)獲得的多個(gè)平均值之間的相互關(guān)系，并且觀察這些值(標(biāo)準(zhǔn)偏差)中的每一個(gè)對(duì)于這些值中的其他值的變化的影響。對(duì)于木材樹(shù)種的不同比例以及不同的木片條件確定木片品質(zhì)與木漿品質(zhì)之間的關(guān)系是成功的，這樣所發(fā)現(xiàn)的關(guān)系被認(rèn)為是可靠的。為了首先穩(wěn)定木片品質(zhì)，混合物的干燥堆積密度(干燥重量/濕木片體積)是在木片的送入級(jí)通過(guò)一個(gè)總體上表示為70的木片堆配料級(jí)控制的，該木片配料級(jí)包括一個(gè)總體上標(biāo)明為67的物質(zhì)流量控制單元，現(xiàn)在將參見(jiàn)圖20予以說(shuō)明?？商娲?，可以使用另一種木片特性(例如基本密度)，這取決于操作者的選擇。完成這種控制的一個(gè)方法是在如以上引用的、以編號(hào)2006/0278353公開(kāi)的美國(guó)專利申請(qǐng)中所說(shuō)明的。在傳送機(jī)79上的木片72的過(guò)程進(jìn)入點(diǎn)處，提供了以上提到的木片品質(zhì)在線測(cè)量系統(tǒng)22，用于執(zhí)行這些經(jīng)過(guò)的木片混合物的特性(即，亮度、暗度、重量和質(zhì)量流量比、體積和體積流量比、密度、水分含量、樹(shù)皮含量)的測(cè)量。螺桿速度控制器73-1至73-n通過(guò)各自的控制線路69-1至69-n被指定給這些樹(shù)種木片送入螺桿74-1至74-n，在所示的實(shí)例中接收來(lái)自相應(yīng)的堆75-1至75_n的木片。由操作者選擇的受控制的木片特性(例如，干燥的堆積密度或者基本密度)的一個(gè)希望的設(shè)定值被給予測(cè)量系統(tǒng)22的計(jì)算機(jī)單元，該單元通過(guò)數(shù)據(jù)線71接收來(lái)自多個(gè)傳感器(未示出)的速度測(cè)量值，這些傳感器被安裝在74-1至74-n的每一個(gè)螺桿上。在操作中，這些樹(shù)種比例是由螺桿速度控制器73-1至73-n操縱的，使用通過(guò)線路77-1至77_n的對(duì)應(yīng)的設(shè)定值來(lái)控制每個(gè)螺桿的速度，這樣，從堆75-1至堆75-n的木片的生成混合物經(jīng)過(guò)主要卸載螺桿74被排放在傳送機(jī)79上，如由箭頭76指出的，該主要卸載螺桿配備有速度傳感器(未示出)并且通過(guò)控制線路69被連接到一個(gè)控制器73上，該控制器在通過(guò)數(shù)據(jù)線路71獲得的速度測(cè)量值的基礎(chǔ)上通過(guò)線路77接收來(lái)自測(cè)量系統(tǒng)22的計(jì)算機(jī)單元23的其設(shè)定值。無(wú)論何時(shí)當(dāng)木片混合物特性值變得不可接受或者表現(xiàn)朝向不可接受值的趨勢(shì)，由控制器73、73-1至73-n相應(yīng)地執(zhí)行螺桿速度的選擇性調(diào)整，以穩(wěn)定受控制的木片特性，由此提供更多或更少的必須的樹(shù)種給所生成混合物。例如，如果根據(jù)這個(gè)樹(shù)種所需要的值的設(shè)定值而使用太多的黑云杉，則相關(guān)聯(lián)的控制器(例如，73-l)將通過(guò)減少對(duì)應(yīng)的螺桿速度做出反應(yīng)，以將存在的云杉帶到一個(gè)正常的百分比。為了做到這一點(diǎn)，調(diào)整這些送料螺桿速度的設(shè)定值來(lái)通過(guò)混合新的混合物比例而倒轉(zhuǎn)不可接受的趨勢(shì)(例如，太高的密度)。然后經(jīng)穩(wěn)定的木片流動(dòng)可以在經(jīng)過(guò)箭頭85的方向通過(guò)作為測(cè)量系統(tǒng)22的一部分的木片確定尺寸子系統(tǒng)29的傳感區(qū)域經(jīng)受尺寸測(cè)量?！└鶕?jù)在先導(dǎo)試驗(yàn)中所發(fā)現(xiàn)的這些關(guān)系使這些木片品質(zhì)值穩(wěn)定到一個(gè)預(yù)定水平，則在工廠完成了所獲得的木漿品質(zhì)的預(yù)測(cè)。然后，將這些先導(dǎo)試驗(yàn)與工廠試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行比較，并且觀察到在這些結(jié)果之間沒(méi)有重大的偏差。以上說(shuō)明的測(cè)量系統(tǒng)22可以用作判定支持系統(tǒng)(DSS)，該系統(tǒng)能夠通過(guò)對(duì)磨槳過(guò)程的一個(gè)預(yù)測(cè)控制來(lái)幫助操作者使SEC最小化。從這些測(cè)量結(jié)果中，并且同時(shí)通過(guò)以上說(shuō)明的所施加的反饋控制，操作者們?cè)谶@些木片達(dá)到放置于磨漿級(jí)上游的保持和預(yù)先加熱保持倉(cāng)之前可以注意到木片的特性的預(yù)測(cè)和趨勢(shì)。以此方式，操作者們有時(shí)間采取必要的預(yù)防并且對(duì)這些過(guò)程參數(shù)(磨盤間隙、稀釋液流速、木片傳輸螺桿速度)做出調(diào)整，以便抗衡由這些測(cè)量系統(tǒng)告知的這些木片特性所表現(xiàn)的任何不可接受的趨勢(shì)。在先前討論的關(guān)于堆積密度的實(shí)例的情況下，如果發(fā)現(xiàn)該特性的測(cè)量值太高，當(dāng)這些木片剛好經(jīng)過(guò)這些測(cè)量系統(tǒng)時(shí)該值被顯示在操作者的磨漿線路監(jiān)控站處。具有木片密度的以及由這些木片采取的趨15勢(shì)的實(shí)時(shí)信息，并且知道在未來(lái)的預(yù)定時(shí)間段(例如在15分鐘內(nèi))，當(dāng)這些被分析的木片被磨漿時(shí)，它們將具有測(cè)量的密度，操作者考慮被測(cè)量的密度值就能夠處理這些過(guò)程參數(shù)以產(chǎn)生一種可接受品質(zhì)的木漿。在進(jìn)入主磨漿機(jī)的木片的特性的基礎(chǔ)上，考慮某些磨漿過(guò)程輸入操作參數(shù)，如物質(zhì)傳輸螺桿速度、稀釋液流速、液體壓力或者磨盤間隙、以及保持時(shí)間延遲，于是對(duì)工廠建立模型用于木漿品質(zhì)預(yù)測(cè)和磨漿過(guò)程優(yōu)化的目的。為了做到這一點(diǎn)，使用了來(lái)自AurelSystemsInc.(Burnaby，BC，Canada)的CADSMPlus"模擬軟件?？商娲?，能夠使用任何其他合適的模擬工具，例如來(lái)自Mathworks(NatickMA)的Simulink?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖21a，示出了與木質(zhì)纖維素顆粒物質(zhì)磨漿過(guò)程(在計(jì)算機(jī)65的數(shù)據(jù)處理器上編程)的一個(gè)模擬模型78—起使用的一個(gè)基本SEC優(yōu)化結(jié)構(gòu)。模擬模型78是基于以上提到的多種關(guān)系，這些關(guān)系涉及表征被送到該過(guò)程的顆粒物質(zhì)的多種物質(zhì)特性(即水分含量、與密度相關(guān)的特性、與光反射相關(guān)的特性、顆粒物質(zhì)尺寸)、這些磨漿過(guò)程輸入操作參數(shù)以及至少一個(gè)磨漿過(guò)程輸出參數(shù)(例如，CSF、主電動(dòng)機(jī)負(fù)荷、SEC、能量分割、長(zhǎng)纖維、細(xì)屑和碎片成分)。方便地，該模擬模型是一種靜態(tài)模型，該靜態(tài)模型建造有一個(gè)適當(dāng)?shù)慕Ｆ脚_(tái)(例如，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多變量線性模型、靜態(tài)增益矩陣、模糊邏輯模型)。模擬模型78被優(yōu)化，這是根據(jù)最小磨漿比能耗(SEC)的一個(gè)條件，并且根據(jù)一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的過(guò)程約束，這些約束涉及物質(zhì)特性、磨漿過(guò)程輸入操作參數(shù)以及磨漿過(guò)程輸出參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)，以此獲得一個(gè)優(yōu)化的磨漿過(guò)程模型。例如，該優(yōu)化結(jié)構(gòu)可以包括將多個(gè)約束應(yīng)用到與品質(zhì)相關(guān)的木漿特性上，例如，CSF(不包括CSFft/j、<CSF<CSFi±)、長(zhǎng)纖維、細(xì)屑以及碎片成分。根據(jù)這些最初木片特性以及多個(gè)磨漿過(guò)程輸入操作參數(shù)，模擬模型78通過(guò)在80處的迭代找到了被更新的參數(shù)值，這些參數(shù)值提供最小比能同時(shí)滿足特定的約束。實(shí)際上，如圖21b所示，在配備了用于該磨漿過(guò)程的最佳輸入操作參數(shù)的情況下，實(shí)施了被優(yōu)化的模擬模型78'的一部分或全部的計(jì)算機(jī)65可以在一個(gè)系統(tǒng)中用于在一個(gè)開(kāi)環(huán)控制配置中操作一個(gè)實(shí)際磨漿過(guò)程。這包括木片特性和最佳過(guò)程操作參數(shù)對(duì)于磨漿能量的影響的一種考慮并受制于所希望的木漿品質(zhì)約束。對(duì)該優(yōu)化的磨漿過(guò)程模型78'送入代表物質(zhì)特性的多個(gè)測(cè)量值的數(shù)據(jù)以及代表磨漿過(guò)程輸出參數(shù)(例如與品質(zhì)相關(guān)的木漿特性)的一個(gè)目標(biāo)的數(shù)據(jù)，以估算這些輸入過(guò)程操作參數(shù)中的至少一個(gè)的最佳值。這些估算的最佳操作參數(shù)是通過(guò)實(shí)際過(guò)程所使用的控制器來(lái)操縱的?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖21c，可以看到，實(shí)施了模擬模型78的一部分或全部的計(jì)算機(jī)65還可以被用在一個(gè)系統(tǒng)中，用于使用代表物質(zhì)特性以及如測(cè)量的實(shí)際輸入操作參數(shù)的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)至少一個(gè)磨漿過(guò)程輸出參數(shù)(例如，與品質(zhì)相關(guān)的木漿特性)的一個(gè)值。如以上參見(jiàn)圖2的曲線圖中所提到的，磨槳過(guò)程的優(yōu)化包括將這些操作條件從一個(gè)當(dāng)前的或者標(biāo)定的操作點(diǎn)移置到一個(gè)選擇的、更佳的操作點(diǎn)上。然而，這種移置必須考慮由磨漿機(jī)控制系統(tǒng)提供的操縱邊際區(qū)，以便在存在外部干擾時(shí)確保操作的穩(wěn)定性。在TMP過(guò)程的具體情況下，磨漿能量消耗的優(yōu)化取決于木片特性(外部干擾)、取決于使用的控制系統(tǒng)、以及取決于過(guò)程設(shè)計(jì)的固有的約束(例如，傳輸螺桿速度、磨漿機(jī)磨盤上的最大液體壓力、等等)。按照定義來(lái)說(shuō)，一個(gè)自由度是易于自由操縱的一個(gè)過(guò)程參數(shù)。因此，在總體優(yōu)化的背景下，調(diào)整這些可供利用的自由度，從而使經(jīng)濟(jì)特性的一個(gè)參數(shù)或者最大化或者最小化。TMP磨漿過(guò)程典型地涉及一個(gè)限定數(shù)目的可供利用的自由度來(lái)執(zhí)行能量?jī)?yōu)化，因?yàn)槎鄶?shù)可操縱的參數(shù)已經(jīng)被造紙廠控制系統(tǒng)使用了。當(dāng)面對(duì)非線性的磨漿過(guò)程以及影響它的季節(jié)性干擾時(shí)，這些可供利用的、優(yōu)化的自由度允許跨越這些控制系統(tǒng)的限度。現(xiàn)在參見(jiàn)圖22，這里示出了一個(gè)示意性框圖，該框圖代表一個(gè)木片磨漿優(yōu)化和控制系統(tǒng)(總體上標(biāo)明為82)，它能夠根據(jù)加在受控制的輸出參數(shù)y(例如，CSF、主電動(dòng)機(jī)負(fù)荷)上、在未受控制的輸出參數(shù)z(例如，SEC、能量分割、長(zhǎng)纖維、細(xì)屑以及碎片成分)上的或者在操縱的輸入?yún)?shù)(例如，傳輸螺桿速度、液體壓力、稀釋液流速、磨盤間隙以及保持時(shí)間延遲)上的預(yù)定約束使SEC最小化。圖22中所示的木片磨漿優(yōu)化與控制系統(tǒng)82基本上包括用一個(gè)預(yù)測(cè)模型84編程的計(jì)算機(jī)65，該預(yù)測(cè)模型的設(shè)計(jì)是根據(jù)表征有待控制的過(guò)程的這些具體參數(shù)，如磨漿機(jī)中的液體壓力、磨漿機(jī)的電動(dòng)機(jī)負(fù)荷、生產(chǎn)率、總的比能量、磨漿機(jī)內(nèi)的濃度、磨漿機(jī)的稀釋液流速、磨漿磨盤的磨損、等等。該預(yù)測(cè)模型84包括一個(gè)靜態(tài)模型86，該靜態(tài)模型可以建造在一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上、一個(gè)多變的線性模型(例如PLS(偏最小二乘法))、一個(gè)靜態(tài)增益矩陣、一個(gè)模糊邏輯模型，或者在任何其他合適的建模平臺(tái)上。該預(yù)測(cè)模型包括一個(gè)適配器88，用于通過(guò)周期性地更新靜態(tài)模型86的這些特性(如箭頭87指出)而將磨漿過(guò)程的非靜態(tài)屬性考慮在內(nèi)。該預(yù)測(cè)模型84得到了驗(yàn)證，這是通過(guò)模擬木片傳輸線90、磨漿過(guò)程92以及出于的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)操作模式中的控制單元94，如被一體化在計(jì)算機(jī)65中編程的一個(gè)模擬模塊95中。根據(jù)所提出的方案，用來(lái)優(yōu)化磨漿能量的自由度根據(jù)它們?cè)谠撃{操作中對(duì)應(yīng)的作用被分為三類。第一類，基本類別，即最佳控制設(shè)定值Ysp，包括多個(gè)磨漿目標(biāo)以及用于與木漿品質(zhì)相關(guān)的特性的目標(biāo)，它們處于控制層級(jí)中的高層。在一個(gè)典型的TMP磨漿過(guò)程中，如通過(guò)一個(gè)木槳測(cè)試系統(tǒng)(例如，木槳品質(zhì)監(jiān)視器(PQM)或者來(lái)自MetsoAutomationCanadaLtd(St-Laurent，Quebec,Canada)的PulpExpert)獲得的用于CFS的目標(biāo)以及用于主磨漿機(jī)的電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的目標(biāo)可以被用作最佳控制設(shè)定值y,p。第二類別，即與所測(cè)量的干擾md相關(guān)聯(lián)的木片的最佳的與品質(zhì)相關(guān)的特性mcU可以包括如由提供在木片堆配料級(jí)的測(cè)量系統(tǒng)22測(cè)量的用于基本密度或者干堆積密度的目標(biāo)，連同用于其他與木片品質(zhì)(例如，明亮度、水分含量、暗度、尺寸分布)相關(guān)的有用的測(cè)量參數(shù)的任何目標(biāo)。后一類別的使用是任選的并且需要將木片送入螺桿74、74-l至74-n與用于所有木片堆的相關(guān)聯(lián)的螺桿控制器73、73-l至73-n整合到這些優(yōu)化計(jì)算中。否則的話，僅與品質(zhì)相關(guān)的木片特性md由測(cè)量系統(tǒng)22經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)線96被送到預(yù)測(cè)模型，并且可以執(zhí)行一個(gè)獨(dú)立的螺桿控制，如以上在圖20中所說(shuō)明的。第三類別，即最佳操縱參數(shù)、p，也是任選的并且包括操縱參數(shù)的額定值，這些值處于控制層級(jí)中的低層。在一個(gè)典型的TMP磨漿過(guò)程中，可以使用或者主磨漿機(jī)的傳輸螺桿速度、液體壓力、稀釋液流速、或者磺化流量比的額定值。方便地，調(diào)節(jié)這些過(guò)程參數(shù)的工廠控制單元94的串聯(lián)實(shí)施的控制裝置可以被修改以便通過(guò)任選的數(shù)據(jù)線路98將操縱的輸入?yún)?shù)值u提供給預(yù)測(cè)模型適配器，以確保一種調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)使用控制調(diào)節(jié)值A(chǔ)u(經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)線99使u=usp+Au)，如圍繞這些最佳額定值由反饋數(shù)據(jù)線100所表示的。否則的話，執(zhí)行這些優(yōu)化計(jì)算就沒(méi)有該第三類別的自由度。更確切地說(shuō)，該靜態(tài)模型的這些輸入基本上包括通過(guò)數(shù)據(jù)線102的Ysp，如以下將更詳細(xì)地說(shuō)明，以及各自通過(guò)任選數(shù)據(jù)線104或107的任選地mdsp或者usp，并且適配器接收測(cè)量的木片性能md、經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)線98的任選u值連同所生成的受控制的以及未受控的輸出參數(shù)y和z，它們分別由計(jì)量器109和211在輸出103和105處經(jīng)過(guò)反饋數(shù)據(jù)線108和210測(cè)量。選擇合適類型的計(jì)量器109和211，取決于受控制的參數(shù)(例如，CSF、主電動(dòng)機(jī)負(fù)荷)或者未受控制的參數(shù)(例如，SEC、能量分割、長(zhǎng)纖維、細(xì)屑和碎片成分)的性質(zhì)。例如，瓦特計(jì)可以用來(lái)測(cè)量主電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和能量分割，而PQM或者PulpE鄧ertTM可以用來(lái)測(cè)量CSF連同長(zhǎng)纖維、細(xì)屑和碎片成分。該預(yù)測(cè)模型的輸出包括多個(gè)預(yù)測(cè)輸出參數(shù)z(如箭頭212指示)，相對(duì)于多個(gè)目標(biāo)(例如，SEC、能量分割、長(zhǎng)纖維、細(xì)屑和碎片成分)這些輸出參數(shù)通常是未受控制的。計(jì)算機(jī)65通過(guò)優(yōu)化器214被進(jìn)一步編程，該優(yōu)化器被設(shè)計(jì)在輸入216處送入的強(qiáng)加在y、z或u上的預(yù)定約束、以及由箭頭212指示的該預(yù)測(cè)模型上接收的多個(gè)預(yù)測(cè)的輸出參數(shù)z的基礎(chǔ)上將SEC最小化，以便更新Ysp以及任選的usp與mdsp的值。Ysp的更新值經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)線102被送到靜態(tài)模型86和造紙廠控制單元94，同時(shí)usp與mdsp的更新值經(jīng)過(guò)任選數(shù)據(jù)線107被分別指向磨漿過(guò)程92并且經(jīng)過(guò)線104指向螺桿控制器73、73-l至73-n，連同指向靜態(tài)模型86。一旦獲得一個(gè)成功的過(guò)程模擬，該模擬模塊95可以由實(shí)際磨漿過(guò)程以及用于實(shí)際磨漿操作的造紙控制系統(tǒng)所替代。方便地，該優(yōu)化器根據(jù)一個(gè)預(yù)定的時(shí)間段At。pt執(zhí)行其參數(shù)更新功能，考慮該磨漿過(guò)程的平均等待時(shí)間以及由造紙廠控制單元94所使用的木漿品質(zhì)控制環(huán)的反應(yīng)時(shí)間可以選擇該時(shí)間段的值。該優(yōu)化器的運(yùn)行在初始時(shí)間t開(kāi)始以獲得的測(cè)量的干擾md，這些干擾被用來(lái)計(jì)算Ysp和任選mdsp或usp的估算值，這些估算值為下一個(gè)時(shí)間段At。pt使一個(gè)預(yù)定函數(shù)f最小化，這樣，minf=SEC。因?yàn)樵陬A(yù)測(cè)模型84的基礎(chǔ)處的靜態(tài)模型86可以從實(shí)際造紙廠操作數(shù)據(jù)中開(kāi)發(fā)，這些數(shù)據(jù)覆蓋可實(shí)際進(jìn)行的操作條件的一個(gè)大的范圍，造紙廠控制單元94通常能夠根據(jù)當(dāng)前時(shí)間段At。pt之內(nèi)的這些預(yù)設(shè)目標(biāo)使磨漿機(jī)操作穩(wěn)定，并且在下一個(gè)時(shí)間t=t+At。pt重復(fù)這些計(jì)算。應(yīng)該理解，即使根據(jù)本發(fā)明的方案在如以上說(shuō)明的TMP或者CTMP過(guò)程的背景下已經(jīng)得到應(yīng)用，還考慮了用于分離木質(zhì)纖維素顆粒物質(zhì)的磨漿機(jī)或者類似的裝置的其他應(yīng)用，如用在機(jī)械制槳和半機(jī)械制槳過(guò)程中。還考慮了將本發(fā)明應(yīng)用到MDF或者HDF纖維板生產(chǎn)過(guò)程的磨漿段。在這類過(guò)程中，磨漿機(jī)被用來(lái)將木材物質(zhì)粉碎成預(yù)定尺寸的纖維(纖維化或者纖維分離)，根據(jù)纖維板的目標(biāo)密度，該木材物質(zhì)可以包括木片、工廠廢棄物質(zhì)，例如木刨花、鋸屑或者處理的木薄片(例如，OSB薄片)。例如，中密度纖維板(MDF)以及硬密度纖維板(HDF)典型地分別具有500至1450Kg/m3的密度值。在典型的MDF過(guò)程中，從磨漿機(jī)中流出的木漿(還被稱作纖維氈)與蠟相混合以提供抗?jié)裥圆⑶遗c一種樹(shù)脂混合以阻止結(jié)塊。在干燥之后，該混合物被壓制并且被切成板。而它們對(duì)應(yīng)的在磨漿之后的步驟是不同的，纖維板制造與木漿和造紙過(guò)程操作的磨漿模式是類似的，并且如以上說(shuō)明的這些系統(tǒng)和方法還可以用來(lái)提供一種更加成本有效的以及有效率的纖維板制造過(guò)程。18權(quán)利要求一種用于優(yōu)化木質(zhì)纖維素顆粒物質(zhì)的磨漿過(guò)程的操作的方法，該磨漿過(guò)程使用控制單元(94)以及至少一個(gè)磨漿機(jī)段(92)，所述過(guò)程的特征為多個(gè)輸入操作參數(shù)、由所述單元(94)參照對(duì)應(yīng)的控制目標(biāo)來(lái)控制的至少一個(gè)輸出參數(shù)、以及至少一個(gè)未受控制的輸出參數(shù)，所述方法包括以下步驟i)提供預(yù)測(cè)模型(84)，該預(yù)測(cè)模型包括用于所述磨漿過(guò)程的模擬模型(86)以及用于所述模擬模型的適配器(88)，所述模擬模型基于涉及多種物質(zhì)特性的關(guān)系，這些物質(zhì)特性表征了有待送入所述過(guò)程的木質(zhì)纖維素物質(zhì)、所述磨漿過(guò)程輸入操作參數(shù)、所述受控制的輸出參數(shù)以及所述未受控制的輸出參數(shù)，以此產(chǎn)生所述未受控制的輸出參數(shù)的預(yù)測(cè)值；ii)將代表所述物質(zhì)特性的測(cè)量值的數(shù)據(jù)以及代表所述受控制的以及未受控制的輸出參數(shù)的測(cè)量值的數(shù)據(jù)送入該模擬模型適配器(88)，以便據(jù)此對(duì)所述模擬模型的這些關(guān)系進(jìn)行適配；并且iii)根據(jù)所述未受控制的輸出參數(shù)的所述預(yù)計(jì)值上的預(yù)定條件并且根據(jù)與所述物質(zhì)性能、所述磨漿過(guò)程輸入操作參數(shù)以及所述磨漿過(guò)程輸出參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的過(guò)程的約束提供用于產(chǎn)生所述控制目標(biāo)的最佳值的優(yōu)化器(214)。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述木質(zhì)纖維素顆粒物質(zhì)選自以下組中木片、木刨花、鋸屑以及處理過(guò)的木薄片。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述未受控制的輸出參數(shù)選自以下組中比能耗、能量分割、長(zhǎng)纖維、細(xì)屑以及碎片成分。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述未受控制的輸出參數(shù)是比能耗，所述預(yù)定條件涉及所述磨漿的比能耗的最小化狀態(tài)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述輸入操作參數(shù)中的至少一項(xiàng)是由所述磨漿過(guò)程控制單元參照對(duì)應(yīng)的操作目標(biāo)米操縱的，并且所述步驟ii)進(jìn)一步包括將代表所述受操縱的輸入操作參數(shù)的測(cè)量值的數(shù)據(jù)送入該模擬模型適配器(88)，所述優(yōu)化器(214)根據(jù)所述預(yù)定條件以及所述預(yù)定過(guò)程約束中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步產(chǎn)生所述操作目標(biāo)的最佳值。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中由物質(zhì)堆料配料級(jí)(70)為該物質(zhì)磨漿過(guò)程送料，該配料級(jí)配備有物質(zhì)流量控制單元(67)，該控制單元被用于參照針對(duì)所述物質(zhì)特性之一的對(duì)應(yīng)目標(biāo)來(lái)操縱多個(gè)物質(zhì)配料參數(shù)，該模擬模型所基于的所述關(guān)系進(jìn)一步涉及所述物質(zhì)配料參數(shù)，所述優(yōu)化器(214)根據(jù)所述預(yù)定條件以及所述一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的過(guò)程約束進(jìn)一步產(chǎn)生所述物質(zhì)特性目標(biāo)的最佳值。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述物質(zhì)特性包括水分含量。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述物質(zhì)特性進(jìn)一步包括至少一個(gè)與密度相關(guān)的特性。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述物質(zhì)特性進(jìn)一步包括至少一個(gè)與光反射相關(guān)的特性，該特性被表達(dá)為至少一個(gè)光學(xué)參數(shù)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述光學(xué)參數(shù)是亮度。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述光學(xué)參數(shù)選自以下組中色調(diào)、飽和度以及暗度指標(biāo)。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述至少一個(gè)與光反射相關(guān)的物質(zhì)特性被表達(dá)為多個(gè)光學(xué)參數(shù)，包括色調(diào)、飽和度以及亮度。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述多個(gè)光學(xué)參數(shù)進(jìn)一步包括暗度指標(biāo)。14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述物質(zhì)特性進(jìn)一步包括顆粒物質(zhì)的尺寸。15.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述模擬模型(86)是一種靜態(tài)模型，該靜態(tài)模型建造有建模平臺(tái)，該平臺(tái)選自以下組中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多變量的線性模型、靜態(tài)增益矩陣以及模糊邏輯模型。16.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述受控制的輸出參數(shù)選自以下組中主電動(dòng)機(jī)負(fù)荷和木漿游離度。17.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述磨漿過(guò)程輸入操作參數(shù)選自以下組中物質(zhì)傳輸螺桿速度、稀釋液流速、液體壓力、磨盤間隙以及保持時(shí)間延遲。18.—種用于對(duì)木質(zhì)纖維素磨漿過(guò)程的操作進(jìn)行優(yōu)化的系統(tǒng)(82)，該磨漿過(guò)程使用控制單元(94)以及至少一個(gè)磨漿機(jī)級(jí)(92)，所述過(guò)程的特征為多個(gè)輸入操作參數(shù)、由所述單元(94)參照對(duì)應(yīng)的控制目標(biāo)來(lái)控制的至少一個(gè)輸出參數(shù)、以及至少一個(gè)未受控制的輸出參數(shù)，所述系統(tǒng)包括用于測(cè)量表征有待送到所述過(guò)程的木質(zhì)纖維素物質(zhì)的多種物質(zhì)特性的裝置(22)，以此產(chǎn)生物質(zhì)特性數(shù)據(jù)；用于測(cè)量所述受控制的以及未受控制的輸出參數(shù)的裝置(109，211)，以此產(chǎn)生輸出參數(shù)數(shù)據(jù)；以及實(shí)施預(yù)測(cè)模型的數(shù)據(jù)處理裝置(65)，所述預(yù)測(cè)模型包括用于所述物質(zhì)磨漿過(guò)程的模擬模型，該模擬模型基于多種關(guān)系，這些關(guān)系涉及所述多種物質(zhì)特性、所述磨漿過(guò)程輸入操作參數(shù)、所述受控制的輸出參數(shù)以及所述未受控制的輸出參數(shù)，以此產(chǎn)生所述未受控制的輸出參數(shù)的預(yù)測(cè)值，所述數(shù)據(jù)處理裝置(65)進(jìn)一步實(shí)施適配器(88)，用于所述模擬模型(86)接收所述物質(zhì)特性數(shù)據(jù)以及所述輸出參數(shù)數(shù)據(jù)，以便因此適配所述模擬模型的這些關(guān)系，所述數(shù)據(jù)處理裝置(65)進(jìn)一步實(shí)施優(yōu)化器(214)，該優(yōu)化器用于根據(jù)所述未受控制的輸出參數(shù)在所述預(yù)測(cè)值上的一個(gè)預(yù)定條件并且根據(jù)與所述物質(zhì)特性、所述磨漿過(guò)程輸入操作參數(shù)以及所述磨漿過(guò)程輸出參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定過(guò)程約束來(lái)產(chǎn)生所述控制目標(biāo)的最佳值。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述木質(zhì)纖維素顆粒物質(zhì)選自以下組中木片、木刨花、鋸屑以及經(jīng)處理的木薄片。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述未受控制的輸出參數(shù)選自以下組中比能耗、能量分割、木漿游離度，長(zhǎng)纖維、細(xì)屑和碎片成分。21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述未受控制的輸出參數(shù)是比能耗，所述預(yù)定條件涉及所述磨漿比能耗的最小化狀態(tài)。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述輸入操作參數(shù)中的至少一個(gè)是由所述磨漿過(guò)程控制單元(94)參照對(duì)應(yīng)的操作目標(biāo)來(lái)操縱的，并且所述步驟ii)進(jìn)一步包括將代表所述受操縱的輸入操作參數(shù)的測(cè)量值的數(shù)據(jù)送入該模擬模型適配器(88)，所述優(yōu)化器根據(jù)所述預(yù)定條件以及所述預(yù)定過(guò)程約束中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步產(chǎn)生所述操作目標(biāo)的最佳值。23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中由物質(zhì)堆配料級(jí)(70)為該物質(zhì)磨漿過(guò)程送料，該配料級(jí)配備有物質(zhì)流量控制單元(67)，該控制單元被用來(lái)參照針對(duì)所述多種物質(zhì)特性之一的對(duì)應(yīng)目標(biāo)來(lái)操作多個(gè)物質(zhì)配料參數(shù)，該模擬模型所基于的所述關(guān)系進(jìn)一步涉及所述物質(zhì)配料參數(shù)，所述優(yōu)化器(214)根據(jù)所述預(yù)定條件以及所述一個(gè)或多個(gè)預(yù)定過(guò)程約束進(jìn)一步產(chǎn)生所述物質(zhì)特性目標(biāo)的最佳值。24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述物質(zhì)特性包括水分含量。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述物質(zhì)特性進(jìn)一步包括至少一個(gè)與密度相關(guān)的特性。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述物質(zhì)特性進(jìn)一步包括至少一個(gè)與光反射相關(guān)的特性，該特性被表達(dá)為至少一個(gè)光學(xué)參數(shù)。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)參數(shù)是亮度。28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)參數(shù)選自以下組中色調(diào)、飽和度以及暗度指標(biāo)。29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)與光反射相關(guān)的物質(zhì)性能被表達(dá)為包括色調(diào)、飽和度以及亮度的多個(gè)光學(xué)參數(shù)。30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)光學(xué)參數(shù)進(jìn)一步包括暗度指標(biāo)。31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述物質(zhì)特性進(jìn)一步包括顆粒物質(zhì)的尺寸。32.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述模擬模型是靜態(tài)模型，該靜態(tài)模型建造有一個(gè)建模平臺(tái)，該平臺(tái)選自以下組中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多變量的線性模型、靜態(tài)增益矩陣以及模糊邏輯模型。33.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述受控制的輸出參數(shù)選自以下組中主電動(dòng)機(jī)負(fù)荷和木漿游離度。34.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述磨漿過(guò)程輸入操作參數(shù)選自以下組中物質(zhì)傳輸螺桿速度、稀釋液流速、液體壓力、磨盤間隙以及保持時(shí)間延遲。全文摘要用于對(duì)木質(zhì)纖維素顆粒物質(zhì)(例如木片)的磨漿過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化的一種系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng)與方法使用一種預(yù)測(cè)模型，該預(yù)測(cè)模型包括基于涉及多種物質(zhì)特性的多種關(guān)系的一個(gè)模擬模型，這些物質(zhì)特性表征了以下事項(xiàng)，如水分含量、密度、光反射或顆粒物質(zhì)的尺寸，磨漿過(guò)程操作參數(shù)，如傳輸螺桿速度、稀釋流量、液體壓力、磨盤間隙、或者保持延遲時(shí)間，被控制到一個(gè)目標(biāo)值的至少一個(gè)輸出，如主電動(dòng)機(jī)負(fù)荷或者木漿游離度，以及至少一個(gè)未受控制的輸出，如比能耗、能量分割、長(zhǎng)纖維、細(xì)屑和碎片。向一個(gè)適配器輸入物質(zhì)特性的多個(gè)測(cè)量值以及受控制的和未受控制的輸出的多個(gè)測(cè)量值，以便對(duì)該模擬模型進(jìn)行適配。優(yōu)化器根據(jù)一個(gè)預(yù)測(cè)的未受控制的輸出參數(shù)上的一個(gè)預(yù)定條件并且根據(jù)一個(gè)或多個(gè)過(guò)程約束來(lái)產(chǎn)生該目標(biāo)的一個(gè)值。文檔編號(hào)D21D99/00GK101790610SQ200880023305公開(kāi)日2010年7月28日申請(qǐng)日期2008年5月2日優(yōu)先權(quán)日2007年5月4日發(fā)明者C·勒瓊,I·拉馬,R·加尼翁,丁峰申請(qǐng)人:魁北克工業(yè)研究中心