專利名稱:高爐智能診斷與決策支持系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬煉鐵過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是提供了一種高爐智能診斷與決策支持系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高爐煉鐵是煉鋼鐵水的主要來(lái)源，是從原料到鋼成品整個(gè)流程中工藝最復(fù)雜、影響因素最多、能耗最大的環(huán)節(jié)。
現(xiàn)有高爐操作技術(shù)包括完整的基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)，操作人員主要在主控室完成生產(chǎn)。(1)接班時(shí)根據(jù)上一班手抄報(bào)表工長(zhǎng)對(duì)爐況進(jìn)行初步分析；(2)工長(zhǎng)隨時(shí)觀看熱風(fēng)壓力、冷風(fēng)流量、透氣性指數(shù)、料尺等趨勢(shì)畫面和十字測(cè)溫、爐頂溫度、爐身溫度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)判斷爐況；(3)工長(zhǎng)根據(jù)爐況水平進(jìn)行配料操作，配料在一個(gè)Excel程序中完成，配料后將料單遞給上料工；(4)上料工接到工長(zhǎng)傳遞的料單，在上料計(jì)算機(jī)上設(shè)定后由上料系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行；(5)當(dāng)熱風(fēng)爐到達(dá)換爐時(shí)間時(shí)工長(zhǎng)下達(dá)是否換爐命令，由燒爐工在熱風(fēng)爐計(jì)算機(jī)上設(shè)定后由熱風(fēng)爐燃燒系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行；(6)當(dāng)需要進(jìn)行爐況調(diào)節(jié)時(shí)工長(zhǎng)可以在高爐本體計(jì)算機(jī)上直接設(shè)置風(fēng)量，或打電話通知改變噴煤量、富氧量；(7)一爐冶煉結(jié)束時(shí)工長(zhǎng)確認(rèn)鐵水包到位，爐前出鐵準(zhǔn)備工作完成后下達(dá)出鐵命令，由開(kāi)口機(jī)鉆開(kāi)鐵口，鐵水流入鐵水包后經(jīng)地磅站稱量，重量直接傳遞到化驗(yàn)室PLC上顯示在主控室計(jì)算機(jī)；(8)取樣人員從鐵水中取樣送化驗(yàn)室，化驗(yàn)室自動(dòng)化驗(yàn)后將鐵和渣成分發(fā)送到化驗(yàn)室PLC上顯示在主控室計(jì)算機(jī)；(9)工長(zhǎng)、上料工、燒爐工把溫度、流量、產(chǎn)量、化驗(yàn)成分、加料量、熱風(fēng)溫度等手抄到報(bào)表上，一天結(jié)束時(shí)工長(zhǎng)使用計(jì)算器計(jì)算累計(jì)產(chǎn)量、消耗、指標(biāo)等。
可見(jiàn)，在配料、上料、熱風(fēng)爐燒爐、鐵水化驗(yàn)稱量等環(huán)節(jié)基礎(chǔ)自動(dòng)化水平較高，但這些系統(tǒng)的銜接調(diào)度要依賴工長(zhǎng)的指揮，指揮是否正確則取決于工長(zhǎng)基于其所觀察的儀表數(shù)據(jù)及趨勢(shì)結(jié)合經(jīng)驗(yàn)所作判斷是否準(zhǔn)確。儀表數(shù)據(jù)有幾百個(gè)，爐長(zhǎng)只能考慮一小部分，有些短期變化不明顯人用眼睛很難發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這就可能使對(duì)爐況判斷不準(zhǔn)；各高爐差別大需要分析既往數(shù)據(jù)才能總結(jié)出得當(dāng)?shù)牟僮髦贫?，不保存?shù)據(jù)或沒(méi)有分析工具這些分析無(wú)從談起；一班下來(lái)要抄很多數(shù)據(jù)特別是每天最后一班交班要計(jì)算指標(biāo)，一方面容易抄錯(cuò)，一方面分散了工長(zhǎng)的精力，影響了交接班質(zhì)量。
從20世紀(jì)50年代起，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了很多高爐過(guò)程控制方面的研究。從早期的單一靜態(tài)模型到70年代的基于理論推理的爐況綜合判斷(GO-STOP)系統(tǒng)，80年代出現(xiàn)了基于規(guī)則庫(kù)和推理機(jī)的爐況診斷專家系統(tǒng)，90年代結(jié)合數(shù)學(xué)模型的多目標(biāo)專家系統(tǒng)，近年又出現(xiàn)了直接參與控制的閉環(huán)專家系統(tǒng)。
中國(guó)專利局1987年12月23日公布的日本鋼管株式會(huì)社申請(qǐng)的專利《控制高爐運(yùn)行的方法》(CN87103633)、1995年1月25日公布的首鋼公司申請(qǐng)的專利《人工智能專家系統(tǒng)高爐冶煉的方法》(CN1097804)、1996年10月22日公布的寶山鋼鐵(集團(tuán))公司申請(qǐng)的專利《高爐綜合判斷系統(tǒng)》(CN1132253)和2003年3月19日公布的浙江大學(xué)申請(qǐng)的專利《智能控制高爐冶煉的系統(tǒng)》(CN1403594)，前三者屬專家系統(tǒng)，各自從不同角度建立專家知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)，用大型計(jì)算機(jī)幫助高爐工長(zhǎng)加強(qiáng)高爐的運(yùn)行管理與控制，進(jìn)行爐況診斷，及時(shí)提示工長(zhǎng)采取適當(dāng)?shù)拇胧?，控制爐溫發(fā)展，避免高爐故障和保障生產(chǎn)的正常進(jìn)行。后者則使用優(yōu)選法幫助工長(zhǎng)選擇操作制度。
以上系統(tǒng)都沒(méi)有把專家系統(tǒng)與決策支持結(jié)合起來(lái)；不提供建立在一代爐齡數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)分析方法；未將規(guī)則分為本體和域值兩部分，也未建立規(guī)則域值的自學(xué)習(xí)機(jī)制。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種高爐智能診斷與決策支持系統(tǒng)，解決了工長(zhǎng)憑經(jīng)驗(yàn)判斷爐況片面性問(wèn)題、工藝改進(jìn)缺乏數(shù)據(jù)和分析方法問(wèn)題、手抄報(bào)表費(fèi)時(shí)易錯(cuò)問(wèn)題，通過(guò)替工長(zhǎng)思考、幫工長(zhǎng)思考和給工長(zhǎng)省力，發(fā)揮計(jì)算機(jī)人工智能與輔助決策的綜合作用，降低異常爐況頻率保障順行，達(dá)到“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長(zhǎng)壽”的目的。
本發(fā)明的高爐智能診斷與決策支持系統(tǒng)，包括高爐運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)及控制PLC共5個(gè)，分別是高爐本體PLC、熱風(fēng)爐PLC、上料PLC、噴煤PLC、化驗(yàn)室PLC，數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器(以下簡(jiǎn)稱服務(wù)器)、客戶端各一臺(tái)，連接到客戶端上的打印機(jī)一臺(tái)，PLC與服務(wù)器、服務(wù)器與客戶端通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)通訊，構(gòu)成了系統(tǒng)的硬件平臺(tái)；在服務(wù)器上運(yùn)行數(shù)據(jù)采集軟件模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)，所說(shuō)的數(shù)據(jù)采集軟件模塊將PLC檢測(cè)參數(shù)處理后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，高爐智能診斷與決策支持系統(tǒng)軟件模塊運(yùn)行在客戶端上。
上述服務(wù)器上的數(shù)據(jù)采集軟件模塊與客戶端上的高爐智能診斷與決策支持系統(tǒng)軟件模塊都采用了應(yīng)用程序-數(shù)據(jù)庫(kù)兩層結(jié)構(gòu)。
運(yùn)行在服務(wù)器上的數(shù)據(jù)采集軟件模塊分10秒、1分鐘、1小時(shí)、1天周期對(duì)來(lái)自高爐本體、熱風(fēng)爐、上料系統(tǒng)、化驗(yàn)室、噴煤PLC的檢測(cè)數(shù)據(jù)，包括溫度、壓力、流量、出鐵出渣成分、鐵水重量、加料組成及重量，進(jìn)行處理后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)記錄了所有采集的過(guò)程數(shù)據(jù)、手工錄入數(shù)據(jù)；每張表保存數(shù)據(jù)條數(shù)可以設(shè)置，數(shù)據(jù)庫(kù)中的刪除過(guò)期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程定期清理超過(guò)存儲(chǔ)數(shù)目的記錄確保數(shù)據(jù)庫(kù)不過(guò)度膨脹；數(shù)據(jù)庫(kù)域值自學(xué)習(xí)存儲(chǔ)過(guò)程定期進(jìn)行數(shù)據(jù)域值的自學(xué)習(xí)。
運(yùn)行在客戶端上的高爐智能診斷與決策支持系統(tǒng)軟件模塊，提供了用于生產(chǎn)數(shù)據(jù)補(bǔ)充錄入和報(bào)表生成的生產(chǎn)管理模塊，包括變料Excel導(dǎo)入、出鐵管理、化驗(yàn)煤氣成分錄入、風(fēng)口參數(shù)錄入、風(fēng)口工作狀態(tài)錄入、交接班管理，日?qǐng)?bào)、月報(bào)、加料報(bào)表的生成及打??；用于診斷爐況的專家系統(tǒng)模塊，包括在線診斷、推理過(guò)程解釋；用于輔助決策的數(shù)據(jù)分析模塊、工藝計(jì)算模塊、數(shù)學(xué)模型模塊，數(shù)據(jù)分析模塊包括趨勢(shì)分析、頻度分析、回歸分析、相關(guān)分析、主影響因素分析，工藝計(jì)算模塊包括物料平衡、熱平衡、直接還原度、理論焦比計(jì)算、Rist操作線，數(shù)學(xué)模型模塊包括爐熱推斷模型、下料軌跡模型；輔助功能模塊，包括域值設(shè)置、煉鐵工藝規(guī)程等。
所說(shuō)的服務(wù)器為奔騰IV服務(wù)器，客戶端為奔騰IV工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。
高爐冶煉應(yīng)用本發(fā)明時(shí)，運(yùn)行在服務(wù)器上的數(shù)據(jù)采集軟件模塊自動(dòng)完成不同時(shí)鐘周期數(shù)據(jù)的采集、間接量的計(jì)算，自動(dòng)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)定期自動(dòng)清理過(guò)期數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行域值自學(xué)習(xí)。服務(wù)器上述過(guò)程不需要人為參與。
高爐冶煉應(yīng)用本發(fā)明時(shí)，工長(zhǎng)可以在客戶端上進(jìn)行生產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)分析，爐況診斷由系統(tǒng)自動(dòng)完成。(1)工長(zhǎng)在客戶端上進(jìn)行生產(chǎn)管理時(shí)，如果使用了高爐配料計(jì)算Excel程序進(jìn)行了配料則使用變料單窗體導(dǎo)入高爐配料計(jì)算Excel文件；有新出鐵時(shí)在出鐵出渣畫面輸入估計(jì)成分、鐵水去向；化驗(yàn)室電話通知爐頂煤氣化驗(yàn)成分時(shí)在混合煤氣成分畫面輸入煤氣成分；調(diào)整風(fēng)口后在風(fēng)口參數(shù)畫面輸入風(fēng)口直徑、長(zhǎng)度等參數(shù)；班次結(jié)束時(shí)在交接班畫面輸入交接班記錄；每天結(jié)束時(shí)在高爐日志畫面生成日?qǐng)?bào)并打印，在加料報(bào)表畫面生成加料報(bào)表并打?。幻吭陆Y(jié)束時(shí)在高爐月報(bào)畫面生成高爐月報(bào)并打印。(2)工長(zhǎng)打開(kāi)在線爐況診斷畫面，系統(tǒng)每隔1分鐘進(jìn)行短期診斷，針對(duì)邊緣過(guò)分發(fā)展、邊緣不足、中心過(guò)分發(fā)展、中心不足、偏料、懸料、崩料、管道；每隔15分鐘進(jìn)行中期診斷，針對(duì)爐溫向涼、爐溫向熱、堿害、低料線；每隔2小時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)期診斷，針對(duì)爐缸堆積、爐墻結(jié)厚；顯示診斷結(jié)果及操作指導(dǎo)。(3)工長(zhǎng)可以在數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析畫面進(jìn)行趨勢(shì)分析、頻度分析、回歸分析、相關(guān)分析、主影響因素分析；可以在分布趨勢(shì)分析畫面進(jìn)行分布分析。系統(tǒng)中所有隨時(shí)間數(shù)量增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)都可以進(jìn)行上述分析，分析后可以導(dǎo)出Excel格式的分析報(bào)告，還可以保存/打開(kāi)一個(gè)分析避免重復(fù)設(shè)置。(4)工長(zhǎng)可以在工藝計(jì)算畫面進(jìn)行物料平衡、熱平衡、直接還原度、理論焦比計(jì)算，在Rist操作線畫面查看Rist操作線圖，在爐熱推斷模型中計(jì)算Tc指數(shù)和鐵水溫度，在下料模型計(jì)算某溜槽角度的爐料落點(diǎn)。(5)工長(zhǎng)可以在輔助功能模塊設(shè)定數(shù)據(jù)的域值、檢索工藝規(guī)程。
本發(fā)明的有點(diǎn)在于(1)全面記錄生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，完全替代手抄報(bào)表，較手抄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確且更有代表性，減輕了工長(zhǎng)的負(fù)擔(dān)；(2)診斷14種異常爐況，考慮了80個(gè)檢測(cè)量，300條規(guī)則，幫助工長(zhǎng)及早發(fā)現(xiàn)爐況異常，減少損失；(3)建立了一代爐齡數(shù)據(jù)庫(kù)，并在其基礎(chǔ)上為工長(zhǎng)提供了豐富的分析手段，方便工長(zhǎng)挖掘冶煉知識(shí)，總結(jié)規(guī)律，找到最佳操作制度；(4)相比進(jìn)口的同類產(chǎn)品，本發(fā)明需要的檢測(cè)設(shè)備少，不要求原燃料品味高成分穩(wěn)定，費(fèi)用只有其30％且適合中小高爐。
圖1為專利系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖。
圖2為高爐爐況診斷推理機(jī)結(jié)構(gòu)流程圖。
圖3為高爐爐渣中二元堿度分布柱狀圖。柱上的數(shù)字是軟件原有的頻數(shù)。
圖4為高爐爐渣中二元堿度與高爐鼓風(fēng)動(dòng)能回歸散點(diǎn)圖。
圖5為高爐爐頂煤氣利用率與鼓風(fēng)動(dòng)能、噴煤率、富氧量相關(guān)分析圖。
圖6為高爐爐頂煤氣利用率與鼓風(fēng)動(dòng)能、噴煤率、富氧量主影響因素分析圖。
具體實(shí)施方式參照?qǐng)D1虛線外部分，煉鐵廠原有位于主控室的監(jiān)控高爐本體的工業(yè)計(jì)算機(jī)兩臺(tái)、監(jiān)控上料的工業(yè)計(jì)算機(jī)兩臺(tái)、監(jiān)控?zé)犸L(fēng)爐的工業(yè)計(jì)算機(jī)兩臺(tái)，采集數(shù)據(jù)的PLC包括高爐本體PLC、熱風(fēng)爐PLC、上料PLC、噴煤PLC、化驗(yàn)室PLC，構(gòu)成生產(chǎn)局域網(wǎng)。本發(fā)明在在主控室增加兩臺(tái)計(jì)算機(jī)服務(wù)器、客戶端，一臺(tái)打印機(jī)，如圖1中的虛線內(nèi)部分。其中服務(wù)器可以通過(guò)公司網(wǎng)與信息中心、廠辦連接?？蛻舳丝梢栽黾訛槎鄠€(gè)，只要能連接服務(wù)器的均可。
工長(zhǎng)在客戶端上進(jìn)行生產(chǎn)管理時(shí)，如果使用了高爐配料計(jì)算Excel程序進(jìn)行了配料則使用變料單窗體導(dǎo)入高爐配料計(jì)算Excel文件；有新出鐵時(shí)在出鐵出渣畫面輸入估計(jì)成分、鐵水去向；化驗(yàn)室電話通知爐頂煤氣化驗(yàn)成分時(shí)在混合煤氣成分畫面輸入煤氣成分；調(diào)整風(fēng)口后在風(fēng)口參數(shù)畫面輸入風(fēng)口直徑、長(zhǎng)度等參數(shù)；班次結(jié)束時(shí)在交接班畫面輸入交接班記錄；每天結(jié)束時(shí)在高爐日志畫面生成日?qǐng)?bào)并打印，在加料報(bào)表畫面生成加料報(bào)表并打?。幻吭陆Y(jié)束時(shí)在高爐月報(bào)畫面生成高爐月報(bào)并打印。
工長(zhǎng)打開(kāi)在線爐況診斷畫面，系統(tǒng)自動(dòng)每隔1分鐘進(jìn)行短期診斷，每隔15分鐘進(jìn)行中期診斷，每隔2小時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)期診斷；診斷結(jié)果按照概率從高到低排列，并以醒目的餅圖的方式顯示各種異常爐況，顏色愈紅表示發(fā)生的幾率越大，反之越綠越小。相應(yīng)每種異常爐況給出操作指導(dǎo)。規(guī)則庫(kù)以XML文件的形式保存，規(guī)則庫(kù)的編輯在專門的專家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具(該工具為我們獨(dú)立開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品)中完成，修改規(guī)則就像編輯文檔一樣方便，改好直接覆蓋舊規(guī)則庫(kù)文件就實(shí)現(xiàn)了規(guī)則庫(kù)的更新。推理機(jī)使用規(guī)則庫(kù)和已知事實(shí)進(jìn)行推理，其推理流程如圖2。所用規(guī)則屬于產(chǎn)生式規(guī)則，規(guī)則形如“If風(fēng)量＞正常值上限and熱風(fēng)壓力＜正常值下限then爐況＝爐溫向涼概率＝30”If表示前提，then表示結(jié)論，本規(guī)則可解釋為如果風(fēng)量偏大且風(fēng)壓偏小則30％的情況下?tīng)t溫向涼。對(duì)應(yīng)每種異常爐況都有多條規(guī)則，這樣當(dāng)兩條規(guī)則同時(shí)推出爐溫向涼時(shí)，如果概率分別為20，30則經(jīng)過(guò)概率綜合運(yùn)算后的概率為(1-(1-0.2)*(1-0.3))*100＝44，我們稱這種概率綜合方式為獨(dú)立乘積。有了概率綜合就可以將多影響因素放在多條簡(jiǎn)單的規(guī)則中，簡(jiǎn)化了規(guī)則復(fù)雜度。注意規(guī)則中的“正常值上限”、“正常值下限”是可以通過(guò)域值自學(xué)習(xí)或在輔助功能模塊的數(shù)據(jù)界限值畫面設(shè)置來(lái)修改的域值，這是本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)之一，通過(guò)將規(guī)則分為本體和域值而不是直接在規(guī)則中寫死如“if風(fēng)量＞1500and熱風(fēng)壓力＜200then爐況＝爐溫向涼概率＝30”區(qū)分了規(guī)則的變與不變，規(guī)則本體是不變的，域值是變的，抓住了高爐冶煉問(wèn)題的本質(zhì)。一方面，規(guī)則本體反映的冶煉規(guī)律是國(guó)內(nèi)外多年煉鐵經(jīng)驗(yàn)的積累，在不同高爐上都適用，屬于質(zhì)的層面；另一方面，域值反映了不同高爐及同一座高爐不同時(shí)期的差異性，屬于量的層面。
工長(zhǎng)可以在數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析畫面進(jìn)行趨勢(shì)分析、頻度分析、回歸分析、相關(guān)分析、主影響因素分析；可以在分布趨勢(shì)分析畫面進(jìn)行分布分析。系統(tǒng)中所有隨時(shí)間數(shù)量增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)都可以進(jìn)行上述分析，分析后可以導(dǎo)出Excel格式的分析報(bào)告，還可以保存/打開(kāi)一個(gè)分析避免重復(fù)設(shè)置，這部分是本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)之一。進(jìn)行趨勢(shì)分析時(shí)，工長(zhǎng)只需設(shè)定好時(shí)間范圍后在備選列表中選好要分析的表的列名，用鼠標(biāo)拖拽到繪圖區(qū)，系統(tǒng)就會(huì)繪制趨勢(shì)圖，工長(zhǎng)只需拖動(dòng)紅色拉桿就能查看某時(shí)刻的具體值，工長(zhǎng)還可以切換到柱狀圖畫面如圖3看分布狀況。進(jìn)行回歸分析如圖4時(shí)，工長(zhǎng)只需選擇2個(gè)以上繪圖變量拖拽到繪圖變量框，系統(tǒng)即繪制散點(diǎn)圖并計(jì)算回歸方程，回歸方程可以是線性的或多項(xiàng)式。進(jìn)行相關(guān)分析如圖5時(shí)，工長(zhǎng)只需拖拽至少一個(gè)原因變量和至少一個(gè)結(jié)果變量，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算變量間相關(guān)系數(shù)，越接近1表示越正相關(guān)，越接近-1表示越負(fù)相關(guān)，接近0表示不相關(guān)。在操作上都是拖拽后計(jì)算即可。進(jìn)行主影響因素分析如圖6時(shí)，操作類似相關(guān)分析，最后以貢獻(xiàn)圖的形式顯示結(jié)果。分布分析的一個(gè)典型應(yīng)用是分析一段時(shí)間內(nèi)十字測(cè)溫表征的煤氣流分布曲線。上述這些強(qiáng)大的分析方法使工長(zhǎng)可以輕易分析過(guò)去某時(shí)刻的爐況，找到量與量之間的關(guān)系，對(duì)于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)挖掘冶煉知識(shí)很有幫助。
工長(zhǎng)可以在工藝計(jì)算畫面進(jìn)行物料平衡、熱平衡、直接還原度、理論焦比計(jì)算，在Rist操作線畫面查看Rist操作線圖。通過(guò)工藝計(jì)算，工長(zhǎng)可以檢驗(yàn)高爐是否存在丟料、不明熱損失，高爐還有多少節(jié)焦?jié)摿Αt熱推斷模型中計(jì)算Tc指數(shù)，該指數(shù)幫助工長(zhǎng)間接了解爐溫水平。下料模型計(jì)算某溜槽角度的爐料落點(diǎn)，使工長(zhǎng)調(diào)整礦石、焦炭的溜槽角度時(shí)不再盲目。
實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明對(duì)異常爐況診斷命中率在90％以上，有助于保障爐況穩(wěn)定順行；數(shù)據(jù)分析使工長(zhǎng)的冶煉知識(shí)細(xì)化、量化，幫助工長(zhǎng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)制定最佳操作制度；生產(chǎn)管理使工長(zhǎng)從抄錄數(shù)據(jù)的工作中解脫出來(lái)集中精力調(diào)好爐況。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了替工長(zhǎng)思考、幫工長(zhǎng)思考和給工長(zhǎng)省力的目的，取得了增產(chǎn)降耗的顯著經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種高爐智能診斷與決策支持系統(tǒng)，包括高爐運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)及控制PLC共5個(gè)，數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、客戶端各一臺(tái)，連接到客戶端上的打印機(jī)一臺(tái)；其特征在于，PLC分別為高爐本體PLC、熱風(fēng)爐PLC、上料PLC、噴煤PLC、化驗(yàn)室PLC，PLC與服務(wù)器、服務(wù)器與客戶端通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)通訊，構(gòu)成了系統(tǒng)的硬件平臺(tái)；在服務(wù)器上運(yùn)行數(shù)據(jù)采集軟件模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)，所說(shuō)的數(shù)據(jù)采集軟件模塊將PLC檢測(cè)參數(shù)處理后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，高爐智能診斷與決策支持系統(tǒng)軟件模塊運(yùn)行在客戶端上；服務(wù)器上的數(shù)據(jù)采集軟件模塊與客戶端上的高爐智能診斷與決策支持系統(tǒng)軟件模塊都采用了應(yīng)用程序-數(shù)據(jù)庫(kù)兩層結(jié)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于，運(yùn)行在服務(wù)器上的數(shù)據(jù)采集軟件模塊分10秒、1分鐘、1小時(shí)、1天周期對(duì)來(lái)自高爐本體、熱風(fēng)爐、上料系統(tǒng)、化驗(yàn)室、噴煤PLC的檢測(cè)數(shù)據(jù)，包括溫度、壓力、流量、出鐵出渣成分、鐵水重量、加料組成及重量，進(jìn)行處理后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)庫(kù)記錄了所有采集的過(guò)程數(shù)據(jù)、手工錄入數(shù)據(jù)；每張表保存數(shù)據(jù)條數(shù)可以設(shè)置，數(shù)據(jù)庫(kù)中的刪除過(guò)期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程定期清理超過(guò)存儲(chǔ)數(shù)目的記錄確保數(shù)據(jù)庫(kù)不過(guò)度膨脹；數(shù)據(jù)庫(kù)域值自學(xué)習(xí)存儲(chǔ)過(guò)程定期進(jìn)行數(shù)據(jù)域值的自學(xué)習(xí)。
3.按照權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于，運(yùn)行在客戶端上的高爐智能診斷與決策支持系統(tǒng)軟件模塊，提供了用于生產(chǎn)數(shù)據(jù)補(bǔ)充錄入和報(bào)表生成的生產(chǎn)管理模塊，包括變料Excel導(dǎo)入、出鐵管理、化驗(yàn)煤氣成分錄入、風(fēng)口參數(shù)錄入、風(fēng)口工作狀態(tài)錄入、交接班管理，日?qǐng)?bào)、月報(bào)、加料報(bào)表的生成及打印；用于診斷爐況的專家系統(tǒng)模塊，包括在線診斷、推理過(guò)程解釋；用于輔助決策的數(shù)據(jù)分析模塊、工藝計(jì)算模塊、數(shù)學(xué)模型模塊，數(shù)據(jù)分析模塊包括趨勢(shì)分析、頻度分析、回歸分析、相關(guān)分析、主影響因素分析，工藝計(jì)算模塊包括物料平衡、熱平衡、直接還原度、理論焦比計(jì)算、Rist操作線，數(shù)學(xué)模型模塊包括爐熱推斷模型、下料軌跡模型；輔助功能模塊，包括域值設(shè)置、煉鐵工藝規(guī)程。
4.按照權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于，運(yùn)行在服務(wù)器上的數(shù)據(jù)采集軟件模塊自動(dòng)完成不同時(shí)鐘周期數(shù)據(jù)的采集、間接量的計(jì)算，自動(dòng)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)庫(kù)定期自動(dòng)清理過(guò)期數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行域值自學(xué)習(xí)。
5.按照權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在客戶端上進(jìn)行生產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)分析，爐況診斷由系統(tǒng)自動(dòng)完成；在客戶端上進(jìn)行生產(chǎn)管理時(shí)，當(dāng)使用了高爐配料計(jì)算Excel程序進(jìn)行了配料則使用變料單窗體導(dǎo)入高爐配料計(jì)算Excel文件；有新出鐵時(shí)在出鐵出渣畫面輸入估計(jì)成分、鐵水去向；化驗(yàn)室電話通知爐頂煤氣化驗(yàn)成分時(shí)在混合煤氣成分畫面輸入煤氣成分；調(diào)整風(fēng)口后在風(fēng)口參數(shù)畫面輸入風(fēng)口直徑、長(zhǎng)度等參數(shù)；班次結(jié)束時(shí)在交接班畫面輸入交接班記錄；每天結(jié)束時(shí)在高爐日志畫面生成日?qǐng)?bào)并打印，在加料報(bào)表畫面生成加料報(bào)表并打?。幻吭陆Y(jié)束時(shí)在高爐月報(bào)畫面生成高爐月報(bào)并打印。
6.按照權(quán)利要求
1或5所述的系統(tǒng)，其特征在于，打開(kāi)在線爐況診斷畫面，系統(tǒng)每隔1分鐘進(jìn)行短期診斷，針對(duì)邊緣過(guò)分發(fā)展、邊緣不足、中心過(guò)分發(fā)展、中心不足、偏料、懸料、崩料、管道；每隔15分鐘進(jìn)行中期診斷，針對(duì)爐溫向涼、爐溫向熱、堿害、低料線；每隔2小時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)期診斷，針對(duì)爐缸堆積、爐墻結(jié)厚；顯示診斷結(jié)果及操作指導(dǎo)。
7.按照權(quán)利要求
1或5所述的系統(tǒng)，其特征在于，在數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析畫面進(jìn)行趨勢(shì)分析、頻度分析、回歸分析、相關(guān)分析、主影響因素分析；在分布趨勢(shì)分析畫面進(jìn)行分布分析；系統(tǒng)中所有隨時(shí)間數(shù)量增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)都可以進(jìn)行上述分析，分析后可以導(dǎo)出Excel格式的分析報(bào)告，保存/打開(kāi)一個(gè)分析避免重復(fù)設(shè)置。
8.按照權(quán)利要求
1或5所述的系統(tǒng)，其特征在于，在工藝計(jì)算畫面進(jìn)行物料平衡、熱平衡、直接還原度、理論焦比計(jì)算，在Rist操作線畫面查看Rist操作線圖，在爐熱推斷模型中計(jì)算Tc指數(shù)和鐵水溫度，在下料模型計(jì)算某溜槽角度的爐料落點(diǎn)。
9.按照權(quán)利要求
1或5所述的系統(tǒng)，其特征在于，在輔助功能模塊設(shè)定數(shù)據(jù)的域值、檢索工藝規(guī)程。
專利摘要
一種高爐智能診斷與決策支持系統(tǒng)，屬煉鐵過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域：
。包括高爐運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)及控制PLC共5個(gè)，PLC分別為高爐本體PLC、熱風(fēng)爐PLC、上料PLC、噴煤PLC、化驗(yàn)室PLC，PLC與服務(wù)器、服務(wù)器與客戶端通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)通訊，構(gòu)成了系統(tǒng)的硬件平臺(tái)；在服務(wù)器上運(yùn)行數(shù)據(jù)采集軟件模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)，所說(shuō)的數(shù)據(jù)采集軟件模塊將PLC檢測(cè)參數(shù)處理后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，高爐智能診斷與決策支持系統(tǒng)軟件模塊運(yùn)行在客戶端上；服務(wù)器上的數(shù)據(jù)采集軟件模塊與客戶端上的高爐智能診斷與決策支持系統(tǒng)軟件模塊都采用了應(yīng)用程序－數(shù)據(jù)庫(kù)兩層結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)在于，提供了豐富的分析手段，方便工長(zhǎng)挖掘冶煉知識(shí)，總結(jié)規(guī)律，找到最佳操作制度。
文檔編號(hào)G05B15/02GK1995401SQ200610165340
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月18日
發(fā)明者徐化巖, 何岱, 祝小歐, 朱文功, 代曉莉, 董逵, 王麗娜 申請(qǐng)人:冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan