本發(fā)明涉及管理系統(tǒng)技術領域，具體為一種提高鋼鐵能源利用率的智能在線能源分配控制系統(tǒng)。

背景技術：

隨著能源成本和節(jié)能指標的不斷升高，促使各大型企業(yè)通過深挖內(nèi)部潛能，尋找節(jié)能空間，以達到合理控制及減少能源消耗的目的。但是不可測量的能源系統(tǒng)是無法管理的，要真正優(yōu)化能源消耗，必須首先獲得詳細、準確的能源數(shù)據(jù)，再通過能源數(shù)據(jù)了解到能源的使用情況。同時，隨著能源負荷的持續(xù)增長、各種新型負載的不斷出現(xiàn)和國家對節(jié)能減排的要求的不斷提高，使得各大型企業(yè)更有必要通過對能源的有效管理來應對上述變化所帶來的挑戰(zhàn)，以實現(xiàn)能源系統(tǒng)可靠、高效、低耗的運行。

傳統(tǒng)的能源分配控制系統(tǒng)是通過人工統(tǒng)計，從而達不到企業(yè)對能源數(shù)據(jù)的管理要求，不僅浪費了大量的人力和物力資源，而且因為人為誤差的發(fā)生,降低了管理效能，從而降低了能源利用率的效果。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種提高鋼鐵能源利用率的智能在線能源分配控制系統(tǒng)。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種提高鋼鐵能源利用率的智能在線能源分配控制系統(tǒng)，所述提高鋼鐵能源利用率的智能在線能源分配控制系統(tǒng)包括殼體；

所述殼體的內(nèi)腔通過螺栓固定連接有電路板；

所述殼體的左側(cè)從上至下依次貫穿設置有輸出接口和光纖，所述輸出接口和光纖的右端與電路板固定連接，所述光纖的左端連接有檢測器；

所述電路板上分別設置有處理器、內(nèi)存條、反饋模塊、控制面板、控制終端和數(shù)據(jù)比較器；

所述數(shù)據(jù)比較器混沌序列產(chǎn)生方法包括：

(1)輸入系統(tǒng)參數(shù)：

獲取離散函數(shù)模型：

式中：u(0)為初始信號，μ為混沌參數(shù)，ν為分數(shù)階階數(shù)，n為信號長度，j表示第j步迭代，α(μ,ν,j,n)為離散積分核，u(n)為第n步信號，n和n設置為800，m為1,…,n的整數(shù)；選定參數(shù)u(0)、μ、ν；

(2)判斷上述參數(shù)能否產(chǎn)生混沌信號：

首先計算切映射b(m)：

再計算李亞譜諾夫指數(shù)λ：

判斷依據(jù)為：計算出λ，假如λ>0，則說明能夠產(chǎn)生混沌信號，否則不能產(chǎn)生混沌信號；

(3)計算生成混沌信號；

所述處理器的輸出端均與數(shù)據(jù)比較器和內(nèi)存條的輸入端電性連接，所述數(shù)據(jù)比較器的輸出端通過反饋模塊與處理器的輸入端電性連接，所述內(nèi)存條的輸出端與處理器的輸入端電性連接，所述控制面板的輸出端與處理器的輸入端電性連接，所述處理器的輸出端與輸出接口的輸入端電性連接，所述輸出接口的輸出端與控制終端的輸入端電性連接；

所述處理器對跳頻混合信號時頻域矩陣進行預處理，具體包括如下兩步：

第一步，對進行去低能量預處理，即在每一采樣時刻p，將幅值小于門限ε的值置0，得到門限ε的設定可根據(jù)接收信號的平均能量來確定；

第二步，找出p時刻(p＝0,1,2,…p-1)非零的時頻域數(shù)據(jù)，用表示，其中表示p時刻時頻響應非0時對應的頻率索引，對這些非零數(shù)據(jù)歸一化預處理，得到預處理后的向量b(p,q)＝[b1(p,q),b2(p,q),…,bm(p,q)]^t，其中：

所述處理器利用聚類算法估計每一跳的跳變時刻以及各跳對應的歸一化的混合矩陣列向量、跳頻頻率時，包括以下步驟：

第一步，在p(p＝0，1，2，…p-1)時刻，對表示的頻率值進行聚類，得到的聚類中心個數(shù)表示p時刻存在的載頻個數(shù)，個聚類中心則表示載頻的大小，分別用表示；

第二步，對每一采樣時刻p(p＝0，1，2，…p-1)，利用聚類算法對進行聚類，同樣可得到個聚類中心，用表示；

第三步，對所有求均值并取整，得到源信號個數(shù)的估計即

第四步，找出的時刻，用ph表示，對每一段連續(xù)取值的ph求中值，用表示第l段相連ph的中值，則表示第l個頻率跳變時刻的估計；

第五步，根據(jù)第二步中估計得到的以及第四步中估計得到的頻率跳變時刻估計出每一跳對應的個混合矩陣列向量具體公式為：

這里表示第l跳對應的個混合矩陣列向量估計值；

第六步，估計每一跳對應的載頻頻率，用表示第l跳對應的個頻率估計值，計算公式如下：

進一步，所述殼體頂部的左側(cè)固定連接有揚聲器，所述揚聲器的輸入端與處理器的輸出端電性連接。

進一步，所述殼體的左側(cè)設置有顯示屏，所述顯示屏的輸入端與處理器的輸出端電性連接；

所述顯示器采用短時傅里葉變換譜圖與最小二乘擬合法來估計跳速和跳變時刻，然后利用單頻信號頻率估計法來對每個跳頻周期內(nèi)的信號進行精確估頻，從而提取出精確的跳頻圖案，具體方法如下：

3.1)通過短時傅里葉變換譜圖法對接收信號r進行處理，得到信號的粗估計時頻脊線r1；

3.2)對得到的粗估的時頻脊線r1作一階差分，以此來凸顯信號的跳變位置，差分后的信號為r2；

3.3)在一階差分后的信號中選取若干峰值位置，利用最小二乘法(ls)作線性擬合得一條直線；具體方法是：

在r2中選取m個峰值位置p(i)，i＝1,2,3,…,m，把它們編號并轉(zhuǎn)換為(i,p(i))坐標形式，其中，i代表時隙編號，即第幾個跳頻時隙，p(i)代表幀號，即跳變時刻，兩個幀號之差就是一個跳頻時隙持續(xù)的幀數(shù)；將選取的m個坐標點代入最小二乘算法公式：

p＝ki+b；

該直線p的斜率k就是跳頻點平均占有的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目，用幀數(shù)k乘以短時傅里葉變換滑窗步長s就是跳頻時隙，在此用數(shù)據(jù)點數(shù)c表示跳頻時隙，即：

c＝k×s；

再根據(jù)采樣率fs_real與單個頻點持續(xù)時間的固有關系得出計算下式：

就可估計出跳速r；

3.4)估計出跳速r后，進一步估計出跳變時刻αth，其中th＝1/r為跳頻周期，α則由下式得出：

3.5)估計出跳速r和跳變時刻αth后，對每個跳變周期內(nèi)的單頻信號采用單頻信號頻率估計法進行精確估頻，在接收到的單頻信號中任取一段長度為l的數(shù)據(jù)rt，t＝0,1,2,…,l-1，依據(jù)下式準確地估計出信號載波頻率f：

其中：符號*表示取共軛，∠表示求信號rt和信號rt+1的相位差；信號載波頻率f即為信號接收端已經(jīng)精確估計出系統(tǒng)的跳頻圖案。

進一步，所述檢測器的輸出端與數(shù)據(jù)比較器的輸入端電性連接。

進一步，所述處理器為arm9系列處理器，所述數(shù)據(jù)比較器為lm239型號數(shù)據(jù)比較器。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：通過處理器、內(nèi)存條、反饋模塊、控制面板、控制終端和數(shù)據(jù)比較器的配合使用，再通過殼體頂部的左側(cè)設置有揚聲器，殼體的右側(cè)設置有顯示屏，實現(xiàn)了取代原有的人工統(tǒng)計，從而達到企業(yè)對能源數(shù)據(jù)的管理要求，節(jié)約了大量的人力和物力資源，而且避免了人為誤差的發(fā)生，提高了管理效能，從而最終實現(xiàn)了節(jié)能降耗的效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的提高鋼鐵能源利用率的智能在線能源分配控制系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的提高鋼鐵能源利用率的智能在線能源分配控制系統(tǒng)的工作原理框圖；

圖中：1、殼體；2、螺栓；3、電路板；4輸出接口；5、光纖；6、檢測器；7、處理器；8、內(nèi)存條；9、反饋模塊；10、控制面板；11、控制終端；12、數(shù)據(jù)比較器；13、揚聲器；14、顯示屏。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結合附圖對本發(fā)明的結構作詳細的描述。

如圖1-圖2所示，本發(fā)明提供的提高鋼鐵能源利用率的智能在線能源分配控制系統(tǒng)包括殼體1、螺栓2、電路板3、輸出接口4、光纖5、檢測器6、處理器7、內(nèi)存條8、反饋模塊9、控制面板10、控制終端11、數(shù)據(jù)比較器12、揚聲器13、顯示屏14。

殼體1的內(nèi)腔通過螺栓2固定連接有電路板3，殼體1的左側(cè)從上至下依次貫穿設置有輸出接口4和光纖5，輸出接口4和光纖5的右端與電路板3固定連接，光纖5的左端連接有檢測器6，檢測器6的輸出端與數(shù)據(jù)比較器12的輸入端電性連接，殼體1頂部的左側(cè)固定連接有揚聲器13，揚聲器13的輸入端與處理器7的輸出端電性連接，殼體1的左側(cè)設置有顯示屏14，顯示屏14的輸入端與處理器7的輸出端電性連接，電路板3上分別設置有處理器7、內(nèi)存條8、反饋模塊9、控制面板10、控制終端11和數(shù)據(jù)比較器12，處理器7的輸出端均與數(shù)據(jù)比較器12和內(nèi)存條8的輸入端電性連接，數(shù)據(jù)比較器12的輸出端通過反饋模塊9與處理器7的輸入端電性連接，內(nèi)存條8的輸出端與處理器7的輸入端電性連接，控制面板10的輸出端與處理器7的輸入端電性連接，處理器7的輸出端與輸出接口4的輸入端電性連接，輸出接口4的輸出端與控制終端11的輸入端電性連接，處理器為arm9系列處理器，數(shù)據(jù)比較器為lm239型號數(shù)據(jù)比較器。

所述數(shù)據(jù)比較器混沌序列產(chǎn)生方法包括：

(1)輸入系統(tǒng)參數(shù)：

獲取離散函數(shù)模型：

式中：u(0)為初始信號，μ為混沌參數(shù)，ν為分數(shù)階階數(shù)，n為信號長度，j表示第j步迭代，α(μ,ν,j,n)為離散積分核，u(n)為第n步信號，n和n設置為800，m為1,…,n的整數(shù)；選定參數(shù)u(0)、μ、ν；

(2)判斷上述參數(shù)能否產(chǎn)生混沌信號：

首先計算切映射b(m)：

再計算李亞譜諾夫指數(shù)λ：

判斷依據(jù)為：計算出λ，假如λ>0，則說明能夠產(chǎn)生混沌信號，否則不能產(chǎn)生混沌信號；

(3)計算生成混沌信號；

所述處理器對跳頻混合信號時頻域矩陣進行預處理，具體包括如下兩步：

第一步，對進行去低能量預處理，即在每一采樣時刻p，將幅值小于門限ε的值置0，得到門限ε的設定可根據(jù)接收信號的平均能量來確定；

第二步，找出p時刻(p＝0,1,2,…p-1)非零的時頻域數(shù)據(jù)，用表示，其中表示p時刻時頻響應非0時對應的頻率索引，對這些非零數(shù)據(jù)歸一化預處理，得到預處理后的向量b(p,q)＝[b1(p,q),b2(p,q),…,bm(p,q)]^t，其中：

所述處理器利用聚類算法估計每一跳的跳變時刻以及各跳對應的歸一化的混合矩陣列向量、跳頻頻率時，包括以下步驟：

第一步，在p(p＝0，1，2，…p-1)時刻，對表示的頻率值進行聚類，得到的聚類中心個數(shù)表示p時刻存在的載頻個數(shù)，個聚類中心則表示載頻的大小，分別用表示；

第二步，對每一采樣時刻p(p＝0，1，2，…p-1)，利用聚類算法對進行聚類，同樣可得到個聚類中心，用表示；

第三步，對所有求均值并取整，得到源信號個數(shù)的估計即

第四步，找出的時刻，用ph表示，對每一段連續(xù)取值的ph求中值，用表示第l段相連ph的中值，則表示第l個頻率跳變時刻的估計；

第五步，根據(jù)第二步中估計得到的以及第四步中估計得到的頻率跳變時刻估計出每一跳對應的個混合矩陣列向量具體公式為：

這里表示第l跳對應的個混合矩陣列向量估計值；

第六步，估計每一跳對應的載頻頻率，用表示第l跳對應的個頻率估計值，計算公式如下：

所述顯示器采用短時傅里葉變換譜圖與最小二乘擬合法來估計跳速和跳變時刻，然后利用單頻信號頻率估計法來對每個跳頻周期內(nèi)的信號進行精確估頻，從而提取出精確的跳頻圖案，具體方法如下：

3.1)通過短時傅里葉變換譜圖法對接收信號r進行處理，得到信號的粗估計時頻脊線r1；

3.2)對得到的粗估的時頻脊線r1作一階差分，以此來凸顯信號的跳變位置，差分后的信號為r2；

3.3)在一階差分后的信號中選取若干峰值位置，利用最小二乘法(ls)作線性擬合得一條直線；具體方法是：

在r2中選取m個峰值位置p(i)，i＝1,2,3,…,m，把它們編號并轉(zhuǎn)換為(i,p(i))坐標形式，其中，i代表時隙編號，即第幾個跳頻時隙，p(i)代表幀號，即跳變時刻，兩個幀號之差就是一個跳頻時隙持續(xù)的幀數(shù)；將選取的m個坐標點代入最小二乘算法公式：

p＝ki+b；

該直線p的斜率k就是跳頻點平均占有的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目，用幀數(shù)k乘以短時傅里葉變換滑窗步長s就是跳頻時隙，在此用數(shù)據(jù)點數(shù)c表示跳頻時隙，即：

c＝k×s；

再根據(jù)采樣率fs_real與單個頻點持續(xù)時間的固有關系得出計算下式：

就可估計出跳速r；

3.4)估計出跳速r后，進一步估計出跳變時刻αth，其中th＝1/r為跳頻周期，α則由下式得出：

3.5)估計出跳速r和跳變時刻αth后，對每個跳變周期內(nèi)的單頻信號采用單頻信號頻率估計法進行精確估頻，在接收到的單頻信號中任取一段長度為l的數(shù)據(jù)rt，t＝0,1,2,...,l-1，依據(jù)下式準確地估計出信號載波頻率f：

其中：符號*表示取共軛，∠表示求信號rt和信號rt+1的相位差；信號載波頻率f即為信號接收端已經(jīng)精確估計出系統(tǒng)的跳頻圖案。

在工作時，檢測器6隨時監(jiān)測作業(yè)時能源實際使用值，并將監(jiān)測的能源實際使用值輸出到數(shù)據(jù)比較器12中進行比較，當檢測器6監(jiān)測的能源實際比較值大于數(shù)據(jù)比較器12預先設置的正常使用值時，處理器7會控制揚聲器13發(fā)出警報，同時顯示屏14會顯示測試的能源實際使用值，以便隨時提醒操作人員來控制能源使用，避免過多的資源浪費。

本發(fā)明提高鋼鐵能源利用率的智能在線能源分配控制系統(tǒng)，取代了原有的人工統(tǒng)計，從而達到企業(yè)對能源數(shù)據(jù)的管理要求，節(jié)約了大量的人力和物力資源，而且避免了人為誤差的發(fā)生，提高了管理效能，從而最終實現(xiàn)了節(jié)能降耗的效果。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。