一種基于均值濾波和等梯度的熱電廠(chǎng)蒸汽壓力濾波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于均值濾波和等梯度的熱電廠(chǎng)蒸汽壓力濾波方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在熱電廠(chǎng)汽水系統(tǒng)中，通過(guò)蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做功，將具有高壓力和溫度的蒸汽的 熱勢(shì)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。蒸汽壓力是用來(lái)衡量鍋爐蒸汽生產(chǎn)量與負(fù)荷設(shè)備蒸汽消耗量是否平 衡的重要指標(biāo)，蒸汽壓力過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)導(dǎo)致鍋爐和負(fù)荷設(shè)備的受損。因此，為了減少設(shè) 備的損壞，提高經(jīng)濟(jì)效益，研宄蒸汽壓力具有重要意義。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，從現(xiàn)場(chǎng)所采集 到的蒸汽壓力信號(hào)跳變幅度很大，壓力變化趨勢(shì)不易觀(guān)察，需對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行濾波。
[0003] 均值濾波作為一種傳統(tǒng)的濾波方法，被廣泛應(yīng)用于信號(hào)處理領(lǐng)域中，但均值濾波 本身存在固有的缺陷，它不能很好的保護(hù)圖像細(xì)節(jié)，在圖像去噪聲的同時(shí)也破壞了圖像的 細(xì)節(jié)部分，使圖像變得模糊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種基于均值濾波和等梯度的熱電廠(chǎng)蒸汽壓力 濾波方法，本方法針對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)采集到的蒸汽壓力信號(hào)跳變幅度大、波形尖銳的特點(diǎn)，采用 均值濾波和等梯度的方法對(duì)蒸汽壓力信號(hào)進(jìn)行濾波處理，在均值濾波降低噪聲的基礎(chǔ)上采 用等梯度的方法提高信號(hào)的清晰度，為汽輪機(jī)提供可靠的數(shù)據(jù)信息，減少蒸汽壓力對(duì)設(shè)備 的損壞，提高設(shè)備的使用壽命和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種基于均值濾波和等梯度的熱電廠(chǎng)蒸汽壓力濾波方法，包括以下步驟：
[0007] (1)將根據(jù)熱電廠(chǎng)汽水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況采集的一組蒸汽壓力值作為初始信號(hào)， 采用均值濾波對(duì)初始信號(hào)進(jìn)行處理；
[0008] (2)將處理后的蒸汽壓力信號(hào)分組，選取基準(zhǔn)信號(hào)，通過(guò)損失函數(shù)求解其對(duì)應(yīng)的梯 度值，得到蒸汽壓力預(yù)測(cè)信號(hào)；
[0009] (3)對(duì)比分析蒸汽壓力預(yù)測(cè)信號(hào)的預(yù)測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采集結(jié)果，進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
[0010] 所述步驟（1)中，具體方法為：根據(jù)熱電廠(chǎng)汽水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況，采集蒸汽壓力 信號(hào)Xi α = 〇, 1，…，η-ι)，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，觀(guān)察蒸汽壓力的曲線(xiàn)變化，運(yùn)用均值濾波器求出 每一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的信號(hào)A α = 0, 1，…，η-1):
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于均值濾波和等梯度的熱電廠(chǎng)蒸汽壓力濾波方法，其特征是：包括以下步 驟： (1) 將根據(jù)熱電廠(chǎng)汽水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況采集的一組蒸汽壓力值作為初始信號(hào)，采用 均值濾波對(duì)初始信號(hào)進(jìn)行處理； (2) 將處理后的蒸汽壓力信號(hào)分組，選取基準(zhǔn)信號(hào)，通過(guò)損失函數(shù)求解其對(duì)應(yīng)的梯度 值，得到蒸汽壓力預(yù)測(cè)信號(hào)； (3) 對(duì)比分析蒸汽壓力預(yù)測(cè)信號(hào)的預(yù)測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采集結(jié)果，進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于均值濾波和等梯度的熱電廠(chǎng)蒸汽壓力濾波方法，其特 征是：所述步驟（1)中，具體方法為：根據(jù)熱電廠(chǎng)汽水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況，采集蒸汽壓力信 號(hào) Xi (i = 0, 1，…，n-1)，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，觀(guān)察蒸汽壓力的曲線(xiàn)變化，運(yùn)用均值濾波器求出每 一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的信號(hào)A (i = 0, 1，…，n-1):
上式^表示Xi經(jīng)均值濾波器處理后的蒸汽壓力信號(hào)；P+1表示與X i相鄰蒸汽壓力信號(hào) 個(gè)數(shù)；i表示從現(xiàn)場(chǎng)采集的蒸汽壓力信號(hào)的序列號(hào)，從0開(kāi)始計(jì)數(shù)，即0代表第1組，η-I代 表第η組。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種基于均值濾波和等梯度的熱電廠(chǎng)蒸汽壓力濾波方法，其特 征是：所述步驟（2)中，具體方法為： 將經(jīng)過(guò)濾波器處理后的蒸汽壓力信號(hào)第一個(gè)信號(hào)作為初始信號(hào)，依次取連續(xù)的m個(gè)信 號(hào)作為第一組，再將經(jīng)過(guò)濾波器處理后的蒸汽壓力信號(hào)第二個(gè)信號(hào)作為初始信號(hào)，依次取 連續(xù)的m個(gè)信號(hào)作為第二組，以此類(lèi)推，對(duì)經(jīng)過(guò)濾波器處理后的蒸汽壓力信號(hào)進(jìn)行分組，其 中40彡m彡60,取每一組的中間信號(hào)J 7 (j = 0，1，···，η-I)作為基準(zhǔn)信號(hào)，設(shè)每一組對(duì)應(yīng) 的梯度值為Δ ,.，每一組的蒸汽壓力預(yù)測(cè)信號(hào)i分別用如下公式表示：
其中j表示經(jīng)過(guò)均值濾波處理后的蒸汽壓力信號(hào)分成的組數(shù)的序列號(hào)，從0開(kāi)始計(jì)數(shù)， 即〇代表第1組。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種基于均值濾波和等梯度的熱電廠(chǎng)蒸汽壓力濾波方法，其特 征是：所述步驟（2)中，經(jīng)過(guò)式（2)和式（3)處理的蒸汽壓力信號(hào)需要進(jìn)行評(píng)估，即需要確 定一個(gè)損失函數(shù)，確定由式（2)和式（3)表示的蒸汽壓力預(yù)測(cè)信號(hào)作為估計(jì)信號(hào)，估計(jì)信號(hào) 用關(guān)于梯度值的函數(shù)進(jìn)行表示，并確定經(jīng)過(guò)均值濾波處理后的蒸汽壓力信號(hào)作為真實(shí)值， 將估計(jì)值與真實(shí)值差的平方和作為損失函數(shù)J (△)，損失函數(shù)如下：
其中 j = 〇, 1，…，n-1 ; 在同一組內(nèi)，梯度值是同一值，將式（2)和式（3)中用梯度值表示的蒸汽壓力預(yù)測(cè)信號(hào) 帶入到式（4)損失函數(shù)中，經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)得到損失函數(shù)是關(guān)于梯度值的一元二次方程，當(dāng)損失 函數(shù)取最小值時(shí)，得出一個(gè)梯度值，這個(gè)梯度值就是使蒸汽壓力預(yù)測(cè)信號(hào)取最佳的值。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種基于均值濾波和等梯度的熱電廠(chǎng)蒸汽壓力濾波方法，其特 征是：所述步驟（2)中，由于損失函數(shù)是一個(gè)一元二次方程，用最小二乘法直接求導(dǎo)得出是 損失函數(shù)取最小時(shí)的梯度值，損失函數(shù)最小值的計(jì)算公式如下： Ji(A) = 0 (5) 將求得的梯度值分別代入式（2)和式（3)，得出所有蒸汽壓力信號(hào)的預(yù)測(cè)值。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種基于均值濾波和等梯度的熱電廠(chǎng)蒸汽壓力濾波方法，其特 征是：所述步驟（3)中，對(duì)蒸汽壓力信號(hào)預(yù)測(cè)值進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并將其與蒸汽壓力現(xiàn)場(chǎng)采集 信號(hào)和經(jīng)過(guò)均值濾波處理后的蒸汽壓力信號(hào)進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)蒸汽壓力信號(hào)經(jīng)過(guò)均值濾 波和等梯度處理后，蒸汽壓力信號(hào)跳變范圍縮小，信號(hào)波形變得更為平滑。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于均值濾波和等梯度的熱電廠(chǎng)蒸汽壓力濾波方法，包括以下步驟：(1)將根據(jù)熱電廠(chǎng)汽水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況采集的一組蒸汽壓力值作為初始信號(hào)，采用均值濾波對(duì)初始信號(hào)進(jìn)行處理；(2)將處理后的蒸汽壓力信號(hào)分組，選取基準(zhǔn)信號(hào)，通過(guò)損失函數(shù)求解其對(duì)應(yīng)的梯度值，得到蒸汽壓力預(yù)測(cè)信號(hào)；(3)對(duì)比分析蒸汽壓力預(yù)測(cè)信號(hào)的預(yù)測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采集結(jié)果，進(jìn)行仿真驗(yàn)證。本發(fā)明針對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)采集到的蒸汽壓力信號(hào)跳變幅度大、波形尖銳的特點(diǎn)，采用均值濾波和等梯度的方法對(duì)蒸汽壓力信號(hào)進(jìn)行濾波處理，提供相對(duì)平滑的蒸汽壓力信號(hào)，為汽輪機(jī)提供可靠的數(shù)據(jù)信息，減少蒸汽壓力對(duì)設(shè)備的損壞，提高設(shè)備的使用壽命和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類(lèi)】G06F19-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104636630
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510102376
【發(fā)明人】申濤, 于美娟, 代桃桃, 任萬(wàn)杰
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年3月9日