專利名稱：高爐生產(chǎn)過程控制信息智能化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高爐煉鐵生產(chǎn)過程的控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及高爐煉鐵生 產(chǎn)過程控制的信息智能化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自20世紀(jì)70年代，高爐煉鐵過程的自動化控制，己成為該領(lǐng)域的技術(shù)人 員重點(diǎn)研究的對象，但是，由于該項(xiàng)技術(shù)涉及煉鐵工藝技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、 自動控制技術(shù)和數(shù)學(xué)模型技術(shù)等方面多學(xué)科交叉研究，技術(shù)難度大，因此，迄 今為止高爐煉鐵生產(chǎn)過程完全自動化，仍未達(dá)到令人滿意的程度，尤其是高爐 煉鐵生產(chǎn)過程的信息化、智能化，仍然是本領(lǐng)域的技術(shù)人員研究追求的目標(biāo)。
首鋼總公司與北京科技大學(xué)合作的發(fā)明專利"人工智能高爐冶煉專家系統(tǒng)"
(其專利申請?zhí)枮?310867LX)，是一種全面控制高爐過程的方法，從高爐傳感 器上采集數(shù)據(jù)，根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)和知識及模糊關(guān)系矩陣構(gòu)成的知識庫，對在線 收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、推理、判斷高爐爐體狀態(tài)、冶煉進(jìn)程的順利狀態(tài)和熱狀 態(tài)，根據(jù)預(yù)報結(jié)果，實(shí)現(xiàn)高爐過程調(diào)節(jié)和控制。浙江大學(xué)的發(fā)明專利"利用智 能控制系統(tǒng)控制高爐冶煉的方法"(專利申請?zhí)枮?2137569.0)，包括在高爐主 控室設(shè)置1號、2號兩個優(yōu)化站，它們與若干個操作站組成主控室局域網(wǎng)，作為 工長操作平臺；在煉鐵廠設(shè)置服務(wù)器與各控制工序終端聯(lián)網(wǎng)，組成煉鐵廠局域 網(wǎng)。在1號優(yōu)化站設(shè)置智能控制軟件模塊，在2號優(yōu)化站設(shè)置按冶煉程序流程
自動顯示智能控制圖表和故障指示圖表的模塊，以保持高爐在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。 然而，現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于其數(shù)學(xué)模型計(jì)算方法單一，與復(fù)雜多變的高爐 工藝特點(diǎn)相結(jié)合的程度仍顯得不夠緊密，影響了其施行和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了網(wǎng)絡(luò)覆蓋面寬，數(shù)據(jù)信息綜合利用效 果好，高爐生產(chǎn)過程中發(fā)生現(xiàn)象可視化的高爐生產(chǎn)過程控制的信息智能化系統(tǒng)。 本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
一種高爐生產(chǎn)過程信息智能化系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集與通訊、數(shù)據(jù)預(yù)處理、 數(shù)據(jù)庫、顯示反饋、數(shù)學(xué)模型，所述的數(shù)據(jù)采集與通訊采用串口通訊技術(shù)，以 保證一級計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全；所述數(shù)據(jù)預(yù)處理，即按照高爐工藝特點(diǎn)，對不 同類型數(shù)據(jù)采用一一對應(yīng)的時間次序作技術(shù)處理；所述的數(shù)據(jù)庫是由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、 專家知識庫、推理機(jī)推理的中間結(jié)果，形成生產(chǎn)過程實(shí)時數(shù)據(jù)和經(jīng)優(yōu)化處理的 歷史數(shù)據(jù)所構(gòu)成的數(shù)據(jù)平臺；所述的數(shù)學(xué)模型，包括利用推理機(jī)設(shè)計(jì)，對高爐 工作狀態(tài)評價；煤氣流分布識別與優(yōu)化；爐料分布；銅冷卻器渣皮脫落、結(jié)厚 判斷；爐缸堆積與爐墻結(jié)厚判斷，該數(shù)學(xué)模型部件級與顯示反饋級形成閉環(huán)連 接。以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程等信息智能控制。
所述的推理機(jī)設(shè)計(jì)，是利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)設(shè)計(jì)事件表，表中規(guī)則從參數(shù)中提 出特征值，有邏輯推理也有模糊推理，使用事件觸發(fā)器啟動推理機(jī)，保證推理 過程簡捷、便利，對爐況判斷方向明確。
所述的煤氣流分布識別與優(yōu)化，設(shè)有冷卻水流量進(jìn)水溫度對十字測溫數(shù)據(jù) 的補(bǔ)償計(jì)算方法；設(shè)有爐喉煤氣流速在徑向分布計(jì)算方法；設(shè)有煤氣流速對不 同粒度燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、焦炭流化作用判斷，確保識別結(jié)果切合實(shí)際以達(dá)優(yōu)化。
所述的爐料分布，其原始料面利用開爐實(shí)際測量數(shù)據(jù)確定；爐料參數(shù)測量， 各種爐料靜態(tài)堆角采用圓柱桶進(jìn)行測量；料層厚度變化，采用數(shù)據(jù)模擬計(jì)算方 法。
所述的銅冷卻器渣皮脫落、結(jié)厚判斷，設(shè)有渣皮與檢測溫度的對應(yīng)關(guān)系， 采用傳熱學(xué)原理反推渣皮脫落、渣皮結(jié)厚的狀態(tài)。
所述的爐缸堆積、爐墻結(jié)厚判斷，采用115(TC等溫線形狀變化幅度來對爐 缸堆積、爐墻結(jié)厚狀況做出判斷。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋面更寬了，數(shù)據(jù)信息
綜合利用效果大有進(jìn)步，智能控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理、技術(shù)分析、操作控制上的 應(yīng)用，大大提高了煉鐵生產(chǎn)過程的信息化水平與科學(xué)管理水平。
智能化數(shù)學(xué)模型的建立，特別多目標(biāo)化模型，可對高爐工作狀態(tài)作出簡捷、 便利、方向明確的判斷，為優(yōu)化控制冶煉進(jìn)程提供了科學(xué)依據(jù)。對煤氣流分布 識別與優(yōu)化模塊的設(shè)立，克服了由于十字測溫沒備通水保護(hù)而導(dǎo)致對溫度的影 響，確保識別結(jié)果更加符合實(shí)際。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意框圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)地描述。高爐生產(chǎn)過程信息智能化裝置，是 以高爐為核心其它附屬工序?yàn)檩o助的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的核心部分，它包括數(shù)據(jù)采 集與通訊、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)庫、顯示反饋、數(shù)學(xué)模型等部分。在數(shù)據(jù)采集與 通訊級，利用串口技術(shù)與一級計(jì)算機(jī)通訊采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這樣可防止計(jì)算機(jī)病 毒的入侵以保護(hù)生產(chǎn)用計(jì)算機(jī)一級系統(tǒng)安全可靠、穩(wěn)妥運(yùn)行。在數(shù)據(jù)預(yù)處理級， 是按照高爐的工藝特點(diǎn)對不同類型數(shù)據(jù)采用一一對應(yīng)的時間次序作技術(shù)處理。 在數(shù)據(jù)庫級，是由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)專家知識庫、推理機(jī)推理的中間結(jié)果，形成生產(chǎn)過 程實(shí)時數(shù)據(jù)和經(jīng)優(yōu)化處理的歷史數(shù)據(jù)所構(gòu)成的數(shù)據(jù)平臺。在數(shù)學(xué)模型級，它包
括利用推理機(jī)設(shè)計(jì)，對高爐工作狀態(tài)作評價；煤氣流分布識別與優(yōu)化；爐料分 布；銅冷卻器渣皮脫落、結(jié)厚判斷；爐缸堆積與爐墻結(jié)厚判斷，該數(shù)據(jù)模型級 與顯示反饋級構(gòu)成環(huán)閉連接，以完成對生產(chǎn)過程的智能控制。所述的高爐工作
狀況評價，即利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)設(shè)計(jì)事件表，表中規(guī)則從參數(shù)中提出特征值，既 有簡單的邏輯推理也有模糊推理，使用事件觸發(fā)器啟動推理機(jī)，以保證過程簡 捷、便利，對爐況判斷方向明確。所述的煤氣流分布識別與優(yōu)化，設(shè)有冷卻水 流量進(jìn)水溫度對十字測溫數(shù)據(jù)的補(bǔ)償計(jì)算方法，設(shè)有爐喉煤氣流速在徑向分布
計(jì)算方法；設(shè)有煤氣流速對不同粒度燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、焦炭流化作用判斷，確 保識別結(jié)果貼合實(shí)際以達(dá)優(yōu)化。所述爐料分布，因爐料分布形狀受料線、裝料 制度、原始料面形狀、爐料參數(shù)影響，其原始料面利用開爐實(shí)際測量數(shù)據(jù)確定。 爐料參數(shù)測量各種爐料靜態(tài)堆角，使用直徑為lm高度為lm的圓柱桶進(jìn)行測 量；各種爐料動態(tài)堆角取決于爐料間滾動磨擦作用、阻尼作用，以及在二者作 用下的滾動距離。料層厚度變化，采用數(shù)值模擬計(jì)算方法。所述的銅冷卻器渣 皮脫落、結(jié)厚判斷，設(shè)有渣皮與檢測溫度的對應(yīng)關(guān)系，利用傳熱學(xué)原理反推渣 皮脫落、渣皮結(jié)厚的狀態(tài)。所述的爐缸堆積、爐墻結(jié)厚判斷，采用115(TC等溫 線形狀變化幅度，來對爐缸堆積、爐墻結(jié)厚狀況做出判斷。
權(quán)利要求
1.一種高爐生產(chǎn)過程信息智能化系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集與通訊、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)庫、顯示反饋、數(shù)學(xué)模型，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集與通訊采用串口通訊技術(shù)，以保證一級計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全；所述數(shù)據(jù)預(yù)處理，按照高爐工藝特點(diǎn)，對不同類型數(shù)據(jù)采用一一對應(yīng)的時間次序作技術(shù)處理；所述的數(shù)據(jù)庫是由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、專家知識庫、推理機(jī)推理的中間結(jié)果，形成生產(chǎn)過程實(shí)時數(shù)據(jù)和經(jīng)優(yōu)化處理的歷史數(shù)據(jù)所構(gòu)成的數(shù)據(jù)平臺；所述的數(shù)據(jù)模型，包括利用推理機(jī)設(shè)計(jì)，對高爐工作狀態(tài)評價；煤氣流分布識別與優(yōu)化；爐料分布；銅冷卻器渣皮脫落、結(jié)厚判斷；爐缸堆積與爐墻結(jié)厚判斷，該數(shù)學(xué)模型部件級與顯示反饋級部件形成閉環(huán)連接，以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的信息智能化控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐生產(chǎn)過程信息智能化系統(tǒng)，其特征在于所述 的推理機(jī)設(shè)計(jì)，是利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)設(shè)計(jì)事件表，表中規(guī)則從參數(shù)中提出特征值， 有邏輯推理也有模糊推理，使用事件觸發(fā)器啟動推理機(jī)，保證推理過程簡捷、 便利，對爐況判斷方向明確。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐生產(chǎn)過程信息智能化系統(tǒng)，其特征在于所述 的煤氣流分布識別與優(yōu)化，設(shè)有冷卻水流量進(jìn)水溫度對十字測溫數(shù)據(jù)的補(bǔ)償計(jì) 算方法；設(shè)有爐喉煤氣流速在徑向分布計(jì)算方法；設(shè)有煤氣流速對不同粒度燒 結(jié)礦、球團(tuán)礦、焦炭流化作用判斷，確保識別結(jié)果切合實(shí)際以達(dá)優(yōu)化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐生產(chǎn)過程信息智能化系統(tǒng)，其特征在于所述 的爐料分布，其原始料面利用開爐實(shí)際測量數(shù)據(jù)確定；爐料參數(shù)測量，各種爐 料靜態(tài)堆角采用圓柱桶進(jìn)行測量；料層厚度變化，采用數(shù)據(jù)模擬計(jì)算方法。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐生產(chǎn)過程信息智能化系統(tǒng)，其特征在于所述 的銅冷卻器渣皮脫落、結(jié)厚判斷，設(shè)有渣皮與檢測溫度的對應(yīng)關(guān)系，采用熱學(xué) 原理反推渣皮脫落、渣皮結(jié)厚的狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐生產(chǎn)過程信息智能化系統(tǒng)，其特征在于所述的爐缸堆積、爐墻結(jié)厚判斷，采用115(TC等溫線形狀變化幅度來對爐缸堆積、 爐墻結(jié)厚狀況做出判斷。
全文摘要
本發(fā)明提出了網(wǎng)絡(luò)覆蓋面寬、數(shù)據(jù)信息綜合利用效果好、高爐生產(chǎn)過程控制的信息智能化系統(tǒng)。其技術(shù)要點(diǎn)是按照高爐工藝特點(diǎn)，對不同類型數(shù)據(jù)采用一一對應(yīng)的時間次序作技術(shù)處理，建立多目標(biāo)智能化的數(shù)學(xué)模型，利用推理機(jī)設(shè)計(jì)對高爐工作狀況做出評價，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)設(shè)計(jì)事件表，表中規(guī)則從參數(shù)中提出特征值，使用事件觸發(fā)器啟動推理機(jī)。建立冷卻水流量進(jìn)水溫度對十字測溫數(shù)據(jù)的補(bǔ)償計(jì)算方法，設(shè)有爐喉煤氣流速在徑向分布計(jì)算方法。設(shè)有煤氣流速對不同粒度燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、焦炭流化作用判斷。確保對煤氣流分布識別更貼合實(shí)際以達(dá)優(yōu)化。本發(fā)明適用于高爐煉鐵生產(chǎn)過程的信息智能化控制。
文檔編號C21B5/00GK101109950SQ20071001221
公開日2008年1月23日 申請日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者唐鴻林, 策 尚, 張洪宇, 湯清華, 車玉滿 申請人:鞍鋼股份有限公司