本發(fā)明涉及工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域,特別是一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、空壓機(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要?jiǎng)恿υO(shè)備,其高效、穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)生產(chǎn)過(guò)程至關(guān)重要。隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái),傳統(tǒng)空壓機(jī)控制系統(tǒng)逐漸顯露出諸多不足。首先,在多臺(tái)空壓機(jī)協(xié)同工作時(shí),現(xiàn)有系統(tǒng)往往難以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的負(fù)載分配,導(dǎo)致能源利用效率低下。其次,由于缺乏對(duì)空壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的深入理解,現(xiàn)有控制策略難以適應(yīng)復(fù)雜多變的用氣需求,影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。再者,現(xiàn)有系統(tǒng)對(duì)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的挖掘和利用不足,難以實(shí)現(xiàn)持續(xù)優(yōu)化和自我學(xué)習(xí)。最后,人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)欠佳,操作人員難以直觀、快速地掌握系統(tǒng)狀態(tài)并做出合理決策。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問(wèn)題,本發(fā)明旨在提供一種空壓機(jī)智能控制系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)空壓機(jī)的智能協(xié)同控制,顯著提升系統(tǒng)能效和運(yùn)行穩(wěn)定性。

2、為此,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)，包括：

3、數(shù)據(jù)采集模塊，用于獲得多臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行參數(shù)；

4、中央控制器，與所述數(shù)據(jù)采集模塊電連接，用于接收所述運(yùn)行參數(shù)并基于所述運(yùn)行參數(shù)生成控制指令；

5、機(jī)器學(xué)習(xí)模塊，設(shè)置于所述中央控制器中，用于基于所述運(yùn)行參數(shù)構(gòu)建空壓機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)行模型和學(xué)習(xí)最優(yōu)控制策略；

6、協(xié)同控制模塊，與所述中央控制器電連接，用于基于所述最優(yōu)控制策略確定每臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行參數(shù)；

7、執(zhí)行模塊，與所述協(xié)同控制模塊電連接，用于基于所述運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)每臺(tái)空壓機(jī)的工作狀態(tài)；

8、人機(jī)交互模塊，與所述中央控制器電連接，用于顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和接收用戶(hù)輸入；以及

9、安全監(jiān)控模塊，與所述中央控制器電連接，用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行安全并在檢測(cè)到異常時(shí)觸發(fā)保護(hù)機(jī)制。

10、具體地，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：

11、壓力傳感器、流量計(jì)、功率分析儀、溫度傳感器和振動(dòng)傳感器，用于分別獲得空壓機(jī)的壓力、流量、功率、溫度和振動(dòng)數(shù)據(jù)。

12、具體地，所述中央控制器包括：

13、處理器、存儲(chǔ)器和通信接口，其中所述處理器用于執(zhí)行存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的指令，所述通信接口用于與其他模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

14、具體地，所述機(jī)器學(xué)習(xí)模塊包括：

15、數(shù)據(jù)預(yù)處理子模塊，用于對(duì)所述運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行清洗、歸一化和特征提?。?/p>

16、空壓機(jī)模型構(gòu)建子模塊，用于基于所述預(yù)處理后的運(yùn)行參數(shù)構(gòu)建每臺(tái)空壓機(jī)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行模型；

17、強(qiáng)化學(xué)習(xí)子模塊，用于基于所述動(dòng)態(tài)運(yùn)行模型學(xué)習(xí)最優(yōu)控制策略；以及

18、需求預(yù)測(cè)子模塊，用于預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的用氣需求。

19、具體地，所述空壓機(jī)模型構(gòu)建子模塊采用循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建所述動(dòng)態(tài)運(yùn)行模型。

20、具體地，所述強(qiáng)化學(xué)習(xí)子模塊采用深度q網(wǎng)絡(luò)算法學(xué)習(xí)所述最優(yōu)控制策略。

21、具體地，所述需求預(yù)測(cè)子模塊采用長(zhǎng)短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)所述用氣需求。

22、具體地，所述協(xié)同控制模塊采用模型預(yù)測(cè)控制框架，基于所述最優(yōu)控制策略和所述用氣需求確定每臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。

23、具體地，還包括：

24、邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，設(shè)置于每臺(tái)空壓機(jī)附近，用于執(zhí)行實(shí)時(shí)控制邏輯和數(shù)據(jù)預(yù)處理。

25、具體地，還包括：

26、熱能回收模塊，與所述中央控制器電連接，用于監(jiān)測(cè)空壓機(jī)排出的熱量并基于熱能利用效率優(yōu)化空壓機(jī)的運(yùn)行策略

27、該空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集模塊、中央控制器、機(jī)器學(xué)習(xí)模塊、協(xié)同控制模塊、執(zhí)行模塊、人機(jī)交互模塊和安全監(jiān)控模塊。其中,數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集空壓機(jī)的運(yùn)行參數(shù),如壓力、流量、功率、溫度和振動(dòng)等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)傳輸至中央控制器,由機(jī)器學(xué)習(xí)模塊進(jìn)行深度分析和處理。

28、機(jī)器學(xué)習(xí)模塊是本系統(tǒng)的核心,它包含數(shù)據(jù)預(yù)處理、空壓機(jī)模型構(gòu)建、強(qiáng)化學(xué)習(xí)和需求預(yù)測(cè)四個(gè)子模塊。通過(guò)這些子模塊的協(xié)同工作,系統(tǒng)能夠不斷學(xué)習(xí)和優(yōu)化控制策略,適應(yīng)各種復(fù)雜工況。

29、基于機(jī)器學(xué)習(xí)模塊的輸出,協(xié)同控制模塊計(jì)算并生成每臺(tái)空壓機(jī)的最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)。這些參數(shù)隨后由執(zhí)行模塊付諸實(shí)施,調(diào)節(jié)各空壓機(jī)的工作狀態(tài)。為了便于操作人員掌握系統(tǒng)運(yùn)行情況,本發(fā)明還設(shè)計(jì)了直觀友好的人機(jī)交互界面,實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)狀態(tài)、能效分析結(jié)果和優(yōu)化建議。

30、此外,考慮到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的安全需求,本系統(tǒng)還配備了安全監(jiān)控模塊,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況,并在檢測(cè)到異常時(shí)及時(shí)觸發(fā)保護(hù)機(jī)制,確保設(shè)備和人員安全。

31、本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先,通過(guò)引入先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了空壓機(jī)系統(tǒng)的智能化控制,大幅提高了能源利用效率。其次,采用強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法使系統(tǒng)具備了自我優(yōu)化能力,能夠不斷適應(yīng)復(fù)雜多變的工況。再者,結(jié)合需求預(yù)測(cè)模型,實(shí)現(xiàn)了空壓機(jī)的前瞻性控制,有效提升了系統(tǒng)穩(wěn)定性。最后,人性化的交互界面和完善的安全監(jiān)控機(jī)制,極大地提高了系統(tǒng)的可操作性和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制器包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)器學(xué)習(xí)模塊包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述空壓機(jī)模型構(gòu)建子模塊采用循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建所述動(dòng)態(tài)運(yùn)行模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述強(qiáng)化學(xué)習(xí)子模塊采用深度q網(wǎng)絡(luò)算法學(xué)習(xí)所述最優(yōu)控制策略。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述需求預(yù)測(cè)子模塊采用長(zhǎng)短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)所述用氣需求。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述協(xié)同控制模塊采用模型預(yù)測(cè)控制框架，基于所述最優(yōu)控制策略和所述用氣需求確定每臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域,特別是一種空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)采集模塊，用于獲得多臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行參數(shù)；中央控制器，與數(shù)據(jù)采集模塊電連接，用于接收運(yùn)行參數(shù)并基于運(yùn)行參數(shù)生成控制指令；機(jī)器學(xué)習(xí)模塊，設(shè)置于中央控制器中，用于基于運(yùn)行參數(shù)構(gòu)建空壓機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)行模型和學(xué)習(xí)最優(yōu)控制策略；協(xié)同控制模塊，與中央控制器電連接，用于基于最優(yōu)控制策略確定每臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行參數(shù)；執(zhí)行模塊，與協(xié)同控制模塊電連接，用于基于運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)每臺(tái)空壓機(jī)的工作狀態(tài)；人機(jī)交互模塊，與中央控制器電連接，用于顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和接收用戶(hù)輸入；以及安全監(jiān)控模塊，與中央控制器電連接，用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行安全并在檢測(cè)到異常時(shí)觸發(fā)保護(hù)機(jī)制。

技術(shù)研發(fā)人員：梅堅(jiān),付德志,梁展飛,王金山
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東漢德精密機(jī)械股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/28