本發(fā)明屬于石油化工流程控制，具體涉及一種石油化工流程控制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在石油化工行業(yè)中，生產(chǎn)過程的復(fù)雜性和高精度要求使得流程控制變得尤為重要。傳統(tǒng)的流程控制方法往往依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和直覺，難以實(shí)現(xiàn)精確且穩(wěn)定的控制效果。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是高級過程控制apc、模型預(yù)測控制mpc、智能傳感器系統(tǒng)以及分布式控制系統(tǒng)dcs等技術(shù)的引入，石油化工流程控制迎來了革命性的進(jìn)步。

2、在石油化工生產(chǎn)過程中，工藝參數(shù)的精確控制直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的控制方法在面對復(fù)雜多變的工藝環(huán)境時，往往難以達(dá)到預(yù)期的效果。而高級過程控制apc和模型預(yù)測控制mpc技術(shù)通過利用先進(jìn)的數(shù)學(xué)模型和算法，能夠?qū)崿F(xiàn)對工藝參數(shù)的優(yōu)化和精確控制，從而減少生產(chǎn)過程中的波動，提高生產(chǎn)效率。

3、同時，智能傳感器系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)dcs的應(yīng)用，使得生產(chǎn)過程的實(shí)時監(jiān)控和調(diào)整成為可能。這些系統(tǒng)能夠?qū)崟r收集和處理大量的數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析和處理，及時發(fā)現(xiàn)和解決生產(chǎn)過程中的問題，確保設(shè)備和工藝參數(shù)始終處于最佳狀態(tài)。

4、綜上，為了適應(yīng)石油化工流程控制技術(shù)的不斷發(fā)展的形式，為了提高石油化工行業(yè)的生產(chǎn)效率，發(fā)明人提出一種石油化工流程控制方法和系統(tǒng)，用以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種石油化工流程控制方法和系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種石油化工流程控制方法，包括以下步驟：

4、s1、安裝傳感器網(wǎng)絡(luò)，選擇具有高精度和自診斷功能的智能傳感器，將傳感器安裝在關(guān)鍵的監(jiān)測點(diǎn)位，并確保其穩(wěn)定運(yùn)行，配置物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，確保傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，安裝網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，保護(hù)數(shù)據(jù)和控制系統(tǒng)的安全；

5、s2、數(shù)據(jù)采集與存儲，配置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時收集各傳感器的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和完整性，采用大數(shù)據(jù)平臺或云存儲系統(tǒng)，存儲海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，設(shè)置數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)機(jī)制，確保數(shù)據(jù)安全；

6、s3、數(shù)據(jù)分析，使用大數(shù)據(jù)分析工具，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，挖掘數(shù)據(jù)中的模式和規(guī)律，基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)和操作策略，實(shí)施模型預(yù)測控制mpc，預(yù)測未來的過程行為并優(yōu)化控制策略；

7、s4、實(shí)施高級控制組件，部署分布式控制系統(tǒng)，建立狀態(tài)空間模型，確保系統(tǒng)的模塊化和高可靠性，配置控制器和執(zhí)行器，實(shí)時執(zhí)行控制指令，實(shí)施多變量控制，優(yōu)化多個變量之間的關(guān)系，配置模型預(yù)測控制，提前預(yù)測并應(yīng)對生產(chǎn)中的異常情況；

8、s5、能效管理，實(shí)時監(jiān)控能耗數(shù)據(jù)，優(yōu)化能源使用，降低能耗，采用節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，提高能效，減少碳排放；

9、s6、可視化，使用圖表和儀表盤，直觀展示生產(chǎn)數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)。提供歷史數(shù)據(jù)查詢和分析功能，支持生產(chǎn)決策的操作界面，方便操作人員實(shí)時監(jiān)控和控制生產(chǎn)過程；

10、s7、預(yù)測性維護(hù)，實(shí)時監(jiān)測關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和性能參數(shù)，收集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行故障預(yù)測和診斷，基于預(yù)測性維護(hù)結(jié)果，制定科學(xué)的維護(hù)計劃，提前安排設(shè)備檢修，避免非計劃停機(jī)。

11、優(yōu)選的，所述智能傳感器包括壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、液位傳感器、成分分析傳感器、振動傳感器和位置傳感器。

12、優(yōu)選的，s3中機(jī)器學(xué)習(xí)算法采用回歸分析，建立變量之間的關(guān)系模型，表示為：

13、y＝β0+β1x1+β2x2+...+βnxn+e

14、其中y：響應(yīng)變量；

15、x1,x2,…,xn：預(yù)測變量；

16、β0：截距；

17、β1,β2,…,βn：自變量的回歸系數(shù)；

18、e：誤差項(xiàng)。

19、優(yōu)選的，s4中模型預(yù)測控制表示為：

20、

21、其中j：控制性能指標(biāo)，目標(biāo)函數(shù)；

22、n：預(yù)測時域長度；

23、y(t+i|t)：在時間t時預(yù)測的未來i時刻的輸出；

24、yref(t+i)：未來i時刻的參考值，設(shè)定值；

25、q：輸出誤差權(quán)重矩陣；

26、r：控制增量權(quán)重矩陣；

27、δu(t+i-1)＝u(t+i-1)-u(t+i-2)：控制增量。

28、優(yōu)選的，s4中狀態(tài)空間模型用于描述多變量系統(tǒng)的動態(tài)行為，表示為：

29、

30、y(t)＝cx(t)+du(t)

31、其中x(t)：狀態(tài)變量向量；

32、u(t)：輸入變量向量；

33、y(t)：輸出變量向量；

34、a：系統(tǒng)矩陣；

35、b：輸入矩陣；

36、c：輸出矩陣；

37、d：直接傳輸矩陣；

38、在控制石油化工過程的溫度和壓力時，建立狀態(tài)空間模型，設(shè)計狀態(tài)反饋控制器，優(yōu)化系統(tǒng)的動態(tài)性能。

39、優(yōu)選的，s5中能效管理通過計算能效比，獲取能源利用方面的效率：

40、

41、eer：能效比；

42、制冷量：單位時間內(nèi)系統(tǒng)提供的制冷量，單位為btu/h；

43、耗電量：單位時間內(nèi)系統(tǒng)消耗的電能，單位為w。

44、優(yōu)選的，s5中優(yōu)化能源使用具體通過伯努利方程計算管道不同位置的壓力和流速，從而優(yōu)化管道設(shè)計，提高輸送效率，表示為：

45、

46、其中p1,p2：管道1和管道2處的壓力；

47、ρ：流體密度；

48、g：重力加速度；

49、v1,v2：管道1和管道2處的流速；

50、z1,z2：管道1和管道2處的高度；

51、hf：沿程損失，包括摩擦損失。

52、一種石油化工流程控制系統(tǒng)，包括：

53、傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊，選擇具有高精度和自診斷功能的智能傳感器，將傳感器安裝在關(guān)鍵的監(jiān)測點(diǎn)位，并確保其穩(wěn)定運(yùn)行，配置物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，確保傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，安裝網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，保護(hù)數(shù)據(jù)和控制系統(tǒng)的安全；

54、數(shù)據(jù)采集與存儲模塊，配置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時收集各傳感器的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和完整性，采用大數(shù)據(jù)平臺或云存儲系統(tǒng)，存儲海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，設(shè)置數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)機(jī)制，確保數(shù)據(jù)安全；

55、數(shù)據(jù)分析模塊，使用大數(shù)據(jù)分析工具，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，挖掘數(shù)據(jù)中的模式和規(guī)律，基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)和操作策略，實(shí)施模型預(yù)測控制mpc，預(yù)測未來的過程行為并優(yōu)化控制策略；

56、實(shí)施高級控制組件模塊，部署分布式控制系統(tǒng)，建立狀態(tài)空間模型，確保系統(tǒng)的模塊化和高可靠性，配置控制器和執(zhí)行器，實(shí)時執(zhí)行控制指令，實(shí)施多變量控制，優(yōu)化多個變量之間的關(guān)系，配置模型預(yù)測控制，提前預(yù)測并應(yīng)對生產(chǎn)中的異常情況；

57、能效管理模塊，實(shí)時監(jiān)控能耗數(shù)據(jù)，優(yōu)化能源使用，降低能耗，采用節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，提高能效，減少碳排放；

58、可視化模塊，使用圖表和儀表盤，直觀展示生產(chǎn)數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)，提供歷史數(shù)據(jù)查詢和分析功能，支持生產(chǎn)決策的操作界面，方便操作人員實(shí)時監(jiān)控和控制生產(chǎn)過程；

59、預(yù)測性維護(hù)模塊，實(shí)時監(jiān)測關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和性能參數(shù)，收集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行故障預(yù)測和診斷，基于預(yù)測性維護(hù)結(jié)果，制定科學(xué)的維護(hù)計劃，提前安排設(shè)備檢修，避免非計劃停機(jī)。

60、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

61、(1)本發(fā)明通過高級過程控制apc和模型預(yù)測控制mpc，優(yōu)化工藝參數(shù)，減少生產(chǎn)過程中的波動，提高生產(chǎn)效率，智能傳感器系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控和調(diào)整生產(chǎn)過程，確保設(shè)備和工藝參數(shù)始終處于最佳狀態(tài)。

62、(2)本發(fā)明中精確監(jiān)控和控制關(guān)鍵工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流量、成分等，確保產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性，通過能效管理系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控能耗數(shù)據(jù)，優(yōu)化能源使用，降低能耗，減少能源成本。

63、(3)本發(fā)明通過預(yù)測性維護(hù)系統(tǒng)提前預(yù)測和預(yù)防設(shè)備故障，減少設(shè)備停機(jī)時間，降低維護(hù)成本，通過智能傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測設(shè)備和環(huán)境的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全隱患。

64、(4)本發(fā)明通過大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，挖掘數(shù)據(jù)中的模式和規(guī)律，為生產(chǎn)優(yōu)化和決策提供科學(xué)依據(jù)，通過可視化系統(tǒng)，提供直觀的操作界面和實(shí)時數(shù)據(jù)，支持操作人員的決策。