一种沥青冷却装置及控制方法、控制系统与流程

本发明属于工业冷却装置技术领域，尤其涉及一种沥青冷却装置及控制方法、控制系统。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

目前，在土木工程中，沥青是应用广泛的防水材料和防腐材料，主要应用于屋面、地面、地下结构的防水，木材、钢材的防腐，沥青还是道路工程中应用广泛的路面结构胶结材料。沥青需要高温加热后制作，储存温度大于85度时，会导致乳化沥青性能改变，制作出的沥青自然冷却时间较长，长时间使沥青处于高温，不利于沥青的储存，；沥青冷却后容易凝固成团状，不利于后期施工操作。

综上所述，现有技术存在的问题是：

沥青需要高温加热后制作，储存温度大于85度时，会导致乳化沥青性能改变，制作出的沥青自然冷却时间较长，长时间使沥青处于高温，不利于沥青的储存；沥青冷却后容易凝固成团状，不利于后期施工操作。

现有技术中，温度的感应大多数应用pid调控；但其存在的缺陷是偏差值较大，而且运行中，收外界环境生物影响，调节速度慢，对于精细化工一定程度上应用有所受限。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种沥青冷却装置及控制方法、控制系统。

本发明是这样实现的，一种沥青冷却控制方法，包括：

通过第一制冷板内安装的第一温度感应模块利用多频带协作频谱感知模型：s.t.c^t(1-pd(w,γ))≤ε，1-pd(w,γ)≤α，1-pf(w,γ)≥β，对水箱内的水进行温度感应；

其中，w＝[ω1,ω2,...,ωk]是权值因子，γ＝[γ1,γ2,...γk]是判决门限，k表示子带数目，r^t＝[r1,r2,...,rk]是实现的吞吐率，c^t＝[c1,c2,...,ck]是代价系数，ε代表系统总的干扰，α＝[α1,α2,...,αk]^t表示每个子带的干扰限制，β＝[β1,β2,...,βk]^t是每个子带实现的最小机会频谱利用率，是虚警概率，其中第k个子带的虚警概率表示为

检测概率，其中第k个子带的检测概率表示为m是检测区间长度，是噪声功率，gk＝[|hk(1)|²,|hk(2)|²,...|hk(n)|²]^t是第二制冷板内的第一制冷系统出发送端制冷流量和第一制冷系统回流端间的流量增益，n表示协作运行的次数；

通过第二制冷板内安装的第二温度感应模块对沥青储存箱内的水与沥青进行温度感应；

通过控制模块对第一温度感应模块、第二温度感应模块传输的信息进行对比分析，利用傅立叶变换分析方法和加窗函数改进后的谐波小波分析方法，得出分析后的第一制冷板和第二制冷板实时运行温度信号的频谱图和谐波小波系数分解的三维时频图后，分别对第一制冷板、第二制冷板集成的第一制冷系统、第二制冷系统发出控制指令；谐波小波函数为：

傅立叶变换为：

进一步，第一制冷板内安装的第一温度感应模块对水箱内的水进行温度感应的方法，具体包括：

建立多频带协作频谱感知优化模型；

初始化参数；包括种群大小，控制参数'limit'和最大迭代次数tmax；初始化迭代次数t＝1，随机生成一个含有sn个解的初始种群，每个解xi(i＝1,2,...,sn)是一个d维矢量，xi＝[ωi,γi]，d＝(n+1)*k，其中w是控制中心给各用户统计信息所分配的权值因子，γ是判决门限，n是表示协作运行的次数，k是子带数目；

计算每个解的适应度值，所述适应度函数定义为食物源的收益率；根据食物源的收益率记录当前最好的解xbest,g；

领蜂搜索邻域中的食物源，产生新解newi,g+1；

利用交叉算子，引领蜂根据新解newi,g+1和对应的父代个体xi,g得到试验向量；

利用贪婪选择策略从步骤五的试验向量值与原来的食物源之间选择出收益率更高的食物源；计算当前所有食物源的适应度值，并根据适应度值计算每个食物源对应的选择概率；

跟随蜂根据步骤六得到的概率选择食物源，并搜索邻域中的食物源，产生新解，并计算适应度值；利用贪婪选择策略在新解和原来的解之间选择出收益率更高的解；

判断是否有要放弃的解，即如果某个解经过limit次循环之后没有得到改善，此时对应的引领蜂变成侦察蜂，随机产生一个新解来替代该解；

一次迭代结束后，记录当前最好的解；

判断迭代次数t是否达到最大迭代次数tmax，若达到，输出全局最优xopt,并根据式fi＝r^t(1-pf(ωi,γi))，xi＝[ωi,γi]得到系统的吞吐量；否则迭代次数t＝t+1，重复领蜂搜索邻域中的食物源，产生新解newi,g+1；至判断迭代次数t是否达到最大迭代次数tmax步骤。

进一步，食物源的收益率计算公式如下：

根据式得到每个食物源的收益率，其中fi是目标函数fi＝r^t(1-pf(ωi,γi))；

引领蜂搜索邻域中的食物源，产生新解newi,g+1的计算公式为：根据式引领蜂产生新解，其中i＝1,2,...,sn，随机生成r1,r2,r3,r4∈{1,2,...,sn}，且满足i≠r1≠r2≠r3≠r4，xbest,g是当前最好的解，变异概率pm∈[0,1]，pm＝0.5；

利用交叉算子，引领蜂根据新解newi,g+1和对应的父代个体xi,g得到试验向量的计算公式为：

根据式

得到试验向量ti,g+1(ti1,g+1,ti2,g+1,...,tid,g+1)，其中j＝1,2,...,d，rind(i)是从[1,2,...,d]中随机选取的，交叉概率pc∈[0,1]，pc＝0.9；

根据式计算出每个食物源的选择概率，跟随蜂根据食物源的收益率大小，按照轮盘赌的选择策略来选择食物源，其中fiti是食物源i的适应度值，即收益率；

xfol,j是跟随蜂选择的食物源，fol∈{1,2,...sn}和xr1,j,xr2,jr1,r2∈{1,2,...,sn}满足fol≠r1≠r2，三者均通过轮盘赌策略得到，rij是介于-1和1之间的随机数；

根据式某个经过limit次循环没有得到改善的解被随机产生的新解代替。

进一步，利用傅立叶变换分析方法和加窗函数改进后的谐波小波分析方法，得出分析后的第一制冷板和第二制冷板实时运行温度信号的频谱图和谐波小波系数分解的三维时频图后，还需进行：

分析此谐波小波系数分解三维时频图，得出信号中微小奇异波动所发生的时间点和频率点；

谐波小波通过如下函数进行改进，谐波小波频域特性改进使用下布莱克曼窗函数：

经过加窗后的谐波小波函数的实部和虚部在|t|→∞时，其衰减速度要比原谐波小波快。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述沥青冷却控制方法的计算机程序。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述沥青冷却控制方法的信息数据处理终端。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的沥青冷却控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述沥青冷却控制方法的沥青冷却控制系统，所述沥青冷却控制系统包括：

第一制冷板内安装的第一温度感应模块，用于对水箱内的水进行温度感应；

第二制冷板内安装的第二温度感应模块，用于对沥青储存箱内的水与沥青进行温度感应；

控制模块，对第一温度感应模块、第二温度感应模块传输的信息进行对比分析后，分别对第一制冷板、第二制冷板集成的第一制冷系统、第二制冷系统发出控制指令。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述沥青冷却控制方法的沥青冷却装置，所述沥青冷却装置设置有：

水箱；

左侧套接有连接管，连接管通过水泵与输水管套接，所述水箱下端通过螺钉固定有第一制冷板；

所述水箱通过冷却管与沥青储存箱套接，沥青储存箱内部两侧通过螺钉固定有第二制冷板，沥青储存箱上端通过螺栓固定有旋转电机，旋转电机与沥青储存箱内部的第二制冷板套接，沥青储存箱上端开槽有散热孔。

进一步，所述沥青储存箱下端套接有出水管，出水管上套接有电磁阀，出水管与沥青储存箱的连接处卡接有过滤网；

所述沥青储存箱下端通过转轴活动安装有仓门，仓门上焊接有把手；

所述水泵、第一制冷板、旋转电机、第二只冷板外接有电源线，电源线与电源连接。

本发明的优点及积极效果为：

本发明通过水泵引入地下水，通过第一制冷板对水箱内的水进行冷却，将冷却水输送到沥青储存箱内，配合沥青储存箱内的第二制冷板，可对沥青起到更好的冷却效果；搅拌装置通过旋转电机带动旋转，对沥青储存箱内部的沥青进行搅拌，使沥青均匀散热的同时，防止沥青凝固成团状，有利于施工操作。

本发明通过第一制冷板与第二制冷板双重冷却，且内置搅拌装置，防止沥青冷却后凝固成团，方便沥青的取出。

本发明以自然界中蜜蜂快速、有效的采蜜方式作为优化问题最优解的搜索策略，能够快速高效地搜索到最优解；本发明中的蜂群不同角色之间在对路径进行选择时，通过信息共享，倾向于选择食物源较为丰富的路径，从而形成正反馈机制，加快了算法的收敛性，故本发明能够以较大概率找到最优解；本发明在搜索最优解的过程中，以并行优化策略代替串行优化策略，提高了搜索效率；本发明在基本人工蜂群算法的基础上引入变异、交叉因子，增加了种群多样性，降低了搜索解陷入局部最优的概率，从而能够有效地搜索到最优解；本发明不需要有先验的知识,结合随机性选择和概率规则进行最优解的搜索,具有鲁棒性和适应性；本发明能够与其他启发式算法混合使用，相较于其他技术，基于本发明技术的多频带协作频谱感知优化问题能够实现更高的系统吞吐量。

本发明的谐波小波时域信号改进使用以上函数，有效减小了时域信号有限长度特性对频谱分析的影响，改善了谐波小波分解系数的偏差；

三维时频图的水平面为基平面，两坐标轴分别为时间和谐波小波分解层数，小波时频图的基平面被划分成由时间和层数构成的网格，每个网格上以谐波小波系数as模的平方作柱体，谐波小波分解结果表明不同频率和时间的谐波小波能量对整个信号能量贡献的大小，谐波小波时频图是分解结果的直观表示，其起伏对应不同谐波小波能量的相对大小，通过谐波时频图，可以知道在什么时间什么频率成份对信号组成有重要影响；

采用小波技术的非周期性微小信号检测方法，谐波小波分解算法速度快，精度高，能有效克服傅立叶分析方法无法获得频率分量随时间演变信息的缺点，因其对信号中微小奇异点极其敏感，故可有效用于设备调控等领域。

附图说明

图1是本发明实施例提供的沥青冷却装置结构示意图；

图2是本发明实施例提供的沥青冷却装置的散热孔、仓门的结构示意图；

图中：1、输水管；2、水泵；3、连接管；4、水箱；5、第一制冷板；6、冷却管；7、沥青储存箱；8、旋转电机；9、第二制冷板；10、搅拌装置；11、出水管；12、电磁阀；13、散热孔；14、仓门。

图3是本发明实施例提供的沥青冷却控制系统示意图。

图中：15、第一温度感应模块；16、第二温度感应模块；17、控制模块。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的沥青冷却装置包括：输水管1、水泵2、连接管3、水箱4、第一制冷板5、冷却管6、沥青储存箱7、旋转电机8、第二制冷板9、搅拌装置10、出水管11、电磁阀12、散热孔13、仓门14。

所述水箱4左侧套接有连接管3，连接管3通过水泵2与输水管1套接，所述水箱4下端通过螺钉固定有第一制冷板5；

所述水箱4通过冷却管6与沥青储存箱7套接，沥青储存箱7内部两侧通过螺钉固定有第二制冷板9，沥青储存箱7上端通过螺栓固定有旋转电机8，旋转电机8与沥青储存箱7内部的第二制冷板9套接，沥青储存箱7上端开槽有散热孔13。

沥青储存箱7下端套接有出水管11，出水管11上套接有电磁阀12，出水管11与沥青储存箱7的连接处卡接有过滤网。沥青储存箱7下端通过转轴活动安装有仓门14，仓门14上焊接有把手。水泵2、第一制冷板5、旋转电机8、第二只冷板9外接有电源线，电源线与电源连接。

本发明的工作原理：将输水管1与地下水管套接，水泵2(tsm0125)将地下水由输水管1传送到连接管3内，进而通过连接管3将地下水传送到水箱4内，水箱4下端的第一制冷板5对水箱内的水进行制冷；通过冷却管6将制冷后的水传送到沥青储存箱7内，沥青储存箱7内的第二制冷板9对内部水与沥青进一步冷却。搅拌装置10通过旋转电机8(yct250-4b-22kw)的传动端带动，对沥青储存箱7内部的沥青进行搅拌，有利于沥青均匀充分冷却的同时，防止沥青凝固成团，散热孔13可加速释放出沥青储存箱7内部的热量。打开电磁阀12(sy3120-3lzd-m5)，通过出水管11将沥青储存箱7内部的水放出，打开仓门14可取出沥青储存箱7内的沥青。

如图3所示，本发明实施例提供的沥青冷却控制系统包括：

第一制冷板内安装的第一温度感应模块15，用于对水箱内的水进行温度感应；

第二制冷板内安装的第二温度感应模块16，用于对沥青储存箱内的水与沥青进行温度感应；

控制模块17，对第一温度感应模块、第二温度感应模块传输的信息进行对比分析后，分别对第一制冷板、第二制冷板集成的第一制冷系统、第二制冷系统发出控制指令。

下面结合具体分析对本发明作进一步描述。

本发明实施例提供的沥青冷却控制方法，包括：

通过第一制冷板内安装的第一温度感应模块利用多频带协作频谱感知模型：s.t.c^t(1-pd(w,γ))≤ε，1-pd(w,γ)≤α，1-pf(w,γ)≥β，对水箱内的水进行温度感应；

其中，w＝[ω1,ω2,...,ωk]是权值因子，γ＝[γ1,γ2,...γk]是判决门限，k表示子带数目，r^t＝[r1,r2,...,rk]是实现的吞吐率，c^t＝[c1,c2,...,ck]是代价系数，ε代表系统总的干扰，α＝[α1,α2,...,αk]^t表示每个子带的干扰限制，β＝[β1,β2,...,βk]^t是每个子带实现的最小机会频谱利用率，是虚警概率，其中第k个子带的虚警概率表示为

是检测概率，其中第k个子带的检测概率表示为m是检测区间长度，是噪声功率，gk＝[|hk(1)|²,|hk(2)|²,...|hk(n)|²]^t是第二制冷板内的第一制冷系统出发送端制冷流量和第一制冷系统回流端间的流量增益，n表示协作运行的次数；

通过第二制冷板内安装的第二温度感应模块对沥青储存箱内的水与沥青进行温度感应；

通过控制模块对第一温度感应模块、第二温度感应模块传输的信息进行对比分析，利用傅立叶变换分析方法和加窗函数改进后的谐波小波分析方法，得出分析后的第一制冷板和第二制冷板实时运行温度信号的频谱图和谐波小波系数分解的三维时频图后，分别对第一制冷板、第二制冷板集成的第一制冷系统、第二制冷系统发出控制指令；谐波小波函数为：

傅立叶变换为：

第一制冷板内安装的第一温度感应模块对水箱内的水进行温度感应的方法，具体包括：

建立多频带协作频谱感知优化模型；

初始化参数；包括种群大小，控制参数'limit'和最大迭代次数tmax；初始化迭代次数t＝1，随机生成一个含有sn个解的初始种群，每个解xi(i＝1,2,...,sn)是一个d维矢量，xi＝[ωi,γi]，d＝(n+1)*k，其中w是控制中心给各用户统计信息所分配的权值因子，γ是判决门限，n是表示协作运行的次数，k是子带数目；

计算每个解的适应度值，所述适应度函数定义为食物源的收益率；根据食物源的收益率记录当前最好的解xbest,g；

领蜂搜索邻域中的食物源，产生新解newi,g+1；

利用交叉算子，引领蜂根据新解newi,g+1和对应的父代个体xi,g得到试验向量；

利用贪婪选择策略从步骤五的试验向量值与原来的食物源之间选择出收益率更高的食物源；计算当前所有食物源的适应度值，并根据适应度值计算每个食物源对应的选择概率；

跟随蜂根据步骤六得到的概率选择食物源，并搜索邻域中的食物源，产生新解，并计算适应度值；利用贪婪选择策略在新解和原来的解之间选择出收益率更高的解；

判断是否有要放弃的解，即如果某个解经过limit次循环之后没有得到改善，此时对应的引领蜂变成侦察蜂，随机产生一个新解来替代该解；

一次迭代结束后，记录当前最好的解；

判断迭代次数t是否达到最大迭代次数tmax，若达到，输出全局最优xopt,并根据式fi＝r^t(1-pf(ωi,γi))，xi＝[ωi,γi]得到系统的吞吐量；否则迭代次数t＝t+1，重复领蜂搜索邻域中的食物源，产生新解newi,g+1；至判断迭代次数t是否达到最大迭代次数tmax步骤。

食物源的收益率计算公式如下：

根据式得到每个食物源的收益率，其中fi是目标函数f

i＝r^t(1-pf(ωi,γi))；

引领蜂搜索邻域中的食物源，产生新解newi,g+1的计算公式为：根据式引领蜂产生新解，其中i＝1,2,...,sn，随机生成r1,r2,r3,r4∈{1,2,...,sn}，且满足i≠r1≠r2≠r3≠r4，xbest,g是当前最好的解，变异概率pm∈[0,1]，pm＝0.5；

利用交叉算子，引领蜂根据新解newi,g+1和对应的父代个体xi,g得到试验向量的计算公式为：

根据式

得到试验向量ti,g+1(ti1,g+1,ti2,g+1,...,tid,g+1)，其中j＝1,2,...,d，rind(i)是从[1,2,...,d]中随机选取的，交叉概率pc∈[0,1]，pc＝0.9；

根据式计算出每个食物源的选择概率，跟随蜂根据食物源的收益率大小，按照轮盘赌的选择策略来选择食物源，其中fiti是食物源i的适应度值，即收益率；

xfol,j是跟随蜂选择的食物源，fol∈{1,2,...sn}和xr1,j,xr2,jr1,r2∈{1,2,...,sn}满足fol≠r1≠r2，三者均通过轮盘赌策略得到，rij是介于-1和1之间的随机数；

根据式某个经过limit次循环没有得到改善的解被随机产生的新解代替。

利用傅立叶变换分析方法和加窗函数改进后的谐波小波分析方法，得出分析后的第一制冷板和第二制冷板实时运行温度信号的频谱图和谐波小波系数分解的三维时频图后，还需进行：

分析此谐波小波系数分解三维时频图，得出信号中微小奇异波动所发生的时间点和频率点；

谐波小波通过如下函数进行改进，谐波小波频域特性改进使用下布莱克曼窗函数：

经过加窗后的谐波小波函数的实部和虚部在|t|→∞时，其衰减速度要比原谐波小波快。

第二制冷板内安装的第二温度感应模块对沥青储存箱内的水与沥青进行温度感应的方法原理与第一温度感应模块的感应处理方法相同。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。