专利名称：一种高炉数据过滤方法
技术领域：
本发明涉及高炉自动化领域，尤其是一种对高炉实际运行中的数据实施过滤的方法。
背景技术：
高炉工艺是一个集物理、化学反应过程并伴随传热、传质过程，固液气三相相互转换为一体的高温、连续、复杂的工业生产过程，因此，使用传统检测手段获得的高炉内部各种参数和特征都是孤立的、单一的，不能完全真实反映高炉实际的工作状态，也就无法对高炉的布料操作、送风操作、煤粉喷吹等操作进行有效指导。一般情况下，高炉计算机系统直接采集高炉基础自动化中的高炉数据，进行归一、降噪等处理，然后送至高炉的计算机数据库中。高炉专家系统或智能控制系统，根据监测的参数间接判断高炉工作状态，利用专家知识库及推理机评价高炉炉况，评价的结果通常用八卦图、直方图等界面显示给高炉操作者。 高炉操作者根据评价的结果预测下一阶段的生产情况，调整高炉生产操作策略。专利申请号95118361. 3，名称“高炉综合判断系统”，发明涉及一种根据高炉检测数据进行高炉综合指标判断的系统，基于实例库和常规知识库进行分析比较判断。专利申请号200710012215. 5，名称“高炉生产过程控制信息智能化系统”，是利用推理机设计对高炉工作状况做出评价，利用数据库技术设计事件表，表中规则来源于参数中提出特征值，使用事件触发器启动推理机。以上二个专利都是基于专家知识库的，由于目前高炉技术发展很快，很难建立一成不变的通用的专家知识库，即使有也很难适应其他高炉。专家知识是建立在高炉数据检测点少，数据不可靠及机理不清的前提下的，已经不适于现代高炉检测点多，数据可靠的现状。这其实就是引进和国内开发的各类系统使用效果不理想的原因。专利公开号CN1403593，名称“一种利用智能控制系统控制高炉冶炼的方法”，利用智能控制系统控制高炉过程，在炼铁厂搭建局域网，实现炼铁过程信息实时采集与自动传送功能，利用智能控制软件模块，跟踪高炉运行数据变化，然后输出诊断结果。该方法主要涉及控制模型和控制策略等技术，未涉及对高炉数据的有效过滤。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高炉数据监控过滤方法，采用分级处理方法，对高炉实际运行中的数据实施过滤，有效监控高炉数据变化和波动，为后续实施高炉人工智能和专家控制提供数据基础，为高炉生产操作提供依据。本发明的另一个目的在于通过规则维护解决以往规则库修改不便(需专家参与修改)、维护困难、结构复杂、结论模糊等问题。进而达到了减少炉况波动，保证炉况稳定顺行，提闻闻炉生广效率，减少能源消耗的目的。本发明的再一个目的在于结合高炉生产工艺的特点对一级规则库模块、二级规则库模块参数进行设定，解决高炉“崩料”的问题。
本发明的目的是这样实现的，一种高炉数据监控过滤方法，其特征在于主要包括建立数据采集处理模块、一级规则库模块、二级规则库模块、结果输出模块及规则维护模块。通过一级规则库模块，对数据采集模块采集的高炉实际运行中的数据实施过滤，监控高炉单参数的变化和波动；通过二级规则库模块，监控高炉多参数共同的变化和波动；当单参数数据未满足一级规则规定的报警限时，其数据自动被一级规则库过滤掉，当单参数数据满足一级规则规定的报警限时，依据一级规则经结果输出模块触发报警或直接干预高炉操作，同时将满足一级规则报警限并触发报警的数据送入二级规则库进行处理；当送入二级规则库的多参数数据未满足二级规则规定的报警限时，其数据自动被二级规则库过滤掉，当送入二级规则库的多参数数据满足二级规则规定的报警限时，依据二级规则经结果输出模块触发报警。I.数据采集处理模块原始数据由现场二级计算机提供，是一组固定周期的数据序列。根据一级规则库 提供的采样间隔对现场数据按最小采样间隔存储。为了不漏掉采样间隔内的最大值及最小值，每点数据同时记录均值(作为基本数据)、最大值及最小值。根据工艺要求可以使用其中之一或组合使用，原始数据存储到数据库中备用。2. 一级规则库模块根据工艺需要或者二级规则库的要求建立一级规则库。如根据工艺需要，记录某个单参数采样间隔、相对于当前铁水的滞后时间、报警上限I、报警上限II、报警下限II、报警下限I等。规则记录保存在数据库备用，可根据高炉工况由炉长维护。再如二级规则库输入参数是一级规则库的输出结果，就需要根据二级规则库的要求建立一级规则库。采用一级规则模块监视单参数数据，当单参数数据满足一级规则规定的报警限时报警。高炉操作人员可以通过调整单参数数据修正高炉炉况，也可以对单参数进行闭环控制，直接干预高炉操作。3. 二级规则库模块在一级规则的基础上，根据某几个单参数之间的工艺联系建立二级规则库(操作状态规则库)。当某几个单参数数据满足各自报警条件，同时他们又满足了二级规则库规定的条件，即可依据二级规则库触发报警或高炉操作。如果仅有几个单参数满足各自报警条件，并未满足二级规则库规则时，屏幕画面和声音报警并不动作，而是转至一级规则库进行相应处理。4.结果输出t旲块根据对不同数据和特征的判定结果，分类发送到调度室或主控室的计算机终端的屏幕上。如判定结果仅需要提醒高炉操作人员时，只需根据判定情况，把报警结果以画面的形式显示到计算机屏幕。如判定结果已经非常紧急时，可以根据实际情况，在把报警结果以画面的形式显示到计算机屏幕同时，迅速采取措施干预高炉操作，避免高炉波动或异常。5.规则维护模块一级规则和二级规则首先由炼铁方面的专家根据生产工艺原理建立基本的规则库。在使用过程中，炉长可以根据高炉炉役及原料情况进行修改和参数增减。本发明对高炉数据采用分级处理的方法，对高炉实际运行中的数据实施过滤，提取出对高炉平稳顺行造成影响的数据变化，根据高炉工艺情况，制定一级规则库模块，监控高炉单参数的变化和波动。制定二级规则库模块，监控高炉多参数的变化和波动，根据对数据的监控评价结果，及时预警或修正高炉的异常状况。炉长可以根据需要灵活调整一级规则库和二级规则库，解决了以往规则库修改不便(需专家参与修改)、维护困难、结构复杂、结论模糊等问题。同时也达到了减少炉况波动，保证炉况稳定顺行，提高高炉生产效率，减少能源消耗的目的。
附图I高炉数据监控模块示意图；附图2 —级规则数据说明示意图；附图3 —级及二级规则之间的关系示意图。
具体实施方式
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下面结合附图对本发明作进一步详细说明。如图I所示，本发明提供一种高炉数据监控过滤方法，采用的系统主要包括建立数据采集处理模块、一级规则库模块、二级规则库模块、结果输出模块及规则维护模块。I.数据采集处理模块原始数据由现场二级计算机提供，是一组固定周期的数据序列。根据一级规则库提供的采样间隔对现场数据按最小采样间隔存储。为了不漏掉采样间隔内的最大值及最小值，过滤掉对高炉顺行没有影响的数据，数据单元中每点数据仅保留均值(作为基本数据)、最大值及最小值，根据工艺要求可以使用其中之一或组合使用。原始数据存储到数据库中备用，以料尺数据为例根据一级规则库提供的采样间隔为10秒，记录每10秒内的平均值、最大值、最小值作为一点数据备用。2. 一级规则库模块根据工艺需要或者二级规则库的要求建立一级规则库。如根据工艺需要，记录某个单参数采样间隔、相对于当前铁水的滞后时间、报警上限I、报警上限II、报警下限II、报警下限I等。规则记录保存在数据库备用，可根据高炉工况由炉长维护。再如二级规则库输入参数是一级规则库的输出结果，就需要根据二级规则库的要求建立一级规则库。 滞后时间是指某一数据对高炉作用的时间点相对于其他数据作用时间点的物理滞后。例如相对于风量对当前铁水中Si含量的影响，当前上料数据对当前铁水中Si含量的影响大约滞后一个冶炼周期(2小时)，即4个采样间隔的时间(每个采样间隔为30分钟)，根据某一时间段的冶炼强度，冶炼周期是相对固定的(参见图2)。采用一级规则模块监视单参数数据，对单参数数据实施过滤，当单参数数据未满足一级规则规定的报警限时，其数据自动被一级规则库过滤掉，不被送入到二级规则库中，当单参数数据满足一级规则规定的报警限时，可以报警或送入二级规则库进行处理。以料尺数据为例，采样间隔(10秒)、滞后时间(O秒)、报警上限I (Im)、报警上限II (O. 5m)、报警下限II (Om)、报警下限I (Om)。以连续两批次料尺数据差为例，采样间隔(10秒)、滞后时间(O秒)、报警上限I (I. 3m)、报警上限II (Im)、报警下限II (Om)、报警下限I (Om)。采用一级规则库中的规则监视单参数数据，超出各自的报警限报警。高炉操作人员可以通过调整单参数数据进行闭环管理，直接干预高炉操作，修正高炉炉况。本例中，可制定一级规则如下当料尺数据满足下列条件之一时高于O. 5m或高于lm，结果输出模块产生屏幕画面及发出声音报警；当连续两批次料尺数据差满足下列条件之一时高于高于I. 3m或高于lm，结果输出模块产生屏幕画面及发出声音报警，然后，将报警数据值输送到二级规则库模块。假定料尺的实际值是O. 3m或连续两批次料尺数据差的实际值是O. 5m,其数据处于合理的范围内，不能满足一级规则库，因此该数据被一级规则库过滤掉，不对其进行处理。3. 二级规则库模块在一级规则的基础上，根据某几个单参数之间的工艺联系建立二级规则库(操作状态规则库)。换言之，仅有一个高炉数据满足报警条件时，不能完全判断出高炉的炉况，需要一组高炉数据同时满足条件才能认为高炉发生异常波动。因此，可以根据高炉实际情况建立二级规则库，当某几个单参数数据满足各自报警条件时，同时他们又满足了二级规则库规定的条件，即可依据二级规则库触发报警或高炉操作(参见图3)。例如高炉“崩料”状态二级规则需要参数数据有料尺数据、连续两批料料尺数据差值。当料尺数据满足报警上
限2时，而且两批料料尺数据差值也同时满足报警上限I时，即可构成“崩料”状态二级规贝U。本例中，当料尺数据根据二级规则满足下列条件料尺数据高于O. 5m(报警上限II)、连续两批料料尺数据差值高于I. 3m(报警上限I)时，结果输出模块产生屏幕画面及声音报警。如果二级规则库中定义的规则中的多个单参数并未全部满足各自报警条件，即未满足二级规则库规则时，二级规则库过滤掉其信息，认为其对高炉没有影响，屏幕画面和声音报警并不动作，而是转回一级规则库进行相应处理。本例中，如果料尺数据根据二级规则定义为料尺数据高于O. 5m(报警上限2)、连续两批料料尺数据差值高于I. 3m(报警上限I)。如果料尺数据小于O. 5m(报警上限II)、连续两批料料尺数据差值高于I. 3m(报警上限I)，二级规则库过滤掉其信息，认为其对高炉没有影响，屏幕画面和声音报警并不动作，而是转回一级规则库进行相应处理。4.结果输出申旲块根据对不同数据和特征的判定结果，分类发送到调度室或主控室的计算机终端的屏幕上。如判定结果仅需要提醒高炉操作人员时，只需根据判定情况，把报警结果以画面的形式显示到计算机屏幕；如判定结果已经非常紧急时，可以根据实际情况，在把报警结果以画面的形式显示到计算机屏幕及发出声音报警的同时，迅速采取措施干预高炉操作，避免高炉波动或异常，比如当料尺或连续两批次料尺数据差的实际值达到设定的上下限时，可以通过闭环执行机构改变布料制度或合理分配煤气流，稳定高炉炉况。5.规则管理模块一级规则和二级规则首先由炼铁方面的专家根据生产工艺原理建立基本的规则库，在使用过程中，炉长可以根据高炉炉役及原料情况进行修改和参数增减。比如高炉近期焦炭质量不好，既可以把M40作为衡量参数采样间隔(30分)、滞后时间(60分)、报警下限II (75%)、报警下限I (70%);把肌0也作为衡量参数采样间隔(30分)、滞后时间(60分)、报警上限I (6% )、报警上限II (7% )。以此类推，就可以不断调整和充实规则库。
权利要求
1.ー种高炉数据监控过滤方法，其特征在于主要包括建立数据采集处理模块、一级规则库模块、ニ级规则库模块、结果输出模块及规则维护模块；通过ー级规则库模块，对数据采集处理模块采集的高炉实际运行中的数据实施过滤，监控高炉单參数的变化和波动；通过ニ级规则库模块，监控高炉多參数共同的变化和波动；当单參数数据未满足ー级规则规定的报警限时，其数据自动被ー级规则库过滤掉，当单參数数据满足ー级规则规定的报警限时，依据ー级规则经结果输出模块触发报警或直接干预高炉操作，同时将满足一级规则报警限并触发报警的数据送入ニ级规则库进行处理；当送入ニ级规则库的多參数数据未满足ニ级规则规定的报警限时，其数据自动被ニ级规则库过滤掉，当送入ニ级规则库的多參数数据满足ニ级规则规定的报警限时，依据ニ级规则经结果输出模块触发报警。
2.根据权利要求I所述的ー种高炉数据监控过滤方法,其特征在于高炉实际运行中的数据由现场ニ级计算机提供，是ー组固定周期的数据序列，根据ー级规则库提供的采样间隔对上述数据按最小采样间隔存储，每点数据同时记录均值、最大值及最小值，根据エ艺要求使用其中之一或组合使用，采集的数据存储到数据库中。
3.根据权利要求I所述的ー种高炉数据监控过滤方法，其特征在于所述的ー级规则库是根据エ艺要求或ニ级规则库的要求建立的，根据エ艺要求，主要记录单參数采样间隔、相对于当前铁水的滞后时间、报警限，其中报警限分一、ニ两级，每级分上下限，规则记录保存在数据库中；根据ニ级规则库的要求，把ニ级规则库需要的输入參数作为ー级规则库输出结果，反推得到根据ニ级规则库所需输入參数对应的ー级规则库规则。
4.根据权利要求I所述的ー种高炉数据监控过滤方法，其特征在于，所述的ニ级规则库是在一级规则的基础上，根据两个或两个以上单參数之间的エ艺联系建立的；当两个或两个以上单參数数据满足各自报警条件，同时他们又满足了ニ级规则库规定的条件，即可依据ニ级规则库触发报警或高炉操作；如果仅有几个单參数满足各自报警条件，并未满足ニ级规则库规则时，屏幕画面和声音报警并不动作，而是根据ー级规则库的规则对其进行相应处理。
5.根据权利要求I所述的ー种高炉数据监控过滤方法，其特征在于根据对不同数据和特征的判定结果，包括根据ー级规则库和ニ级规则库得出的结果，分类发送到调度室或主控室的计算机终端的屏幕上。
6.根据权利要求I所述的ー种高炉数据监控过滤方法，其特征在于ー级规则库和ニ级规则库首先根据生产エ艺原理建立，在使用过程中，根据高炉炉役及原料情况进行修改和參数增减。
7.根据权利要求I所述的ー种高炉数据监控过滤方法,其特征在于ー级规则库的主要数据为料尺和连续两批次料尺数据差；ニ级规则库主要数据为ー级规则库输出的报警数据。
8.根据权利要求7所述的ー种高炉数据监控过滤方法，其特征在于料尺数据包括采样间隔10秒、滞后时间O秒、报警上限I lm、报警上限II O. 5m、报警下限II 0m、报警下限IOm ;连续两批次料尺数据差包括采样间隔10秒、滞后时间O秒、报警上限I I. 3m、报警上限II lm、报警下限II Om、报警下限I Om ;当料尺数据高于O. 5m或高于lm，结果输出模块产生屏幕画面及发出声音报警，当连续两批次料尺数据差高于高于I. 3m或高于lm，结果输出模块产生屏幕画面及发出声音报警，然后，将报警数据值输送到ニ级规则库模块。
全文摘要
本发明公开一种高炉数据监控过滤方法，采用分级处理方法对高炉实际运行中的数据实施过滤；根据高炉工艺情况，建立一级规则库模块，监控高炉单参数的变化和波动；建立二级规则库模块，监控高炉多参数共同的变化和波动；根据对数据的监控评价结果，及时预警或修正高炉的异常状况；根据需要灵活调整一级规则库和二级规则库。本发明解决了以往规则库修改不便(需专家参与修改)、维护困难、结构复杂、结论模糊等问题，同时也达到了减少炉况波动，保证炉况稳定顺行，提高高炉生产效率，减少能源消耗的目的。
文档编号G05B19/418GK102830659SQ201110160060
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者李连成, 车玉满, 孙鹏, 孙波, 郭天永, 姚硕 申请人:鞍钢股份有限公司