一种基于物联网的水泥煅烧对流循环抽风监测管理系统的制作方法

本发明属于水泥煅烧管理，具体而言，涉及一种基于物联网的水泥煅烧对流循环抽风监测管理系统。

背景技术：

1、水泥煅烧是水泥生产中的关键环节，直接影响产品的质量和生产效率。传统的水泥煅烧过程中负压抽风方式常被采用，但由于其存在易造成炉内气流不稳定、熟料分布不均匀以及热效率低下等诸多弊端，微正压对流循环抽风系统逐渐受到关注。

2、相对于传统的负压方式，微正压对流循环抽风能够更好地控制炉内的气流分布，使得熟料在煅烧过程中分布更为均匀。然而，仅仅采用微正压对流循环抽风系统并不足够。为了确保系统的稳定运行和最大化其效益，需要一个有效的监测管理系统进行实时监控和数据分析，基于物联网的水泥煅烧对流循环抽风监测管理系统应运而生。

3、现有技术针对水泥煅烧对流循环抽风监测管理虽满足一定要求，但仍存在局限性表现，具体为：1、现有技术缺乏针对水泥煅烧环境的微正压对流循环状态的自动化监测，且侧重于针对水泥煅烧环境的微正压状态进行考察，忽略水泥煅烧环境内气流是否有效进行对流循环，进而不足以保证煅烧环境的整体优化和产品质量的提高。

4、2、现有技术针对水泥煅烧环境的煅烧效益评估相对缺乏，使得即使水泥煅烧环境处于微正压对流循环状态，也无法及时确定当前状态是否真正有效地促进了水泥煅烧，进而导致水泥煅烧问题出现时，无法迅速找到原因并进行调整，从而影响生产效率和产品质量。

5、3、现有技术针对水泥煅烧环境参数的调整分析相对浅显，不仅未能深入挖掘气流流量和气流流速等关键参数与水泥回转窑内煅烧状态之间的内在联系，还未能合理有效地考虑到水泥煅烧环境参数调整对微正压状态的影响，可能导致水泥煅烧环境气压的变化，进而使得原本稳定的微正压状态可能失效，从而影响水泥煅烧的稳定性和效率。

技术实现思路

1、为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种基于物联网的水泥煅烧对流循环抽风监测管理系统,能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于物联网的水泥煅烧对流循环抽风监测管理系统，包括：对流循环状态分析模块，用于采集水泥煅烧环境的相关气压参数，判定水泥煅烧环境是否处于微正压对流循环状态，若判定水泥煅烧环境是处于微正压对流循环状态，则执行水泥煅烧效益评估模块，反之执行水泥煅烧环境异常反馈模块。

3、水泥煅烧效益评估模块，用于采集水泥煅烧环境的相关煅烧参数，评估水泥煅烧环境的煅烧效益系数，若其大于或等于预设合理煅烧效益系数，则执行水泥煅烧环境正常反馈模块，反之执行水泥煅烧环境调整模块。

4、水泥煅烧环境调整模块，用于采集水泥煅烧环境的窑内监测参数，分析水泥回转窑内气流流量和气流流速的调整需求及其对应调整参数，据此进行相应调整处理。

5、水泥煅烧环境异常反馈模块，用于进行水泥煅烧环境异常反馈。

6、水泥煅烧环境正常反馈模块，用于进行水泥煅烧环境正常反馈。

7、云数据库，用于存储水泥回转窑内气流流速合格度范围和气流流量合格度范围，存储特定水泥熟料产出的标准颜色灰度值，存储水泥回转窑内各区域的合理煅烧温度值、合理煅烧氧气含量和合理物料流速，存储水泥回转窑内相邻区域间合理煅烧温差值，存储单位气流流速对应水泥煅烧环境气压变化值。

8、优选地，所述相关气压参数包括水泥回转窑设定时间段内各设定时间点的窑口气压和窑尾气压烟气循环管道设定时间段内各设定时间点的管口气压和管尾气压其中i为设定时间段内各设定时间点的编号，i＝1,2，...，a。

9、所述相关煅烧参数包括设定时间段内煤耗量、电耗量、水泥熟料产量和水泥熟料产区图像。

10、所述窑内监测参数包括水泥回转窑窑口的单位时间预设空气流量、单位时间预设烟气流量以及预设气流流速、水泥回转窑内各区域设定时间段内各设定时间点的温度值、物料流速和氧气含量。

11、优选地，所述判定水泥煅烧环境是否处于微正压对流循环状态，包括：根据水泥煅烧环境的相关气压参数，分别计算水泥回转窑、烟气循环管道设定时间段内各设定时间点的头尾气压差，记为

12、计算水泥煅烧环境设定时间段内各设定时间点的平均气压

13、当满足条件时，则判定水泥煅烧环境处于微正压对流循环状态，反之判定水泥煅烧环境不处于微正压对流循环状态，其中y0为预设的大气标准气压，y′、y″分别为预设的微正压对流循环状态下水泥煅烧环境气压与大气标准气压间的最小允许偏差值和最大允许偏差值，0＜y′＜y″。

14、优选地，所述评估水泥煅烧环境的煅烧效益系数，包括：提取水泥煅烧环境的相关煅烧参数中设定时间段内煤耗量m煤、电耗量m电和水泥熟料产量由公式得到水泥煅烧环境设定时间段内的经济能耗系数，其中k1、k2分别为预设的水泥煅烧环境在微正压对流循环状态下的煤耗率、电耗率的合理阈值。

15、提取水泥煅烧环境的相关煅烧参数中设定时间段内水泥熟料产区图像，识别并分割图像内各水泥熟料的轮廓区域，标记为各水泥熟料表面图像，分析各水泥熟料的基础质量评估系数δj，其中j为各水泥熟料的编号，j＝1,2，...，n，计算水泥煅烧环境设定时间段内的煅烧质量系数β2，其中δ0为预设的水泥熟料基础质量评估系数的合理阈值，e为自然常数，n为水泥熟料数量。

16、由公式得到水泥煅烧环境的煅烧效益系数，其中分别为预设的水泥煅烧环境设定时间段内的经济能耗系数、煅烧质量系数对应权重占比。

17、优选地，所述分析各水泥熟料的基础质量评估系数，包括：通过对各水泥熟料表面图像进行预处理和二值化处理，获取各水泥熟料表面图像内各像素与其水平相邻像素间的灰度差异值xjq，其中q为水泥熟料表面图像内各像素的编号，q＝1,2，...，p，计算各水泥熟料的基础平整度hj,其中x0为预设的水平相邻像素间合理灰度差异阈值。

18、进一步将各水泥熟料表面图像转化为rgb颜色空间，获取各水泥熟料表面图像内各像素的颜色灰度值gjq，结合云数据库中存储的特定水泥熟料产出的标准颜色灰度值g0，计算各水泥熟料的基础颜色达标度sj，其中δg为预设的颜色灰度合理偏差阈值，p为水泥熟料表面图像内像素数量。

19、通过识别水泥煅烧设定时间段内各水泥熟料表面图像内的裂纹特征，获取各水泥熟料表面各裂纹的长度ljr，其中r为水泥熟料表面各裂纹的编号，r＝1,2，...，w，计算各水泥熟料的基础缺陷程度指数fj，

20、进而由公式得到各水泥熟料的基础质量评估系数。

21、优选地，所述分析水泥回转窑内气流流量的调整需求，包括：根据水泥煅烧环境的窑内监测参数中水泥回转窑内各区域设定时间段内各设定时间点的温度值tib和氧气含量uib，其中b为水泥回转窑内各区域的编号，b＝1,2，...，d，结合云数据库中存储的水泥回转窑内各区域的合理煅烧温度值t0和合理煅烧氧气含量u0，计算水泥回转窑内的气流流量合格度ψ，其中a为设定时间段内设定时间点数量。

22、提取云数据库存储的水泥回转窑内气流流量合格度范围的上限值ψmax和下限值ψmin，若ψmin≤ψ≤ψmax，则表示水泥回转窑内气流流量不存在调整需求，反之表示水泥回转窑内气流流量存在调整需求。

23、优选地，所述分析水泥回转窑内气流流量的调整参数，包括：提取水泥煅烧环境的窑内监测参数中水泥回转窑窑口的单位时间预设空气流量c1和单位时间预设烟气流量c2，累加作为水泥回转窑窑口单位时间混合气流流量，并由公式得到水泥回转窑窑口单位时间的循环空气投入比。

24、若ψ＞ψmax，则由公式得到水泥回转窑窑口单位时间的循环空气上调投入比，π为180°，将其与水泥回转窑窑口单位时间混合气流流量的乘积作为烟气循环管道管口单位时间的烟气回收增加流量和水泥回转窑窑口单位时间空气投入缩减流量。

25、若ψ＜ψmin，则由公式得到水泥回转窑窑口单位时间的循环空气下调投入比，将其与水泥回转窑窑口单位时间混合气流流量的乘积作为烟气循环管道管口单位时间的烟气回收缩减流量和水泥回转窑窑口单位时间空气投入增加流量。

26、优选地，所述分析水泥回转窑内气流流速的调整需求，包括：根据水泥煅烧环境的窑内监测参数中水泥回转窑内各区域设定时间段内各设定时间点的温度值tib和物料流速vib，提取云数据库存储的水泥回转窑内相邻区域的合理煅烧温差值δt和合理物料流速v0，计算水泥回转窑内的气流流速合格度ζ，其中ti(b-1)为水泥回转窑内第b-1个区域设定时间段内第i个设定时间点的温度值。

27、提取云数据库存储的水泥回转窑内气流流速合格度范围的上限值ζmax和下限值ζmin，若ζmni≤ζ≤ζmax，则表示水泥回转窑内气流流速不存在调整需求，反之表示水泥回转窑内气流流速存在调整需求。

28、优选地，所述分析水泥回转窑内气流流速的调整参数，包括：提取水泥煅烧环境的窑内监测参数中水泥回转窑窑口的预设气流流速τ，并获取水泥煅烧环境当前时间点的平均气压当。

29、若ζ＞ζmax，根据云数据库中存储的单位气流流速对应水泥煅烧环境气压变化值由公式得到水泥回转窑内气流流速的限定下调流速，进而计算水泥回转窑内气流流速的下调流速τ下，

30、若ζ＜ζmin，由公式得到水泥回转窑内气流流速的限定上调流速，进而计算水泥回转窑内气流流速的上调流速τ上，

31、相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：(1)本发明通过水泥煅烧环境的相关气压参数，针对水泥回转窑、烟气循环管道设定时间段内各设定时间点的头尾气压差、水泥煅烧环境设定时间段内各设定时间点的平均气压综合判定水泥煅烧环境是否处于微正压对流循环状态，既保证水泥煅烧环境处于微正压状态，又有效了解水泥回转窑和烟气循环管道的气流流向情况，从而确保判定结果的科学性和准确性，为后续的水泥煅烧环境煅烧效益评估奠定基础。

32、(2)本发明通过从水泥煅烧环境设定时间段内的经济能耗系数、煅烧质量系数两个层面综合评估水泥煅烧环境的煅烧效益系数，合理考察当前微正压对流循环状态下对于煤耗、电耗以及水泥熟料实际煅烧质量的优化效果，为后续水泥煅烧环境参数调整提供实时的数据支持和决策依据。

33、(3)本发明通过设定时间段内水泥熟料产区图像，从像素的灰度特征、颜色特征以及图像裂纹特征，合理分析水泥熟料的基础平整度、基础颜色达标度和基础缺陷程度指数，有助于全面准确评估水泥熟料的煅烧质量，同时有效提升水泥熟料煅烧质量的评估效率。

34、(4)本发明从水泥回转窑窑内的温度和氧气含量两方面有效分析气流流量的调整需求以及具体调整方向，在保障水泥回转窑窑口混合气流流量不变的情况下，动态调整循环空气投入比，进而使得水泥煅烧环境内的微正压状态不受改变，优化能源利用效率的同时降低能源消耗，帮助提高产品的质量和产量。

35、(5)本发明从水泥回转窑窑内的温度差异和物料流速两方面合理考量气流流速的调整需求以及具体调整方向，在水泥煅烧环境气压允许波动范围内，有效调整气流流速的同时维持水泥煅烧环境内的微正压状态，有助于维持煅烧环境的稳定，既能够降低生产成本，又能够提高水泥煅烧的质量。