[发明专利]高炉生产过程控制信息智能化系统

说明书

技术领域

本发明涉及高炉炼铁生产过程的控制技术领域，具体地说涉及高炉炼铁生产过程控制的信息智能化系统。

背景技术

自20世纪70年代，高炉炼铁过程的自动化控制，已成为该领域的技术人员重点研究的对象，但是，由于该项技术涉及炼铁工艺技术、计算机信息技术、自动控制技术和数学模型技术等方面多学科交叉研究，技术难度大，因此，迄今为止高炉炼铁生产过程完全自动化，仍未达到令人满意的程度，尤其是高炉炼铁生产过程的信息化、智能化，仍然是本领域的技术人员研究追求的目标。首钢总公司与北京科技大学合作的发明专利：“人工智能高炉冶炼专家系统”(其专利申请号为93108671.X)，是一种全面控制高炉过程的方法，从高炉传感器上采集数据，根据专家的经验和知识及模糊关系矩阵构成的知识库，对在线收集的数据进行比较、推理、判断高炉炉体状态、冶炼进程的顺利状态和热状态，根据预报结果，实现高炉过程调节和控制。浙江大学的发明专利“利用智能控制系统控制高炉冶炼的方法”(专利申请号为：02137569.0)，包括在高炉主控室设置1号、2号两个优化站，它们与若干个操作站组成主控室局域网，作为工长操作平台；在炼铁厂设置服务器与各控制工序终端联网，组成炼铁厂局域网。在1号优化站设置智能控制软件模块，在2号优化站设置按冶炼程序流程自动显示智能控制图表和故障指示图表的模块，以保持高炉在最佳状态下运行。然而，现有技术的不足之处在于其数学模型计算方法单一，与复杂多变的高炉工艺特点相结合的程度仍显得不够紧密，影响了其施行和应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了网络覆盖面宽，数据信息综合利用效果好，高炉生产过程中发生现象可视化的高炉生产过程控制的信息智能化系统。

本发明是采用如下技术方案来实现的：

一种高炉生产过程信息智能化系统，包括数据采集与通讯、数据预处理、数据库、显示反馈、数学模型，所述的数据采集与通讯采用串口通讯技术，以保证一级计算机网络系统安全；所述数据预处理，即按照高炉工艺特点，对不同类型数据采用一一对应的时间次序作技术处理；所述的数据库是由基础数据、专家知识库、推理机推理的中间结果，形成生产过程实时数据和经优化处理的历史数据所构成的数据平台；所述的数学模型，包括利用推理机设计，对高炉工作状态评价；煤气流分布识别与优化；炉料分布；铜冷却器渣皮脱落、结厚判断；炉缸堆积与炉墙结厚判断，该数学模型部件级与显示反馈级形成闭环连接。以实现对生产过程等信息智能控制。

所述的推理机设计，是利用数据库技术设计事件表，表中规则从参数中提出特征值，有逻辑推理也有模糊推理，使用事件触发器启动推理机，保证推理过程简捷、便利，对炉况判断方向明确。

所述的煤气流分布识别与优化，设有冷却水流量进水温度对十字测温数据的补偿计算方法；设有炉喉煤气流速在径向分布计算方法；设有煤气流速对不同粒度烧结矿、球团矿、焦炭流化作用判断，确保识别结果切合实际以达优化。

所述的炉料分布，其原始料面利用开炉实际测量数据确定；炉料参数测量，各种炉料静态堆角采用圆柱桶进行测量；料层厚度变化，采用数据模拟计算方法。

所述的铜冷却器渣皮脱落、结厚判断，设有渣皮与检测温度的对应关系，采用传热学原理反推渣皮脱落、渣皮结厚的状态。

所述的炉缸堆积、炉墙结厚判断，采用1150℃等温线形状变化幅度来对炉缸堆积、炉墙结厚状况做出判断。

与现有技术相比本发明的优点在于：计算机网络覆盖面更宽了，数据信息综合利用效果大有进步，智能控制系统在数据处理、技术分析、操作控制上的应用，大大提高了炼铁生产过程的信息化水平与科学管理水平。

智能化数学模型的建立，特别多目标化模型，可对高炉工作状态作出简捷、便利、方向明确的判断，为优化控制冶炼进程提供了科学依据。对煤气流分布识别与优化模块的设立，克服了由于十字测温没备通水保护而导致对温度的影响，确保识别结果更加符合实际。

附图说明

图1为本发明的结构示意框图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细地描述。高炉生产过程信息智能化装置，是以高炉为核心其它附属工序为辅助的计算机网络中的核心部分，它包括数据采集与通讯、数据预处理、数据库、显示反馈、数学模型等部分。在数据采集与通讯级，利用串口技术与一级计算机通讯采集生产数据，这样可防止计算机病毒的入侵以保护生产用计算机一级系统安全可靠、稳妥运行。在数据预处理级，是按照高炉的工艺特点对不同类型数据采用一一对应的时间次序作技术处理。在数据库级，是由基础数据专家知识库、推理机推理的中间结果，形成生产过程实时数据和经优化处理的历史数据所构成的数据平台。在数学模型级，它包括利用推理机设计，对高炉工作状态作评价；煤气流分布识别与优化；炉料分布；铜冷却器渣皮脱落、结厚判断；炉缸堆积与炉墙结厚判断，该数据模型级与显示反馈级构成环闭连接，以完成对生产过程的智能控制。所述的高炉工作状况评价，即利用数据库技术设计事件表，表中规则从参数中提出特征值，既有简单的逻辑推理也有模糊推理，使用事件触发器启动推理机，以保证过程简捷、便利，对炉况判断方向明确。所述的煤气流分布识别与优化，设有冷却水流量进水温度对十字测温数据的补偿计算方法，设有炉喉煤气流速在径向分布计算方法；设有煤气流速对不同粒度烧结矿、球团矿、焦炭流化作用判断，确保识别结果贴合实际以达优化。所述炉料分布，因炉料分布形状受料线、装料制度、原始料面形状、炉料参数影响，其原始料面利用开炉实际测量数据确定。炉料参数测量：各种炉料静态堆角，使用直径为1m高度为1m的圆柱桶进行测量；各种炉料动态堆角取决于炉料间滚动磨擦作用、阻尼作用，以及在二者作用下的滚动距离。料层厚度变化，采用数值模拟计算方法。所述的铜冷却器渣皮脱落、结厚判断，设有渣皮与检测温度的对应关系，利用传热学原理反推渣皮脱落、渣皮结厚的状态。所述的炉缸堆积、炉墙结厚判断，采用1150℃等温线形状变化幅度，来对炉缸堆积、炉墙结厚状况做出判断。