[发明专利]基于决策树方法的蒸汽管网调度规则系统

说明书

技术领域

本发明属于蒸汽管网调度规则技术领域，特别是提供一种基于决策树方法的蒸汽管网调度规则系统，实现了蒸汽管网调度规则的程序化，科学化。

背景技术

在大型联合钢铁企业里，蒸汽系统是具有大时滞、大惯性、变参数、非线性、多变量耦合等特点的复杂对象，面对这样的复杂运行状况，管理人员基本还是依靠多年来的生产所运行积累下的经验指挥系统运行，难以避免发生放空、降质使用等情况，造成极大的浪费。这样必然导致调度的盲目性和管网运行的低效。同时由于生产量、季节性变化等原因蒸汽用量会随之发生变化，对蒸汽系统的优化调度与管理是相关企业节能增效减少环境污染的有效措施。建立基于决策树的调度规则库，结合企业调度规则库，合理优化蒸汽管网调度，可大大降低人工调度的盲目性和滞后性，从而提高蒸汽系统调度水平。

决策树算法是一种以决策树这种数据结构为基础的分类算法。决策树是一个类似于流程图的树结构，其中每个内部结点表示一个属性上的测试，每个分枝代表一个测试输出，而每个树叶结点代表一个类或类分布。在给未知的样本分类时，由树根开始对该样本中对象的属性按照顺序逐个测试其值，并且沿着符合条件的分枝向下走，直至到达某个叶结点，这个叶结点代表的类则为该对象所属的类。基于决策树方法，建立钢铁企业蒸汽管网调度规则决策树系统。根据决策树原理的系统熵及决策属性等方法，结合现有企业调度规则库、专家知识库以及事实库，以典型的决策树ID3算法建立钢铁企业蒸汽管网调度规则决策树系统，使得管网调度策略更加合理安全，有效降低管网波动范围

本发明将建立一种科学的蒸汽管网调度规则系统，可科学合理的建立蒸汽管网调度规则系统，减少管网波动，保障管网高效安全运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于决策树方法的蒸汽管网调度规则系统，实现了蒸汽管网调度规则的程序科学化，使得管网运行更加科学合理。系统采用自顶向下递归的分治方式来构建，从训练样本集以及与其相关的属性开始构造。随着决策树的不断深层次构造，训练样本集将递归地被划分为几个较小的子集。树根与各节点之间的路径对应着一条关联规则，因此整个决策树也就对应着一组完整的关联规则。

本发明硬件系统包括关系数据库服务器，实时数据库服务器，应用服务器，工程师站。关系数据库服务器与工程师站和应用服务器相连，应用服务器除与关系数据库服务器相连外，还与实时数据库和工程师站相连，保持三者之间数据交换。应用模块包括关系数据库，数据采集模块，调度规则结果显示模块，决策树规则库生成模块。其中调度规则结果显示模块部署在工程师站，决策树规则库模块部署在应用服务器，关系数据库部署在关系数据库服务器，数据采集模块部署在实时数据库。

关系数据库是显示模块与决策树规则库模块之间的数据通讯媒介。决策树规则库模块将生成的决策规则写入关系数据库，显示模块再从关系数据库中读出并予以显示。

关系数据库：存储用于调度记录、决策树规则库、显示的数据。

数据采集模块：由实时数据库和现场采集仪表以及传输网络组成；现场采集仪表将信息实时传入实时数据库中；

调度规则结果显示模块：数据接口部分，为决策树算法提供数据输入功能，包括读取数据文件；

决策树规则库模块：包括1、树根是从代表训练样本集的单个节点开始的；2、训练样本集属于同一个类的节点为树叶，并对该类进行标记；3、否则以信息增益度量为分裂准则，选择可以实现最好地样本分类的属性作为该节点的分裂属性；4、为分裂属性的每个已知值创建一个分枝，并以此为依据划分样本集；5、使用上述同样的过程，递归地形成每个划分的样本决策树。一旦某个属性出现在某个节点上，则其后代就不必再考虑了；6、当满足下列条件之一时，递归划分步骤停止：a)给定节点的所有样本集同属一个类；b)没有剩余属性可以用来对样本进行进一步的划分；c)分枝中无样本。

1、数据集划分前的熵：

对于有s个数据样本集合S，其中分类属性C有m个不同的离散取值c₁，c₂，…，c_m(即数据样本S最终要被分成m个类别)。分类属性值为c₁，c₂，…，c_m的样本数分别s₁，s₂，…，s_m。那么划分之前，样本集S的总熵(期望信息)为：