專利名稱：一種在線煤質(zhì)辨識裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于能源領(lǐng)域，涉及一種在線煤質(zhì)辨識裝置及方法。
背景技術(shù)：
判斷鍋爐燃燒穩(wěn)定狀態(tài)，分析燃燒不穩(wěn)定的原因，從而指導(dǎo)運行人員進行正確的操作，是很多火電廠所面臨的一個非常重要也是迫切需要解決的問題。針對這一問題，需要 對鍋爐燃燒穩(wěn)定性進行一些更深入的研究，對鍋爐燃燒狀況做出及時準(zhǔn)確的判斷，以便提 高機組運行的安全性和穩(wěn)定性，使鍋爐穩(wěn)定地燃燒，減少爐膛滅火和投油的次數(shù)，從而提高 整個機組運行的經(jīng)濟效益。入爐煤質(zhì)在線檢測已成為節(jié)能管理及燃燒優(yōu)化調(diào)整的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的基于化學(xué) 分析的煤質(zhì)檢測方法由于具有檢測結(jié)果準(zhǔn)確度較高、使用簡單的特點，在火力發(fā)電廠普遍 采用。但這種方法幾小時才能完成一次檢測，不能及時反映煤質(zhì)變化情況，難以滿足實時性 能計算及優(yōu)化的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上問題，本發(fā)明提供一種在線煤質(zhì)辨識裝置及方法，該裝置通過入爐 煤質(zhì)特征的自學(xué)習(xí)，不斷豐富煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，實現(xiàn)煤質(zhì)的準(zhǔn)確在線檢測。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下裝置一種在線煤質(zhì)辨識裝置，由電線、機柜、 控制電纜、現(xiàn)場控制箱、專用連接線和全光譜光電探頭組成，其中電線連接機柜，給整個裝 置供電，機柜通過控制電纜連接現(xiàn)場控制箱，現(xiàn)場控制箱通過專用連接線引出全光譜光電 探頭，通過全光譜光電探頭采集火焰信號。將信號通過現(xiàn)場控制箱進行初步的處理，再通過 控制電纜送入機柜，最后送入上位機。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下方法 步驟1 通過全光譜光電探頭采集火焰輻射信號；
步驟2 光信號通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，并對信號進行濾波、放大等處理；
步驟3 濾波放大后的電信號進入采集裝置，送到上位機的光譜分析及建模軟件單元；
步驟4:光譜分析及建模軟件單元通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)處理過程，得出煤質(zhì)特性。進一步地，所述步驟2是基于計算機技術(shù)和控制技術(shù)的智能化技術(shù)，對火焰特征 數(shù)據(jù)進行實時采集、放大、傳送、分析和處理，實時監(jiān)測現(xiàn)場火焰得到燃煤信息，將相應(yīng)的數(shù) 據(jù)送給控制系統(tǒng)及運值人員，為安全生產(chǎn)、優(yōu)化燃燒提供準(zhǔn)確信息。進一步地，步驟3中所述的光譜分析采用全光譜光電火焰檢測技術(shù)，全光譜光電 火焰檢測裝置具有光電掃描、全光譜特征測量、痕跡跟蹤的先進功能。進一步地，步驟3中所述建模軟件單元采用實時-高效-自適應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型， 該模型從煤的燃燒機理入手，開發(fā)出火焰特征與煤質(zhì)模型，通過建模、多維數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù) 庫管理等方式進行入爐煤質(zhì)的辨識。進一步地，光譜分析及建模軟件單元通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)自適應(yīng)過程，得出煤質(zhì)特性。所述光譜分析及建模軟件單元的系統(tǒng)工作流程為登錄界面和裝置主界面，其中主 界面的功能區(qū)域分為繪圖區(qū)、功能鍵和控制鍵三大部分
一、主界面中間黑色背景的區(qū)域為繪圖區(qū)，繪圖區(qū)是用來實時的顯示裝置采集到的火 焰輻射信號。繪圖區(qū)的左上角兩個標(biāo)簽分別是用來顯示不同探頭的火焰輻射信號情況，可 用鼠標(biāo)單擊標(biāo)簽來更換監(jiān)測的探頭情況。二、主界面右側(cè)六個按鈕上面三個是功能鍵部分，分別為數(shù)據(jù)采集及提取鍵、網(wǎng) 絡(luò)訓(xùn)練鍵、煤質(zhì)辨識鍵
1、數(shù)據(jù)采集及提取鍵是用來進行火焰輻射信號原始數(shù)據(jù)的采集和火焰輻射特征的數(shù) 據(jù)提取過程；
2、網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練鍵是用來將已得到的火焰輻射特征數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，從而建立起 特征模型；
3、煤質(zhì)辨識鍵是用來將采集到的火焰特征數(shù)據(jù) 進行辨識，從而得出現(xiàn)在正在燃燒煤質(zhì) 的熱值等信息。三、主界面右側(cè)六個按鈕下面三個是控制鍵部分，分別為設(shè)置鍵、開始鍵和退出 鍵
1、設(shè)置鍵是用來對裝置進行一些基本設(shè)置的按鍵，包括查看歷史記錄、添加用戶、刪除 用戶、探頭設(shè)置和離線辨識；
2、開始鍵是用來啟動裝置的按鍵，用來啟動整個裝置包括裝置的硬件和軟件部分；
3、退出鍵是用來退出裝置的按鍵； 在線煤質(zhì)辨識系統(tǒng)裝置操作說明
開始和停止，在單擊“開始鍵”后，就啟動了整個裝置包括裝置的硬件和軟件部分，使裝 置開始正常工作。此時，主界面繪圖區(qū)域會實時的顯示探頭所采集到的火焰信號經(jīng)過裝置 處理后的信號，此信號為原始的火焰輻射信號經(jīng)過后期處理后的得到的，它們直接反應(yīng)了 正在燃燒的煤粉的火焰輻射的情況。在單擊完“開始鍵”后，“退出鍵”失效，此時不允許退出程序。同時“開始鍵”會變 成“停止鍵”，此時單擊“停止鍵”裝置會恢復(fù)主界面原始狀態(tài)，并且整個裝置停止工作。數(shù)據(jù)采集及提取顯示的界面是用鼠標(biāo)單擊了“數(shù)據(jù)采集及提取鍵”后彈出的對話 框，需要注意的是在單擊“數(shù)據(jù)采集及提取鍵”以前需要先單擊“開始鍵”，然后才可以單擊 “數(shù)據(jù)采集及提取鍵”，如果沒有單擊“開始鍵”，裝置會提示您先單擊“開始鍵”。在單擊“數(shù) 據(jù)采集及提取鍵”后分別設(shè)置探頭對應(yīng)煤的熱值后單擊確定開始采集數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練此按鍵的目的是在采集了足夠多的煤質(zhì)數(shù)據(jù)和信息以后，將煤質(zhì)特征 數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練，即讓裝置經(jīng)過學(xué)習(xí)后“認識”已經(jīng)采集到的煤質(zhì)，并將學(xué)習(xí)的結(jié)果“記住”，從 而在以后的煤質(zhì)辨識工作中就能“認出”已經(jīng)學(xué)習(xí)過的煤質(zhì)信息，從而到達煤質(zhì)辨識的最終 目的。當(dāng)訓(xùn)練工作完成后會彈出對話框，提示網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練工作已經(jīng)完成。單擊確定后可以 繼續(xù)進行其他操作。煤質(zhì)辨識此功能是在完成網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練功能后才能夠進行的功能，并且也 是裝置長時間運行所顯示的界面。在單擊“煤質(zhì)辨識鍵”之前需要先單擊“開始鍵”激活裝 置，否則裝置會給出提示。煤質(zhì)辨識功能就是將新采集的火焰輻射信號和經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練后裝置已經(jīng)“認識并且記住”的煤質(zhì)信息進行“比較分析”，從而得出正在燃燒煤的相應(yīng)信息。設(shè)置有查看歷史記錄、添加用戶、刪除用戶、探頭設(shè)置、離線辨識等五項功能。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于通過入爐煤質(zhì)自學(xué)習(xí)，不斷豐富煤質(zhì)數(shù)據(jù)， 實現(xiàn)煤質(zhì)的準(zhǔn)確在線檢測。辨識后的煤質(zhì)數(shù)據(jù)以秒級的速度進行快速檢驗，并將檢驗數(shù)據(jù) 實時輸送給控制裝置(DCS)，作為主要生產(chǎn)指標(biāo)運算依據(jù)，成為火力發(fā)電廠重要的前饋信 號，為磨煤機控制精度、多工況下給煤量、燃燒配風(fēng)、減溫水投放、燃燒優(yōu)化等提供最有效地 數(shù)值。


圖1為本發(fā)明所述一種在線煤質(zhì)辨識裝置的工作流程圖2為本發(fā)明所述一種在線煤質(zhì)辨識裝置的火焰特征提取示意圖； 圖3為本發(fā)明所述一種在線煤質(zhì)辨識裝置的火焰特征分析示意圖； 圖4為發(fā)明所述一種在線煤質(zhì)辨識裝置的結(jié)構(gòu)示意其中，1-電線、2-機柜、3-控制電纜、4-現(xiàn)場控制箱、5-專用連接線、6-全光譜光電探 頭、7-鍋爐。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。實施例1 參見圖4，一種在線煤質(zhì)辨識裝置由電線1、機柜2、控制電纜3、現(xiàn)場控 制箱4、專用連接線5和全光譜光電探頭6組成，其中電線1連接機柜2，給整個裝置供電， 機柜2通過控制電纜3連接現(xiàn)場控制箱4，現(xiàn)場控制箱4通過專用連接線5引出全光譜光電 探頭6，通過全光譜光電探頭6到鍋爐7中采集火焰。進一步地，主控機柜內(nèi)設(shè)全光譜光電傳感器、數(shù)據(jù)采集與處理單元，其中，火焰特 征轉(zhuǎn)化成光電信號，進入采集裝置，通過放大過濾后送到光譜分析及建模軟件單元，通過神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)自適應(yīng)過程，得出煤質(zhì)特性。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用以下方法，參見圖1所示 步驟1 通過全光譜光電探頭采集火焰輻射信號S1-S2 ；
步驟2 光信號通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，并對信號進行濾波、放大等處理S3 ； 步驟3 濾波放大后的電信號進入采集裝置，送到上位機的光譜分析及建模軟件單元
S4 ；
步驟4:光譜分析及建模軟件單元通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)處理過程，得出煤質(zhì)特性 S5-S6。進一步地，所述步驟2是基于計算機技術(shù)和控制技術(shù)的智能化技術(shù)，對火焰S7特 征數(shù)據(jù)進行實時采集、放大、傳送、分析和處理S8，實時監(jiān)測現(xiàn)場火焰得到燃煤信息，將相應(yīng) 的數(shù)據(jù)送給控制系統(tǒng)及運值人員，為安全生產(chǎn)、優(yōu)化燃燒提供準(zhǔn)確火焰信號S9，參見圖2所示。進一步地，所述步驟3中光譜分析及建模軟件單元S4采用全光譜光電火焰檢測技 術(shù)及實時-高效-自適應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，參見圖3所示，其中①全光譜光電火焰檢測技術(shù)
全光譜光電火焰檢測裝置具有光電掃描、全光譜特征測量、痕跡跟蹤的先進功能?？捎?于識別燃煤煤質(zhì)、監(jiān)測火焰穩(wěn)定性和燃燒工況等。實時-高效-自適應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型
從煤的燃燒機理入手，開發(fā)出火焰特征與煤質(zhì)模型，通過建模、多維數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)庫 管理等方式進行入爐煤質(zhì)的辨識。在線煤質(zhì)辨識系統(tǒng)裝置功能介紹
所述系統(tǒng)包括登錄界面和裝置主界面，其中主界面的功能區(qū)域分為繪圖區(qū)、功能鍵和 控制鍵三大部分 一、主界面中間黑色背景的區(qū)域為繪圖區(qū)，繪圖區(qū)是用來實時的顯示裝置采集到的火 焰輻射信號。繪圖區(qū)的左上角兩個標(biāo)簽分別是用來顯示不同探頭的火焰輻射信號情況，可 用鼠標(biāo)單擊標(biāo)簽來更換監(jiān)測的探頭情況。二、主界面右側(cè)六個按鈕上面三個是功能鍵部分，分別為數(shù)據(jù)采集及提取鍵、網(wǎng)絡(luò) 訓(xùn)練鍵、煤質(zhì)辨識鍵
1、數(shù)據(jù)采集及提取鍵是用來進行火焰輻射信號原始數(shù)據(jù)的采集和火焰輻射特征的數(shù) 據(jù)提取過程；
2、網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練鍵是用來將已得到的火焰輻射特征數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，從而建立起 特征模型；
3、煤質(zhì)辨識鍵是用來將采集到的火焰特征數(shù)據(jù)進行辨識，從而得出現(xiàn)在正在燃燒煤質(zhì) 的熱值等信息。三、主界面右側(cè)六個按鈕下面三個是控制鍵部分，分別為設(shè)置鍵、開始鍵和退出 鍵
1、設(shè)置鍵是用來對裝置進行一些基本設(shè)置的按鍵，包括查看歷史記錄、添加用戶、刪除 用戶、探頭設(shè)置和離線辨識；
2、開始鍵是用來啟動裝置的按鍵，用來啟動整個裝置包括裝置的硬件和軟件部分；
3、退出鍵是用來退出裝置的按鍵。在線煤質(zhì)辨識系統(tǒng)裝置操作說明
開始和停止，在單擊“開始鍵”后，就啟動了整個裝置包括裝置的硬件和軟件部分，使裝 置開始正常工作。此時，主界面繪圖區(qū)域會實時的顯示探頭所采集到的火焰信號經(jīng)過裝置 處理后的信號，此信號為原始的火焰輻射信號經(jīng)過后期處理后的得到的，它們直接反應(yīng)了 正在燃燒的煤粉的火焰輻射的情況。在單擊完“開始鍵”后，“退出鍵”失效，此時不允許退出程序。同時“開始鍵”會變 成“停止鍵”，此時單擊“停止鍵”裝置會恢復(fù)主界面原始狀態(tài)，并且整個裝置停止工作。數(shù)據(jù)采集及提取顯示的界面是用鼠標(biāo)單擊了“數(shù)據(jù)采集及提取鍵”后彈出的對話 框，需要注意的是在單擊“數(shù)據(jù)采集及提取鍵”以前需要先單擊“開始鍵”，然后才可以單擊 “數(shù)據(jù)采集及提取鍵”，如果沒有單擊“開始鍵”，裝置會提示您先單擊“開始鍵”。在單擊“數(shù) 據(jù)采集及提取鍵”后分別設(shè)置探頭對應(yīng)煤的熱值后單擊確定開始采集數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練此按鍵的目的是在采集了足夠多的煤質(zhì)數(shù)據(jù)和信息以后，將煤質(zhì)特征 數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練，即讓裝置經(jīng)過學(xué)習(xí)后“認識”已經(jīng)采集到的煤質(zhì)，并將學(xué)習(xí)的結(jié)果“記住”，從而在以后的煤質(zhì)辨識工作中就能“認出”已經(jīng)學(xué)習(xí)過的煤質(zhì)信息，從而到達煤質(zhì)辨識的最終 目的。當(dāng)訓(xùn)練工作完成后會彈出圖對話框，提示網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練工作已經(jīng)完成。單擊確定后可 以繼續(xù)進行其他操作。煤質(zhì)辨識此功能是在完成網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練功能后才能夠進行的功能，并 且也是裝置長時間運行所顯示的界面。在單擊“煤質(zhì)辨識鍵”之前需要先單擊“開始鍵”激 活裝置，否則裝置會給出提示。煤質(zhì)辨識功能就是將新采集的火焰輻射信號和經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)訓(xùn) 練后裝置已經(jīng)“認識并且記住”的煤質(zhì)信息進行“比較分析”，從而得出正在燃燒煤的相應(yīng)信 肩、ο
設(shè)置有查看歷史記錄、添加用戶、刪除用戶、探頭設(shè)置、離線辨識等五項功能。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在 本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種在線煤質(zhì)辨識裝置，包括機柜(2)、控制電纜(3)、現(xiàn)場控制箱(4)、專用連接線(5)和全光譜光電探頭(6)，機柜(2)通過控制電纜(3)連接現(xiàn)場控制箱(4)，現(xiàn)場控制箱(4)通過專用連接線(5)連接全光譜光電探頭(6)，其特征在于所述機柜(2)主控機柜內(nèi)設(shè)數(shù)據(jù)采集與處理單元，并且全光譜光電探頭通過控制電纜、現(xiàn)場控制箱和專用連接線連接到數(shù)據(jù)采集與處理單元。
2.一種在線煤質(zhì)辨識方法，其特征在于所述方法包括以下步驟步驟1 通過全光譜光電探頭采集火焰輻射信號；步驟2 光信號通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，并對信號進行濾波、放大等處理；步驟3 濾波放大后的電信號進入采集裝置，送到上位機的光譜分析及建模軟件單元；步驟4:光譜分析及建模軟件單元通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)處理過程，得出煤質(zhì)特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟2所述技術(shù)是基于計算機技術(shù)和控 制技術(shù)的智能化技術(shù)，對火焰特征數(shù)據(jù)進行實時采集、放大、傳送、分析和處理，實時監(jiān)測現(xiàn) 場火焰得到燃煤特征信息，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)送給控制裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟3中所述的光譜分析采用全光譜光 電檢測技術(shù)，具有全光譜光電掃描、全光譜特征測量、痕跡跟蹤的先進功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟4中所述建模軟件單元采用實時-高 效_自適應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，該模型從煤的燃燒機理入手，利用火焰特征與煤質(zhì)模型，通過 建模、多維數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)庫管理方式進行入爐煤質(zhì)的辨識。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在線煤質(zhì)辨識裝置及方法，所述裝置由全光譜光電探頭、現(xiàn)場控制箱、數(shù)據(jù)采集與處理單元、主控機柜等組成，其中，主控機柜通過控制電纜連接現(xiàn)場控制箱，并用專用連接線連接全光譜光電探頭，探頭安裝在與現(xiàn)場火檢探頭等同的位置上，全光譜光電傳感器設(shè)置在全光譜光電探頭內(nèi)，火焰特征轉(zhuǎn)化成光電信號，進入采集裝置，通過放大濾波后送到光譜分析及建模軟件單元，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)處理過程，得出煤質(zhì)特性。整套裝置安裝簡便、對外部環(huán)境特別是裝置安全沒有影響。該裝置通過入爐煤質(zhì)自學(xué)習(xí)，不斷豐富煤質(zhì)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)煤質(zhì)的準(zhǔn)確在線檢測。
文檔編號G01N21/31GK101852728SQ20101019411
公開日2010年10月6日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者徐立軍 申請人:北京華圣金程科技有限公司