本發(fā)明涉及智能控制，具體地說，涉及一種酸浴塑化槽及其控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在化纖行業(yè)的發(fā)展中，各種新型的纖維產(chǎn)品越來越多，在粘膠短纖維的生產(chǎn)中，酸站要將符合要求的酸浴送到紡絲機(jī)的酸浴槽中，來確保紡絲機(jī)的正常運(yùn)行，酸浴處理是紡絲的一個重要的過程，紡絲在進(jìn)入紡絲機(jī)要先經(jīng)過酸浴處理，酸浴質(zhì)量的好壞直接影響到成品的好壞，不穩(wěn)定的液位會導(dǎo)致生產(chǎn)過程不穩(wěn)定，影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，液位過高導(dǎo)致槽體結(jié)構(gòu)受損，液位過低導(dǎo)致加熱元件過熱損壞因此，現(xiàn)有技術(shù)中，液位的預(yù)測未考慮溫度的影響因素，溫度的變化會導(dǎo)致液體體積發(fā)生變化，進(jìn)而影響液位，未考慮溫度的影響會導(dǎo)致液位過高而溢出，或液位過低而無法滿足生產(chǎn)需求，因此，設(shè)計一種酸浴塑化槽及其控制系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種酸浴塑化槽及其控制系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的液位的預(yù)測未考慮溫度的影響因素，導(dǎo)致液位過高而溢出，或液位過低而無法滿足生產(chǎn)需求的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明目的在于提供了一種酸浴塑化槽及其控制系統(tǒng)，包括：

3、數(shù)據(jù)收集單元：用于收集槽體中與硫酸溶液有關(guān)的實時數(shù)據(jù)，其中，實時數(shù)據(jù)包括硫酸溶液數(shù)據(jù)、硫酸溶液濃度數(shù)據(jù)、硫酸溶液在槽體中的液位數(shù)據(jù)以及對硫酸溶液加熱系統(tǒng)的輸入功率；

4、數(shù)據(jù)處理中心：用于根據(jù)收集到的與硫酸溶液相關(guān)的實時數(shù)據(jù)得到硫酸溶液溫度的變化趨勢，根據(jù)溫度的變化趨勢得到硫酸溶液濃度調(diào)整值，并同時調(diào)整濃度與硫酸溶液液位之間的平衡，并在調(diào)整濃度與液位之間的平衡時引入溫度與液位之間的關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化；

5、其中，數(shù)據(jù)處理中心包括存儲處理模塊、分析預(yù)測模塊和調(diào)整驗證模塊；

6、執(zhí)行控制單元：用于更新槽體中硫酸溶液的濃度調(diào)整值，并持續(xù)觀察槽體內(nèi)部的情況，若出現(xiàn)異常情況則進(jìn)行報警。

7、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述數(shù)據(jù)處理中心還包括控制器，所述分析預(yù)測模塊的操作在控制器中執(zhí)行，所述控制器能夠?qū)斎氲膮?shù)進(jìn)行驗證。

8、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述數(shù)據(jù)處理中心中，存儲處理模塊用于存儲收集到的與硫酸溶液相關(guān)的實時數(shù)據(jù)以及與硫酸溶液相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)，并對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

9、分析預(yù)測模塊用于根據(jù)存儲處理模塊的數(shù)據(jù)，預(yù)測硫酸溶液溫度的變化趨勢，并根據(jù)溫度的變化趨勢得到硫酸溶液濃度調(diào)整值，并根據(jù)濃度調(diào)整值調(diào)整濃度與硫酸溶液液位之間的平衡，在預(yù)測液位正常的情況下，將濃度調(diào)整值傳輸至調(diào)整驗證模塊，并根據(jù)調(diào)整驗證模塊反饋的結(jié)果，繼續(xù)調(diào)整濃度值；

10、調(diào)整驗證模塊用于根據(jù)分析預(yù)測模塊傳輸?shù)臐舛戎?，調(diào)整控制器中的參數(shù)，持續(xù)監(jiān)測控制器中的液位值，判斷液位是否超過預(yù)設(shè)的安全閾值，如果液位值持續(xù)未超過預(yù)設(shè)的安全閾值則將濃度調(diào)整值傳輸至執(zhí)行控制單元，反之，將判斷的結(jié)果反饋至分析預(yù)測模塊。

11、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述分析預(yù)測模塊中涉及的根據(jù)存儲處理模塊的數(shù)據(jù)，預(yù)測硫酸溶液溫度的變化趨勢，具體如下：

12、s1、從存儲處理模塊中的數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵特征，并將關(guān)鍵特征標(biāo)準(zhǔn)化到相同的尺度；其中，關(guān)鍵特征包括時間序列數(shù)據(jù)的滑動窗口平均值、溫度的變化率、加熱系統(tǒng)的輸入功率；

13、s2、構(gòu)建lstm模型：

14、lstm單元的內(nèi)部狀態(tài)：

15、；

16、其中，為當(dāng)前時間步的單元狀態(tài)；為遺忘門的輸出；為前一時間步的單元狀態(tài)；為輸入門的輸出；為候選單元狀態(tài)；表示逐元素乘法；

17、lstm單元的輸出：

18、；

19、其中，為當(dāng)前時間步的隱藏狀態(tài)；為輸出門的輸出；為雙曲正切函數(shù)；

20、；

21、；

22、；

23、其中，為sigmoid激活函數(shù)；為遺忘門的權(quán)重矩陣；為前一時間步的單元狀態(tài)；為輸入的特征向量；；為遺忘門的偏置項；為輸入門的權(quán)重矩陣；為輸入門的偏置項；為輸出門的權(quán)重矩陣；為輸出門的偏置項；

24、；

25、其中，為候選單元的權(quán)重矩陣；為候選單元的偏置項；

26、；

27、其中，為預(yù)測的硫酸溶液在時間時刻的溫度值；為從隱藏狀態(tài)到輸出層的權(quán)重矩陣；為輸出層的偏置項。

28、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述分析預(yù)測模塊中涉及的根據(jù)溫度的變化趨勢得到硫酸溶液濃度調(diào)整值，具體如下：

29、；

30、其中，為硫酸溶液在溫度時的溶解度；為硫酸溶液在基準(zhǔn)溫度下的溶解度；為溫度系數(shù)；為硫酸溶液當(dāng)前溫度；為硫酸溶液基準(zhǔn)溫度；

31、；

32、其中，為硫酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量；為硫酸溶液所需維持的濃度；為溶質(zhì)的體積；

33、；

34、其中，為在溫度下硫酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量；

35、；

36、其中，為溶質(zhì)質(zhì)量的變化量；

37、如果，即溶質(zhì)質(zhì)量增加，則需要向硫酸溶液中添加稀釋液；如果，即溶質(zhì)質(zhì)量減少，則需要向硫酸溶液中添加溶質(zhì)；

38、使得最終溶質(zhì)的質(zhì)量滿足設(shè)定濃度的要求，即滿足：；為槽體的體積，為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。

39、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述分析預(yù)測模塊中涉及的根據(jù)濃度調(diào)整值調(diào)整濃度與硫酸溶液液位之間的平衡，具體如下：

40、；

41、其中，為增加溶質(zhì)后的硫酸溶液體積；為硫酸溶液的密度；

42、；

43、其中，為硫酸溶液增加的高度；為槽體上方長方體的底面積；

44、；

45、其中，為硫酸溶液液位值；為硫酸溶液的的原始高度；

46、如果，則在調(diào)整濃度前減少槽體中的硫酸溶液體積，為容器的最大安全液體高度；

47、；

48、其中，為需要減少的為硫酸溶液的的體積。

49、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在調(diào)整所述濃度與液位之間的平衡時引入溫度與液位之間的關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化，具體為：

50、?；

51、其中，為硫酸溶液蒸發(fā)速率；為比例常數(shù)；為在溫度下的飽和蒸汽壓；為實際蒸汽壓；

52、；

53、其中，為硫酸溶液在單位時間內(nèi)蒸發(fā)的體積；為時間間隔；

54、則：

55、；

56、其中，為硫酸溶液受溫度影響降低的高度；

57、；

58、其中，為優(yōu)化后的液位值；

59、如果，則在調(diào)整濃度前減少槽體中的硫酸溶液體積。

60、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述執(zhí)行控制單元中的異常情況包括硫酸溶液溫度超過其安全閾值，硫酸溶液液位超過其安全閾值，硫酸溶液濃度超過其安全閾值，只要有一種情況出現(xiàn)則進(jìn)行報警。

61、提供一種酸浴塑化槽，包括槽體，所述槽體內(nèi)壁安裝有溫度傳感器、濃度傳感器以及液位傳感器，所述溫度傳感器用于檢測硫酸溶液的溫度數(shù)據(jù)，所述濃度傳感器用于檢測硫酸溶液的濃度數(shù)據(jù)，所述液位傳感器用于監(jiān)測硫酸溶液的液位數(shù)據(jù)，所述槽體內(nèi)部靠近底部設(shè)有蒸汽管，所述蒸汽管連接硫酸溶液加熱系統(tǒng)，硫酸溶液加熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)蒸汽管的溫度，從而控制硫酸溶液的溫度，所述槽體底部連通有排水管，當(dāng)需要減少硫酸溶液的體積時，將硫酸溶液從排水管排出，所述排水管上方設(shè)有控制閥門。

62、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述槽體的一側(cè)鉸接安裝有透明蓋，所述透明蓋外表面固定安裝有把手，所述透明蓋內(nèi)表面固定安裝有若干壓絲件，且所述透明蓋內(nèi)表面的兩側(cè)均固定安裝有導(dǎo)絲口，所述槽體上貫穿開設(shè)有若干軟管，所述軟管用于排出硫酸溶液的蒸汽，若干所述軟管與若干壓絲件均勻分布。

63、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

64、該一種酸浴塑化槽及其控制系統(tǒng)中，通過考慮硫酸溶液的溫度對硫酸溶液的體積的影響，可以更準(zhǔn)確地預(yù)測硫酸溶液液位的變化，從而避免意外溢出或不足的情況，通過對硫酸溶液液位的精確控制，可以降低槽體損壞的風(fēng)險，從而減少維護(hù)成本，系統(tǒng)能夠更好地適應(yīng)環(huán)境溫度的變化，提高了其在不同環(huán)境條件下的適應(yīng)能力。