鋁型材擠壓機(jī)實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)及能耗異常檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁型材擠壓機(jī)實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)及能耗異常檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁型材生產(chǎn)企業(yè)屬于高能耗、高排放制造企業(yè)，擠壓生產(chǎn)的成本控制是企業(yè)關(guān)注 的重點(diǎn)問(wèn)題之一。為了保證擠壓生產(chǎn)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，對(duì)擠壓機(jī)能耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及能 耗異常檢測(cè)，是實(shí)現(xiàn)制造自動(dòng)化和清潔生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。此外，以擠壓機(jī)組、車間為單位對(duì) 生產(chǎn)節(jié)能情況進(jìn)行評(píng)估，可以有效地減少能源泄露、待機(jī)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、擠壓參數(shù)不恰當(dāng)?shù)饶芎?異常現(xiàn)象。
[0003] 目前鋁型材生產(chǎn)能源計(jì)量大部分采用人工計(jì)量的方式，需要工作人員走遍各個(gè)擠 壓機(jī)組記錄儀表數(shù)據(jù)，不僅由于廠房面積過(guò)大不能及時(shí)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)（一天采集一次），還 不能對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中的能耗異常問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的處理。
[0004] 目前采用的節(jié)能評(píng)估手段是采用未采用節(jié)能措施的單位產(chǎn)品的能耗與采用節(jié)能 措施后的單位產(chǎn)品的能耗進(jìn)行對(duì)比。然而這一方法存在嚴(yán)重的滯后性，隨著生產(chǎn)時(shí)間的不 同、機(jī)組工作人員的不同、生產(chǎn)產(chǎn)品的不同，這種評(píng)估方法會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的在于，提出一種應(yīng)用于鋁型材擠壓機(jī)的實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及能耗異常 檢測(cè)系統(tǒng)，從而實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)擠壓生產(chǎn)中的能耗數(shù)據(jù)，并可以根據(jù)能耗預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)擠壓生產(chǎn)中 的能耗異?，F(xiàn)象。
[0006] 為達(dá)此目的，本發(fā)明首先提供一種鋁型材擠壓機(jī)實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：安裝 于擠壓機(jī)用電線路上的智能電表；安裝于輔助加熱爐供熱管道上的智能天然氣表；所述數(shù) 字儀表均連接至串口服務(wù)器；所述串口服務(wù)器連接至交換機(jī)；所述交換機(jī)連接至監(jiān)控服務(wù) 器。
[0007] 如此設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)在鋁型材擠壓過(guò)程中的實(shí)時(shí)能耗采集和處理，節(jié)省人力操作， 提高效率，能夠?qū)嵤z測(cè)擠壓生產(chǎn)過(guò)程中的能耗數(shù)據(jù)，及時(shí)處理能耗異常的現(xiàn)象。
[0008] 其次，本發(fā)明提供了一種鋁型材擠壓機(jī)實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)及能耗異常檢測(cè)系統(tǒng)，其包 括：安裝于擠壓機(jī)用電線路上的智能電表；安裝于輔助加熱爐供熱管道上的智能天然氣 表；所述數(shù)字儀表均連接至串口服務(wù)器；所述串口服務(wù)器連接至交換機(jī)；所述交換機(jī)連接 至監(jiān)控服務(wù)器；
[0009] 還包含數(shù)據(jù)采集模塊和服務(wù)器控制模塊；
[0010] 其中所述數(shù)據(jù)采集模塊運(yùn)行于所述串口服務(wù)器，采集來(lái)自智能電表及智能天然氣 表的負(fù)載能耗數(shù)據(jù)，并將負(fù)載能耗數(shù)據(jù)傳遞至服務(wù)器控制模塊；
[0011] 所述服務(wù)器控制模塊運(yùn)行于監(jiān)控服務(wù)器，包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，訓(xùn)練模型模塊，預(yù)測(cè) 能耗區(qū)間模塊，能耗比較模塊；
[0012] 所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊接收數(shù)據(jù)采集模塊傳遞的負(fù)載能耗數(shù)據(jù)，將負(fù)載能耗數(shù)據(jù)根據(jù) 采集時(shí)間存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊還存儲(chǔ)對(duì)能耗產(chǎn)生影響的生產(chǎn)數(shù)據(jù)；
[0013] 所述訓(xùn)練模型模塊是基于回歸型支持向量機(jī)，使用監(jiān)控服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史負(fù) 載能耗數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)訓(xùn)練回歸型支持向量機(jī)；
[0014] 所述預(yù)測(cè)能耗區(qū)間模塊，以統(tǒng)計(jì)分析方法計(jì)算單位產(chǎn)品能耗的置信區(qū)間；
[0015] 所述能耗比較模塊，讀取實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)，與能耗置信區(qū)間進(jìn)行比較，得出擠壓能耗 正?；蚰芎漠惓?。
[0016] 其中，所述能耗比較模塊是從監(jiān)控服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取出擠壓機(jī)組單位產(chǎn)品 能耗的實(shí)際值Xt，以及回歸型支持向量機(jī)計(jì)算的單位產(chǎn)品能耗的預(yù)測(cè)值Xp，根據(jù)公式
十算所述單位產(chǎn)品的節(jié)能效果n。
[0017] 其中，所述訓(xùn)練模型模塊包括：將監(jiān)控服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取出的負(fù)載能耗數(shù)據(jù)和 生產(chǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為回歸型支持向量機(jī)模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的預(yù)處理，訓(xùn)練回歸型支持向量機(jī)模型 中的回歸函數(shù)f(x)。
[0018] 其中，所述輸入預(yù)處理是將負(fù)載能耗數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為回歸型支持向量機(jī)模 型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，即按照采集的時(shí)間，將負(fù)載能耗數(shù)據(jù){f(Xl)，f(x2)，. ..，f0〇}和對(duì)應(yīng)的生 產(chǎn)數(shù)據(jù){Xi,x2, ? ? ?，xn}作為一組數(shù)據(jù)<f(Xi),Xi>,i= 1，2, ? ? ?，n，用于訓(xùn)練回歸函數(shù)f(x) =w?x+b，w和b分別是擬合訓(xùn)練數(shù)據(jù)的超平面參數(shù)，訓(xùn)練過(guò)程即是通過(guò)求解方程的形式， 用多組數(shù)據(jù)<f(Xi)，Xi>,i= 1，2, ? ? ?，n計(jì)算超平面參數(shù)W和b的過(guò)程。
[0019] 其中，所述預(yù)測(cè)能耗區(qū)間模塊還包括：用于根據(jù)置信區(qū)間估計(jì)方法對(duì)監(jiān)控服務(wù)器 數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，給定置信度1-a，獲得能耗預(yù)測(cè)的正常區(qū)間。
[0020] 其中，單位擠壓鋁型材的預(yù)測(cè)耗電量為XI，X2,…Xn服從樣本分布（i!，0 2)，和 S2分別表示預(yù)測(cè)耗電量的樣本均值和樣本方差，則隨機(jī)變量
對(duì)于 給定的置信度l_t
其中P表示概率，則預(yù)測(cè)耗電量的均 f !n 值U的置信區(qū)間為
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)串口服務(wù)器讀取各個(gè)數(shù)字儀 表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，集中顯示擠壓生產(chǎn)的用電量、電壓、電流、用量、溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)（間 隔〈3秒），通過(guò)對(duì)擠壓生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到正常生產(chǎn)能耗置信區(qū)間，對(duì)擠壓生產(chǎn)中 的能耗異常現(xiàn)象能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并做出相應(yīng)的處理。基于回歸型支持向量機(jī)確定節(jié)能效果的 方法，其根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行能耗預(yù)測(cè)，與實(shí)際能耗值進(jìn)行比較，可以有效地避免數(shù)據(jù)的 滯后性。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是本發(fā)明鋁型材擠壓機(jī)實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0023] 圖2是本發(fā)明的基于回歸型支持向量機(jī)的擠壓異常能耗檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)流程圖。
[0024] 圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的某擠壓機(jī)組節(jié)能能效圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)與完整的說(shuō)明。可以理解的 是，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的 是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容。
[0026] 如圖1所示，其為本發(fā)明鋁型材擠壓機(jī)實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，顯示了硬件 部分的組成，其自底層至上層依次包含數(shù)字儀表、串口服務(wù)器、交換機(jī)和監(jiān)控服務(wù)器四層。 其中，底層數(shù)字儀表包括智能電表和智能天然氣表，智能電表安裝于擠壓機(jī)用電線路上，用 于采集用電量、電壓、電流、視在功率、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率等參數(shù)，該參數(shù) 又分為A、B、C三相和匯總；智能天然氣表安裝于輔助加熱爐供熱管道上，主要采集用量、溫 度、壓力、流量等4個(gè)參數(shù)。
[0027] 各層之間可以通過(guò)有線或無(wú)線的方式連接，本發(fā)明給出了一種有線的連接方式， 所述底層數(shù)字儀表與串口服務(wù)器通過(guò)RS-485接口相連，使用M0DBUS-RTU通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù) 據(jù)通信，該串口服務(wù)器采用M0XANP〇rt5430,串口端與儀表設(shè)備相連，網(wǎng)絡(luò)端與交換機(jī)相連， 并使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，串口服務(wù)器安裝于車間，用于串口和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中傳輸數(shù) 據(jù)，實(shí)現(xiàn)RS-485串口到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸；各個(gè)交換機(jī)通過(guò)局域網(wǎng)與監(jiān) 控服務(wù)器相連，傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)到監(jiān)控服務(wù)器。而監(jiān)控服務(wù)器用于接收和記錄交換機(jī)傳輸?shù)?負(fù)載能耗數(shù)據(jù)以及運(yùn)行回歸型支持向量機(jī)方法。
[0028] 本發(fā)明的軟件部分包含數(shù)據(jù)采集模塊和服務(wù)器控制模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊運(yùn)行 于串口服務(wù)器，其工作內(nèi)容是從監(jiān)控服務(wù)器收到配置參數(shù)后，生成標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS數(shù)據(jù)命令 幀，并發(fā)送給智能數(shù)字儀表，收到智能數(shù)字儀表返還的應(yīng)答數(shù)據(jù)幀后,將數(shù)據(jù)幀中的內(nèi)容打 包為TCP/IP所用的數(shù)據(jù)包，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口轉(zhuǎn)發(fā)到交換機(jī)網(wǎng)關(guān)中。所述服務(wù)器控制模塊運(yùn)行 于監(jiān)控服務(wù)器，采用微軟公司開發(fā)的軟件開發(fā)平臺(tái)VC++6. 0進(jìn)行開發(fā)，使用封裝的Mscomm 控件進(jìn)行串口傳輸，并將硬件采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)界面中實(shí)時(shí)顯示以及存儲(chǔ)到SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)中