本技術(shù)涉及冶金熱工節(jié)能，特別是涉及一種加熱爐煤氣消耗量預(yù)測(cè)方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、隨著鋼鐵企業(yè)的不斷發(fā)展壯大，越來越多的鋼鐵企業(yè)不僅僅是關(guān)注鋼鐵產(chǎn)量，還有能源消耗問題。隨著能源消耗的增加，必然會(huì)導(dǎo)致企業(yè)能耗成本和產(chǎn)出成本的增加，同時(shí)也帶來了更多的污染排放，因此能源消耗對(duì)鋼鐵企業(yè)的發(fā)展有重大意義。

2、關(guān)于加熱爐節(jié)能降耗的相關(guān)研究中通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的抓取，試圖從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)加熱爐煤氣消耗的規(guī)律，從而根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃預(yù)測(cè)出加熱爐煤氣消耗量，然后根據(jù)預(yù)測(cè)的加熱爐煤氣消耗量進(jìn)行生產(chǎn)避免加熱爐煤氣浪費(fèi)。但是這種方法預(yù)測(cè)的加熱爐煤氣消耗量并不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是提供一種加熱爐煤氣消耗量預(yù)測(cè)方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，可提高加熱爐煤氣消耗量的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了如下方案：

3、第一方面，本技術(shù)提供了一種加熱爐煤氣消耗量預(yù)測(cè)方法，包括：

4、將預(yù)設(shè)時(shí)間段分為多個(gè)時(shí)間段，獲取第一樣本集和第二樣本集；所述第一樣本集包括加熱爐在各時(shí)間段對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)集合；所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)集合包括加熱爐各入爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)的平均值；所述第二樣本集包括加熱爐在各時(shí)間段對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)的熱值燃耗集合；所述熱值燃耗集合包括煤氣熱值平均值和煤氣燃耗平均值；

5、將第一樣本集按設(shè)定比例分為第一訓(xùn)練集和第一驗(yàn)證集；

6、將第二樣本集按設(shè)定比例分為第二訓(xùn)練集和第二驗(yàn)證集；所述第二訓(xùn)練集中包括第1個(gè)時(shí)間段到第m個(gè)時(shí)間段對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)的熱值燃耗集合，所述第二驗(yàn)證集包括第m+1個(gè)時(shí)間段到第n個(gè)時(shí)間段對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)的熱值燃耗集合；n表示預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)包括的所有時(shí)間段的數(shù)量；

7、根據(jù)第二訓(xùn)練集和第二驗(yàn)證集對(duì)arima模型進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證得到煤氣熱值預(yù)測(cè)模型；

8、對(duì)第一訓(xùn)練集進(jìn)行聚類得到第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的簇；一個(gè)簇對(duì)應(yīng)入爐特征相同的所有鋼坯；

9、以第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的簇為基準(zhǔn)，對(duì)第一驗(yàn)證集進(jìn)行聚類，得到第一樣本集對(duì)應(yīng)的簇；

10、根據(jù)第二訓(xùn)練集、第二驗(yàn)證集、第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的簇、第一樣本集對(duì)應(yīng)的簇和加熱爐在各時(shí)間段對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)的預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值對(duì)目標(biāo)簇集合中各簇對(duì)應(yīng)的燃耗預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證得到燃耗預(yù)測(cè)模型集合，所述燃耗預(yù)測(cè)模型集合用于對(duì)加熱爐煤氣消耗量進(jìn)行預(yù)測(cè)；目標(biāo)簇集合包括第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的簇；預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值通過所述煤氣熱值預(yù)測(cè)模型得到。

11、可選的，所述入爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)，具體包括：

12、計(jì)劃在爐平均時(shí)長(zhǎng)、鋼坯的平均長(zhǎng)度、鋼坯的平均寬度、鋼坯的平均厚度、鋼坯的平均比熱容、鋼坯的平均密度、鋼坯入爐平均溫度和鋼坯目標(biāo)出爐平均溫度。

13、可選的，所述根據(jù)第二訓(xùn)練集和第二驗(yàn)證集對(duì)arima模型進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證得到煤氣熱值預(yù)測(cè)模型，具體包括：

14、在當(dāng)前迭代次數(shù)下，根據(jù)上一迭代次數(shù)下的arima模型計(jì)算當(dāng)前迭代次數(shù)下的arima模型中的自回歸項(xiàng)數(shù)和移動(dòng)平均項(xiàng)數(shù)，并構(gòu)建當(dāng)前迭代次數(shù)下的arima模型；初始迭代次數(shù)下的arima模型中的自回歸項(xiàng)數(shù)和移動(dòng)平均項(xiàng)數(shù)根據(jù)第二訓(xùn)練集中的煤氣熱值平均值得到；

15、根據(jù)第二訓(xùn)練集中的煤氣熱值平均值對(duì)當(dāng)前迭代次數(shù)下的arima模型進(jìn)行訓(xùn)練得到當(dāng)前迭代次數(shù)下訓(xùn)練后的arima模型；

16、若i＝m+1，則將第二訓(xùn)練集中第i-p個(gè)時(shí)間段的煤氣熱值平均值到第m個(gè)時(shí)間段的煤氣熱值平均值，輸入到當(dāng)前迭代次數(shù)下訓(xùn)練后的arima模型，得到第i個(gè)時(shí)間段的預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值；p為當(dāng)前迭代次數(shù)下的arima模型中的自回歸項(xiàng)數(shù)；

17、當(dāng)m+1+p小于或等于n時(shí)若m+1＜i＜m+1+p，則將第二訓(xùn)練集中第i-p個(gè)時(shí)間段的煤氣熱值平均值到第m個(gè)時(shí)間段的煤氣熱值平均值以及第m+1個(gè)時(shí)間段的預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值到第i-1個(gè)時(shí)間段的預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值，輸入到當(dāng)前迭代次數(shù)下訓(xùn)練后的arima模型，得到第i個(gè)時(shí)間段的預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值；p為當(dāng)前迭代次數(shù)下的arima模型中的自回歸項(xiàng)數(shù)；

18、若m+1+p≤i≤n，則將第i-p個(gè)時(shí)間段的預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值到第i-1個(gè)時(shí)間段的預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值，輸入到當(dāng)前迭代次數(shù)下訓(xùn)練后的arima模型，得到第i個(gè)時(shí)間段的預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值；p為當(dāng)前迭代次數(shù)下的arima模型中的自回歸項(xiàng)數(shù)；

19、當(dāng)m+1+p大于n時(shí)，若m+1＜i＜m+1+p，則將第二訓(xùn)練集中第i-p個(gè)時(shí)間段的煤氣熱值平均值到第m個(gè)時(shí)間段的煤氣熱值平均值以及第m+1個(gè)時(shí)間段的預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值到第i-1個(gè)時(shí)間段的預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值，輸入到當(dāng)前迭代次數(shù)下訓(xùn)練后的arima模型，得到第i個(gè)時(shí)間段的預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值；p為當(dāng)前迭代次數(shù)下的arima模型中的自回歸項(xiàng)數(shù)；

20、對(duì)第i個(gè)時(shí)間段的預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值與第二驗(yàn)證集中第i個(gè)時(shí)間段的煤氣熱值平均值進(jìn)行誤差分析得到誤差值；

21、若所述誤差值不滿足迭代停止條件，則更新迭代次數(shù)，進(jìn)入下次迭代次數(shù)；

22、若所述誤差值滿足迭代停止條件，則確定當(dāng)前迭代次數(shù)下訓(xùn)練后的arima模型為煤氣熱值預(yù)測(cè)模型。

23、可選的，所述誤差值為均方誤差和平均百分比誤差。

24、可選的，根據(jù)第二訓(xùn)練集、第二驗(yàn)證集、第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的簇、第一樣本集對(duì)應(yīng)的簇和加熱爐在各時(shí)間段對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)的預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值對(duì)目標(biāo)簇集合中各簇對(duì)應(yīng)的燃耗預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證得到燃耗預(yù)測(cè)模型集合，具體包括：

25、對(duì)于第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的任意一個(gè)簇，將第二訓(xùn)練集和第二驗(yàn)證集中加熱爐在第一時(shí)間段集合內(nèi)各時(shí)間段對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)的熱值燃耗集合加入第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的所述簇，得到第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的所述簇的第三訓(xùn)練集；第一時(shí)間段集合包括第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的所述簇對(duì)應(yīng)的所有時(shí)間段；

26、對(duì)于第一樣本集對(duì)應(yīng)的任意一個(gè)簇，將加熱爐在第二時(shí)間段集合內(nèi)各時(shí)間段對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)的預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值以及第二訓(xùn)練集和第二驗(yàn)證集中加熱爐在第二時(shí)間段集合內(nèi)各時(shí)間段對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)的煤氣燃耗加入第一樣本集對(duì)應(yīng)的所述簇，得到第一樣本集對(duì)應(yīng)的所述簇的第三驗(yàn)證集；所述第二時(shí)間段集合包括第一樣本集對(duì)應(yīng)的所述簇對(duì)應(yīng)的所有時(shí)間段；

27、根據(jù)第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的所有簇的第三訓(xùn)練集以及第一樣本集對(duì)應(yīng)的所有簇的第三驗(yàn)證集對(duì)目標(biāo)簇集合中各簇對(duì)應(yīng)的燃耗預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證得到第二驗(yàn)證結(jié)果，若所述第二驗(yàn)證結(jié)果不符合第二設(shè)定閾值，則更改預(yù)設(shè)數(shù)量，并返回對(duì)第一訓(xùn)練集進(jìn)行聚類得到第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的簇的步驟，若所述的第二驗(yàn)證結(jié)果符合第二設(shè)定閾值，則確定目標(biāo)簇集合中各簇對(duì)應(yīng)的燃耗預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型為燃耗預(yù)測(cè)模型集合。

28、可選的，根據(jù)第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的所有簇的第三訓(xùn)練集以及第一樣本集對(duì)應(yīng)的所有簇的第三驗(yàn)證集對(duì)目標(biāo)簇集合中各簇對(duì)應(yīng)的燃耗預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證得到第二驗(yàn)證結(jié)果，具體包括，具體包括：

29、對(duì)于第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的任意一個(gè)簇，根據(jù)第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的所述簇的第三訓(xùn)練集計(jì)算第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的所述簇下的平均能量損失；

30、基于第一樣本集對(duì)應(yīng)的目標(biāo)簇的第三驗(yàn)證集以及第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的所述簇下的平均能量損失對(duì)第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的所述簇對(duì)應(yīng)的燃耗預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證得到驗(yàn)證結(jié)果；所述目標(biāo)簇為第一樣本集對(duì)應(yīng)的所有簇中與第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的所述簇相對(duì)應(yīng)的簇。

31、第二方面，本技術(shù)提供了一種加熱爐煤氣消耗量預(yù)測(cè)裝置，包括：

32、獲取模塊，用于將預(yù)設(shè)時(shí)間段分為多個(gè)時(shí)間段，獲取第一樣本集和第二樣本集；所述第一樣本集包括加熱爐在各時(shí)間段對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)集合；所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)集合包括加熱爐各入爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)的平均值；所述第二樣本集包括加熱爐在各時(shí)間段對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)的熱值燃耗集合；所述熱值燃耗集合包括煤氣熱值平均值和煤氣燃耗平均值；

33、第一劃分模塊，用于將第一樣本集按設(shè)定比例分為第一訓(xùn)練集和第一驗(yàn)證集；

34、第二劃分模塊，用于將第二樣本集按設(shè)定比例分為第二訓(xùn)練集和第二驗(yàn)證集；所述第二訓(xùn)練集中包括第1個(gè)時(shí)間段到第m個(gè)時(shí)間段對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)的熱值燃耗集合，所述第二驗(yàn)證集包括第m+1個(gè)時(shí)間段到第n個(gè)時(shí)間段對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)的熱值燃耗集合；n表示預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)包括的所有時(shí)間段的數(shù)量；

35、煤氣熱值預(yù)測(cè)模型確定模塊，用于根據(jù)第二訓(xùn)練集和第二驗(yàn)證集對(duì)arima模型進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證得到煤氣熱值預(yù)測(cè)模型；

36、第一聚類模塊，用于對(duì)第一訓(xùn)練集進(jìn)行聚類得到第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的簇；一個(gè)簇對(duì)應(yīng)入爐特征相同的所有鋼坯；

37、第二聚類模塊，用于以第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的簇為基準(zhǔn)，對(duì)第一驗(yàn)證集進(jìn)行聚類，得到第一樣本集對(duì)應(yīng)的簇；

38、燃耗預(yù)測(cè)模型集合確定模塊，用于根據(jù)第二訓(xùn)練集、第二驗(yàn)證集、第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的簇、第一樣本集對(duì)應(yīng)的簇和加熱爐在各時(shí)間段對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)的預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值對(duì)目標(biāo)簇集合中各簇對(duì)應(yīng)的燃耗預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證得到燃耗預(yù)測(cè)模型集合，所述燃耗預(yù)測(cè)模型集合用于對(duì)加熱爐煤氣消耗量進(jìn)行預(yù)測(cè)；目標(biāo)簇集合包括第一訓(xùn)練集對(duì)應(yīng)的簇；預(yù)測(cè)煤氣熱值平均值通過所述煤氣熱值預(yù)測(cè)模型得到。

39、第三方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的加熱爐煤氣消耗量預(yù)測(cè)方法。

40、第四方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的加熱爐煤氣消耗量預(yù)測(cè)方法。

41、第五方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的加熱爐煤氣消耗量預(yù)測(cè)方法。

42、根據(jù)本技術(shù)提供的具體實(shí)施例，本技術(shù)公開了以下技術(shù)效果：

43、本技術(shù)提供了一種加熱爐煤氣消耗量預(yù)測(cè)方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，通過k-means的方法對(duì)加熱爐入爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，將具有相同入爐特征的鋼坯歸為一類，從而研究了入爐特征對(duì)加熱爐燃耗的影響，且運(yùn)用了arima模型，預(yù)測(cè)了煤氣熱值平均值的變化，并在此基礎(chǔ)上分析了煤氣熱值平均值對(duì)煤氣消耗量的影響，可提高加熱爐煤氣消耗量的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度，使得煤氣消耗量的預(yù)測(cè)更加精確。