基于熱風爐組的煤氣消耗量預測模型建立方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及冶金自動化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于熱風爐組的煤氣消耗量預測 模型建立方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼鐵行業(yè)是高能耗、高污染、高排放的行業(yè)，節(jié)能降耗一直是鋼鐵行業(yè)面臨的嚴峻 問題之一。在鋼鐵行業(yè)，通常采用高爐煉鐵，而高爐煉鐵是連續(xù)作業(yè)，為了滿足高爐煉鐵過 程對連續(xù)高溫熱風的需求，一般會采用3?4座熱風爐輪流交替為一座高爐送風，這些熱風 爐組成熱風爐組，熱風爐組中每日換爐的次數(shù)和時間根據(jù)熱風爐的座數(shù)和燃燒制度而定， 高爐煉鐵過程中消耗的一次能源有40 %左右轉(zhuǎn)變?yōu)楦碑a(chǎn)煤氣（以下稱為高爐煤氣），熱風 爐是煉鐵工序中的煤氣資源消耗大戶，熱風爐燃燒一般使用高爐煤氣，煤氣消耗量約占高 爐煤氣總量的45%，熱風爐要經(jīng)過燃燒一悶爐一送風一換爐一燃燒這樣一個周期過程，只 在燃燒狀態(tài)消耗煤氣，一個熱風爐的煤氣消耗是間斷性的，而一座高爐的熱風爐組的煤氣 消耗是連續(xù)性的。在高爐煉鐵過程中，科學合理地對熱風爐組的煤氣消耗量進行預測，能 夠最大限度地利用煤氣資源，從而節(jié)約成本，減少環(huán)境污染。目前，通常采用煤氣消耗量 預測模型對熱風爐組的煤氣消耗量進行預測，煤氣消耗量預測模型準確性的高低直接影響 到是否能夠準確地預測熱風爐組的煤氣消耗量。
[0003] 按照現(xiàn)有的基于熱風爐組的煤氣消耗量預測模型建立方法，是以熱風爐組的每個 熱風爐的熱平衡為研宄基礎(chǔ)，通過高爐作業(yè)條件，計算出輸入熱量、燃燒目標值、拱頂溫度 等燃燒條件的物理模型，根據(jù)熱風溫度、風量等要求預測出熱風爐熱狀態(tài)和煤氣消耗量。該 模型的理論分析因素復雜（耦合了熱風爐的爐型結(jié)構(gòu)、內(nèi)部煤氣流動等參數(shù)），無法用在熱 風爐的爐型設計參數(shù)未知時建立基于熱風爐的煤氣消耗量預測模型，該方法適用范圍非常 有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實施例提供一種基于熱風爐組的煤氣消耗量預測模型建立方法及裝置，用 以解決現(xiàn)有的基于熱風爐組的煤氣消耗量預測模型建立方法適用范圍非常有限的問題。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明實施例，提供一種基于熱風爐組的煤氣消耗量預測模型建立方法，包 括：
[0006] 獲取熱風爐組的歷史數(shù)據(jù)，所述歷史數(shù)據(jù)包括在每個采樣時刻所述熱風爐組的煤 氣消耗量以及所述熱風爐組中每座熱風爐的狀態(tài)；
[0007] 根據(jù)獲取的在每個采樣時刻每座熱風爐的狀態(tài)確定所述熱風爐組的燃燒狀態(tài)循 環(huán)周期和在一個燃燒狀態(tài)循環(huán)周期內(nèi)經(jīng)歷燃燒狀態(tài)的熱風爐；
[0008] 將所述歷史數(shù)據(jù)按照所述燃燒狀態(tài)循環(huán)周期進行劃分，將最后一個燃燒狀態(tài)循環(huán) 周期之前的燃燒狀態(tài)循環(huán)周期內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)確定為訓練集；
[0009] 分別將所述訓練集包括的每個燃燒狀態(tài)循環(huán)周期中相同采樣時刻的煤氣消耗量 確定為對應采樣時刻的原始數(shù)據(jù)序列；
[0010] 對于兩座熱風爐處于燃燒狀態(tài)轉(zhuǎn)換為一座處于燃燒狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時段，將平均值模 型作為所述轉(zhuǎn)換時段的煤氣消耗量預測模型；
[0011] 對于除去所述轉(zhuǎn)換時段的非轉(zhuǎn)換時段，根據(jù)所述非轉(zhuǎn)換時段的每個采樣時刻的原 始數(shù)據(jù)序列和灰色模型確定對應采樣時刻的煤氣消耗量預測模型。
[0012] 具體的，根據(jù)獲取的在每個采樣時刻每座熱風爐的狀態(tài)確定所述熱風爐組的燃燒 狀態(tài)循環(huán)周期和在一個燃燒狀態(tài)循環(huán)周期內(nèi)經(jīng)歷燃燒狀態(tài)的熱風爐，具體包括：
[0013] 按照采樣時刻的先后順序統(tǒng)計所述熱風爐組中處于燃燒狀態(tài)的熱風爐；
[0014] 將統(tǒng)計結(jié)果中包括的最小重復單元作為一個燃燒狀態(tài)循環(huán)周期內(nèi)經(jīng)歷燃燒狀態(tài) 的熱風爐；
[0015] 將所述最小重復單元經(jīng)歷的最長時間確定為所述燃燒狀態(tài)循環(huán)周期。
[0016] 具體的，根據(jù)所述非轉(zhuǎn)換時段的每個采樣時刻的原始數(shù)據(jù)序列和灰色模型確定對 應采樣時刻的煤氣消耗量預測模型，具體包括：
[0017] 針對所述非轉(zhuǎn)換時段的每個采樣時刻，執(zhí)行：
[0018] 獲取所述當前采樣時刻的原始數(shù)據(jù)序列，作為所述灰色模型的建模序列；
[0019] 根據(jù)所述建模序列計算所述當前采樣時刻的一次累加序列；
[0020] 根據(jù)所述一次累加序列生成背景值序列；
[0021] 根據(jù)所述一次累加序列和所述背景值序列確定灰微分方程的發(fā)展系數(shù)和灰色作 用量，得到所述灰微分方程的時間響應序列；
[0022] 根據(jù)所述時間響應序列還原所述當前采樣時刻的煤氣消耗量，得到所述當前采樣 時刻的煤氣消耗量預測模型。
[0023] 可選的，還包括：
[0024] 將所述最后一個燃燒狀態(tài)循環(huán)周期內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)作為測試集；
[0025] 獲取所述測試集中每個采樣時刻的煤氣消耗量，得到每個采樣時刻的實際煤氣消 耗量；
[0026] 使用每個采樣時刻的煤氣消耗量模型預測對應采樣時刻的煤氣消耗量，得到每個 采樣時刻的預測煤氣消耗量；
[0027] 將每個采樣時刻的實際煤氣消耗量與預測煤氣消耗量進行比較，檢驗每個采樣時 刻的煤氣消耗量預測模型的預測準確性。
[0028] 可選的，還包括：
[0029] 采用粒子群算法確定所述當前采樣時刻的實際煤氣消耗量與預測煤氣消耗量的 相對誤差絕對值和最小時的粒子速度的位置與速度，得到所述當前采樣時刻的灰色模型的 背景值優(yōu)化參數(shù)和初始值優(yōu)化參數(shù)。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明實施例，提供一種基于熱風爐組的煤氣消耗量預測模型建立裝置，包 括：
[0031] 獲取單元，用于獲取熱風爐組的歷史數(shù)據(jù)，所述歷史數(shù)據(jù)包括在每個采樣時刻所 述熱風爐組的煤氣消耗量以及所述熱風爐組中每座熱風爐的狀態(tài)；
[0032] 第一確定單元，用于根據(jù)獲取的在每個采樣時刻每座熱風爐的狀態(tài)確定所述熱風 爐組的燃燒狀態(tài)循環(huán)周期和在一個燃燒狀態(tài)循環(huán)周期內(nèi)經(jīng)歷燃燒狀態(tài)的熱風爐；
[0033] 劃分單元，用于將所述歷史數(shù)據(jù)按照所述燃燒狀態(tài)循環(huán)周期進行劃分，將最后一 個燃燒狀態(tài)循環(huán)周期之前的燃燒狀態(tài)循環(huán)周期內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)確定為訓練集；
[0034] 第二確定單元，用于分別將所述訓練集包括的每個燃燒狀態(tài)循環(huán)周期中相同采樣 時刻的煤氣消耗量確定為對應采樣時刻的原始數(shù)據(jù)序列；
[0035] 第三確定單元，用于對于兩座熱風爐處于燃燒狀態(tài)轉(zhuǎn)換為一座處于燃燒狀態(tài)的轉(zhuǎn) 換時段，將平均值模型作為所述轉(zhuǎn)換時段的煤氣消耗量預測模型；對于除去所述轉(zhuǎn)換時段 的非轉(zhuǎn)換時段，根據(jù)所述非轉(zhuǎn)換時段的每個采樣時刻的原始數(shù)據(jù)序列和灰色模型確定對應 采樣時刻的煤氣消耗量預測模型。
[0036] 具體的，所述第一確定單元，具體用于：
[0037] 按照采樣時刻的先后順序統(tǒng)計所述熱風爐組中處于燃燒狀態(tài)的熱風爐；
[0038] 將統(tǒng)計結(jié)果中包括的最小重復單元作為一個燃燒狀態(tài)循環(huán)周期內(nèi)經(jīng)歷燃燒狀態(tài) 的熱風爐；
[0039] 將所述最小重復單元經(jīng)歷的最長時間確定為所述燃燒狀態(tài)循環(huán)周期。
[0040] 具體的，所述第三確定單元，具體用于：
[0041] 針對所述非轉(zhuǎn)換時段的每個采樣時刻，執(zhí)行：
[0042] 獲取所述當前采樣時刻的原始數(shù)據(jù)序列，作為所述灰色模型的建模序列；
[0043] 根據(jù)所述建模序列計算所述當前采樣時刻的一次累加序列；
[0044] 根據(jù)所述一次累加序列生成背景值序列；
[0045] 根據(jù)所述一次累加序列和所述背景值序列確定灰微分方程的發(fā)展系數(shù)和灰色作 用量，得到所述灰微分方程的時間響應序列；
[0046] 根據(jù)所述時間響應序列還原所述當前采樣時刻的煤氣消耗量，得到所述當前采樣 時刻的煤氣消耗量預測模型。
[0047] 可選的，還包括檢驗單元，用于：
[0048] 將所述最后一個燃燒狀態(tài)循環(huán)周期內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)作為測試集；
[0049] 獲取所述測試集中每個采樣時刻的煤氣消耗量，得到每個采樣時刻的實際煤氣消 耗量；
[0050] 使用每個采樣時刻的煤氣消耗量模